محققان دانشگاه کالیفرنیا سیستم حاوی نانوذرات را برای درمان نوعی آلودگی بیوتروریسم به کار گرفتند و نتایج امیدوارکننده‌ای را گزارش کردند.
تولارمی یک بیماری عفونی جدی است که توسط باکتری Francisella tularensis ایجاد می‌شود. مرکز کنترل و پیشگیری از بیماری‌ها (CDC) باکتری اف. تولارنسیس (F. tularensis) را به عنوان یک عامل بیوتروریسم درجه یک معرفی کرده است، به این معنی که خطر بالایی برای امنیت ملی و سلامت عمومی دارد.
به تازگی محققان موسسه نانوسیستم‌های کالیفرنیا در دانشگاه کالیفرنیا یک سیستم انتقال نانوذرات برای آنتی‌بیوتیک موکسی فلوکساسین ایجاد کرده‌اند که به طور قابل توجهی اثربخشی این دارو را در برابر تولارمی پنومونی بهبود می‌بخشد. یافته‌های آنها در مجله ACS Nano منتشر شده است.
دکتر جفری زینک، استاد برجسته شیمی و بیوشیمی، در این پروژه نانوذرات سیلیکا مزو متخلخل مورد استفاده برای دارورسانی را توسعه داده است. او و همکارانش فرآیند گسترده‌ای را برای یافتن بهترین ذره برای سیستم تحویل به کار گرفتند. زینک می‌گوید: «این ساختار، نانوذراتی پر از منافذ خالی و عمیق هستند. ما ذرات را یک شب در محلول دارو قرار می‌دهیم و منافذ را با مولکول‌های دارو پر می‌کنیم. سپس منافذ روی سطح نانوذرات را با مولکول‌هایی به نام نانودریچه مسدود می‌کنیم و دارو را در داخل نانوذره حفظ می‌کنیم.»
در این پروژه هنگامی که آنتی‌بیوتیک حاوی نانوذرات به موش آلوده تزریق می‌شود، دارو تا رسیدن به هدف خود در نانوذرات باقی می‌ماند. ماکروفاژهای موجود در بدن موش، نانوذرات را در محفظه‌هایی که دارای محیط اسیدی هستند مصرف می‌کنند. با این کار، نانو دریچه‌ها که برای باز شدن در پاسخ به محیط اسیدی‌تر طراحی شده اند، دارو را آزاد می‌کنند.
دکتر زینک گفت: «ما چندین ذره و نانو دریچه‌های مختلف را آزمایش کردیم تا بتوانیم گزینه‌هایی را پیدا کنیم که حداکثر مقدار دارو را حمل می‌کنند و دارو را با مقدار pH مناسب آزاد می‌کنند.»
اف. تولارنسیس در ماکروفاژها به ویژه در کبد، طحال و ریه زنده می‌ماند و تکثیر می‌شود. ماکروفاژها به راحتی این نانوذرات سیلیکا مزوپور را می‌بلعند و با این کار نانوذرات برای درمان این نوع عفونت‌ها ایده‌آل می‌شوند.
موکسی فلوکساسین یک درمان قوی برای تولارمی است. با این حال، هنگامی که به عنوان داروی آزاد در جریان خون تجویز می‌شود، عوارض جانبی دارد. محققان تلاش کردند تا اثربخشی درمان را به حداکثر برسانند و در عین حال عوارض جانبی را کاهش دهند.
دکتر هورویتز توضیح داد: «وقتی دارو را آزادانه در خون قرار می‌دهید، تنها ۱ یا ۲ درصد از آن به جایی که می‌خواهید می‌رسد. با استفاده از این سیستم، دارو تا زمانی که نانوذرات در داخل ماکروفاژها قرار گیرند، در داخل نانوذرات قرار می‌گیرد و مقدار بسیار بیشتری از دارو را مستقیم به محل عفونت می‌رساند. داروهایی که جریان آزاد دارند از لحظه مصرف، متابولیزه و دفع می‌شوند، در حالی که نانوذرات از مولکول‌های دارو در برابر متابولیسم و دفع تا زمان انتشار در سلول‌های هدف محافظت می‌کنند. بنابراین، نانودرمان‌ها به طور بالقوه بسیار قوی هستند.»