على مدى قرون، أنتجت تايلاند أقمشة حريرية فاخرة، وتم تصديرها إلى جميع أنحاء العالم.
ومع ذلك، وجد باحثو الطب الحيوي في جامعة شولالونجكورن في بانكوك استخدامًا آخر للألياف: وهو توصيل الأدوية إلى الجسم.
تأتي أنظمة توصيل الدواء بأشكال عديدة، بدءًا من الكبسولات والأقراص التي يتم ابتلاعها، وحتى الرقع الجلدية والمراهم وأنواع الحقن المختلفة.
وفقًا لجوثاماس راتانافارابورن، مدير مركز أبحاث الهندسة الطبية الحيوية بجامعة تشولالونجكورن، يمكن استخدام ألياف الحرير – أحد البروتينات الطبيعية التي تمنح الحرير قوته المذهلة – لتغليف الدواء في شكل يشبه الكيس الذي يستغرق وقتًا أطول بكثير لتحلله مقارنة بالدواء. البروتينات الطبيعية الأخرى مثل الجيلاتين أو الشيتوزان، تطلق الدواء ببطء في الجسم.
“بدلاً من الحاجة إلى جرعات كبيرة أو متكررة، يمكن لكبسولة البروتين أن تطلق الدواء تدريجياً وبالكميات المناسبة التي يحتاجها الجسم. يقول راتانافارابورن: “يساعد هذا الإصدار الخاضع للرقابة على تقليل الجرعة الإجمالية وخطر الآثار الجانبية”.
قامت راتانافارابورن، التي تدرس الحرير منذ أكثر من 17 عامًا، بنشر بحثها في شركة في عام 2021 مع أستاذين آخرين من فريق البحث. تعمل شركتهم الناشئة، EngineLife، على تسويق أبحاثهم تجاريًا – وأخذت منتجها الأول، وهو علاج للأرق يتم تقديمه من خلال رقعة توضع على الجلد، بموافقة إدارة الغذاء والدواء التايلاندية، إلى السوق في وقت سابق من هذا العام.
“حرباء عالم المواد”
لقد كان ألياف الحرير على رادار العلماء لأكثر من قرن من الزمان، وقد تمت دراسته على نطاق واسع لاستخدامه في التطبيقات الطبية الحيوية.
يقول ياجون شواي، الباحث في معهد أبحاث الموارد الحيوية التطبيقية في جامعة هارفارد، إن ألياف الحرير المتوافقة حيويًا (غير الضارة بأنسجة الجسم)، والمستدامة والفعالة من حيث التكلفة، لديها الكثير مما يجعلها أفضل من المواد المستخدمة حاليًا كحاملات للأدوية، سواء كانت طبيعية أو اصطناعية. جامعة تشجيانغ في الصين، الذي لا يشارك في عمل راتانافارابورن.
فبروين الحرير هو بروتين مستخرج من شرانق دودة القز. – سي إن إن
يقول شواي إن ألياف الحرير يتم إنتاجها باستخدام “طرق بسيطة وآمنة”، ومن غير المرجح أن تنتج آثارًا جانبية سلبية مقارنة بالبروتينات الطبيعية الأخرى، أو أنظمة توصيل الأدوية الاصطناعية.
تعود العديد من مزايا ألياف الحرير مقارنة بالبوليمرات الطبيعية الأخرى إلى بنيتها: فهي تحتوي على “صفيحة بيتا” قوية ومستقرة تسمح لها بالعمل بطرق لا تستطيع البروتينات الأخرى القيام بها، مثل الإطلاق البطيء للأدوية، وتمنحها القدرة على الحركة. القوة والمرونة، كما يقول شواي، مضيفًا: «إن العديد من حاملي المخدرات يشبهون العدائين — سريعون ولكن قصيري العمر. إن ألياف الحرير تشبه عداء الماراثون، فهي قادرة على دعم إطلاق الأدوية على المدى الطويل.
يصف شواي ألياف الحرير بأنها “حرباء عالم المواد”، ويقول إن قوتها ومرونتها تمنحها نطاقًا كبيرًا من الاستخدامات في الطب، بينما توفر سلامة واستدامة أفضل من المواد الأخرى.
“إن معدل تحلل ألياف الحرير يشبه المفتاح – يمكننا تعديله ليتناسب مع احتياجات الدواء، من أيام إلى أشهر. ويقول: “من الصعب العثور على هذا المستوى من السيطرة لدى حاملي الأدوية الآخرين”.
آلام النمو
تم استكشاف ألياف الحرير في كل شيء بدءًا من سقالات أنسجة العظام وحتى أغشية ترقيع القرنية. لكن القليل من المنتجات وصل إلى السوق: وجدت مراجعة علمية أجريت عام 2022 أن 3% فقط من 697 دراسة وصلت إلى التجارب السريرية، مع عدد أقل من المنتجات التجارية. وافقت إدارة الغذاء والدواء الأمريكية على استخدام خيوط الحرير الليفية منذ أكثر من عقدين من الزمن، ولكن لم يكن هناك سوى عدد قليل من التطبيقات الطبية الأخرى المعتمدة على الحرير تمت الموافقة عليها منذ ذلك الحين، بما في ذلك SilkBridge، وهي قناة عصبية، وSilkVoice، وهي غرسة قابلة للحقن للخلايا العصبية. مساعدة الحبال الصوتية.
أحد التحديات الرئيسية هو تنوع الحرير.
في تايلاند، يتم إنتاج معظم الحرير في مزارع صغيرة تديرها عائلات في المناطق الريفية، من دودة القز التي يتم تربيتها على مدار العام. لكن التغيرات في الفصول والمناخ والأعلاف يمكن أن تخلق اختلافات صغيرة في الشرنقة.
هذه ليست مشكلة كبيرة بالنسبة لإنتاج الأقمشة الحريرية؛ ولكن عندما يتعلق الأمر بالطب، فإن الاتساق هو المفتاح، كما يقول تشوانبين ماو، أستاذ الهندسة الطبية الحيوية في الجامعة الصينية في هونغ كونغ، والذي لم يشارك في عمل راتانافارابورن.
يقول ماو: “أنت بحاجة إلى الحصول على منتج عالي النقاء للتطبيقات الطبية الحقيقية”، مسلطًا الضوء على مشكلة لم يتم حلها بعد على نطاق واسع، مضيفًا أن صنع “منتجات قابلة للتكرار” ومتطابقة من دفعة إلى أخرى يمثل تحديًا كبيرًا. .
إنها مشكلة تحاول شركة EngineLife معالجتها، فحتى الاختلافات الصغيرة في العلف والمناخ يمكن أن تغير الوزن الجزيئي لبروتين الحرير، والذي بدوره يغير معدل التحلل وتوقيت توصيل الدواء، كما يقول راتانافارابورن.
في محاولة لتوحيد جودة ألياف الحرير، بدأت شركة EngineLife في تجربة عمليات وتقنيات زراعية مختلفة، وصولاً إلى التربة المستخدمة لزراعة أوراق التوت التي تأكلها دودة القز. وقد طبقت الشركة الآن معايير صارمة، بما في ذلك المرافق المصممة خصيصًا لتربية دودة القز التي تتحكم في درجة الحرارة والرطوبة لخلق بيئة مستقرة على مدار العام.
يقول راتانافارابورن: “نحن بحاجة للتأكد من أن عملية إنتاج الحرير مستقرة قدر الإمكان ومتسقة في كل دفعة”.
وتشكل الموافقة التنظيمية عائقًا آخر أمام طرح ابتكارات جديدة كهذه في السوق. يتعين على شركة EngineLife تسجيل منتجاتها ضمن فئات مختلفة لدى إدارة الغذاء والدواء في تايلاند، اعتمادًا على الدواء وطريقة التوصيل، كما يقول راتانافارابورن، مضيفًا: “هذه هي الخطوة الأكثر صعوبة بالنسبة لنا وتستهلك قدرًا هائلاً من الميزانية والوقت”.
شارك في تأسيس Engine Life باحث ما بعد الدكتوراه جوثاماس راتانافارابورن (يسار) في عام 2021. – CNN
بطيئة وثابتة
حاليًا، تنتج مزرعة EngineLife حوالي 25-30 كيلوجرامًا من شرنقة الحرير سنويًا، والتي يمكن أن تنتج مليون جرعة من محلول ألياف الحرير الطبي. ومع ذلك، تشير راتانافارابورن إلى أن مصنعها التجريبي، حيث يتم استخراج الفيبروين، لديه قدرة قصوى تبلغ 30 ألف جرعة من محلول فيبروين الحرير الطبي، لذلك لا يزال هناك عمل يتعين القيام به قبل أن يتمكن من التوسع.
وفي غضون ذلك، تواصل الشركة تطوير علاجات جديدة.
تقول راتانافارابورن إن أبحاثها تركز حاليًا على تطبيقين: الرقع عبر الجلد، حيث يتم توصيل الأدوية خارجيًا عبر رقعة صغيرة على الجلد؛ والهيدروجيل المصنوع باستخدام ألياف الحرير، والذي يمكن حقنه.
تم طرح أول منتج من ألياف الحرير من EngineLife، وهو عبارة عن رقعة جلدية من CBD لعلاج الأرق، للبيع في تايلاند في وقت سابق من هذا العام. – سي إن إن
تعمل الشركة الناشئة الآن على منتجها الثاني، وهو هيدروجيل قابل للحقن لعلاج التهاب المفاصل العظمي (في الصورة). – سي إن إن
بدأت الشركة في بيع رقعة ألياف الحرير المصنوعة من مادة CBD لعلاج الأرق في تايلاند في وقت سابق من هذا العام، والتي يعتقد راتانافارابورن أنها أول منتج في السوق يستخدم حويصلات ألياف الحرير لتوصيل الدواء.
ويعمل الفريق الآن على منتجه التالي: هيدروجيل قابل للحقن لعلاج التهاب المفاصل العظمي، وهو نوع من أمراض المفاصل. في الوقت الحالي، يُعطى المرضى عادةً حقنة في الركبة يمكنها تخفيف الألم لفترة زمنية متفاوتة – من أسبوع واحد إلى بضعة أشهر. خلال بحثها، وجدت راتانافارابورن أن ألياف الحرير يمكن أن تبقى في الجسم لمدة تصل إلى ستة أشهر، مما يسمح بإطلاق الدواء ببطء وتقليل عدد الحقن.
“بالنسبة للعديد من الأمراض والحالات، لا نحتاج إلى جرعة واحدة تشفي كل شيء؛ وبدلاً من ذلك، نحتاج إلى إطلاق طويل الأمد ومستدام للدواء.
ويأمل راتانافارابورن في رؤية ألياف الحرير المستخدمة في العديد من أنظمة توصيل الأدوية لمساعدة المرضى في جميع أنحاء تايلاند وعلى المستوى الدولي – وبذلك يمنح مزارعي الحرير التايلاندي مصدرًا آخر للإيرادات.
وتقول: “للحرير بالفعل قيمة عالية كنسيج، ولكننا الآن نضعه كمادة طبية، مما يزيد من قيمته عشرة أضعاف على الأقل”.
ساهم كوشا أولارن من سي إن إن في كتابة هذه القصة.
لمزيد من الأخبار والنشرات الإخبارية لـ CNN، قم بإنشاء حساب على CNN.com