ננו-יהלומים בשירות הרפואה

אחד האיברים הגדולים ביותר בגוף האדם והנגיש ביותר ביניהם, הוא העור. אולם, מפני שהעור חוצץ ביעילות בין גוף האדם ובין העולם שמחוצה לו, טיפולים תרופתיים רבים אינם ניתנים דרכו.

אף שקיימים היום תכשירים רפואיים שניתנים דרך העור, צורת הטיפול הזאת אינה נפוצה מאחר שההגנה שהעור מספק לגוף אינה מאפשרת חדירה של חלקיקים בגודל של 0.1 מיקרון (אלפית הסנטימטר) ומעלה. כדי לאפשר טיפול תרופתי (וגם קוסמטי) יעיל דרך העור, יש צורך בחלקיקים קטנים במיוחד. אך גם לאחר שמייצרים חלקיקים כאלה, נותר אתגר נוסף: זיהוי מיקומם המדויק בגוף. מצד אחד על החלקיקים לחדור ולהגיע לרקמת המטרה, אך מצד שני אסור שיגיעו עמוק מדי למערכת הדם ולאיברים רגישים. המידע על מיקום החלקיקים הכרחי לשם שימוש מבוקר בתכשירים ייחודיים אלה. היום הדרך לזהות את מיקומם של חלקיקים זעירים שניתנים כחלק מטיפול מחייבת לקיחת ביופסיה. בשל כך נוצר צורך בפיתוח טכנולוגיה חדישה שתאפשר לזהות אותם בתוך העור.

במחקר שנערך במעבדתו של פרופ' דרור פיקסלר, ראש המכון לננוטכנולוגיה ולחומרים מתקדמים באוניברסיטת בר-אילן, בשיתוף פעולה בין הפקולטה להנדסה ובין המחלקה לכימיה, פותחה שיטה שכזו. המחקר כלל ייצור חלקיקים ננו מטריים מיהלומים המסוגלים לחדור את העור, ופיתוח שיטה אופטית מבוססת לייזר ובטיחותית המאפשרת זיהוי וכימות של חדירת הננו-יהלומים לשכבות השונות של העור, באופן שאינו פולשני ואינו דורש ביופסיה.

במחקר ייצרו החוקרים והחוקרות ננו-יהלומים, כלומר, רסיסי יהלומים בסדר גודל של מיליונית המילימטר, שגודלם מאפשר להם לחלחל לעור. היהלומים המלאכותיים הזעירים מיוצרים באמצעות פיצוץ חומרי נפץ בתוך תא סגור. בתנאים אלה הטמפרטורה והלחץ הגבוהים גורמים לאטומי הפחמן הנמצאים בחומרי נפץ להתחבר כיהלום. הננו-יהלומים שנוצרו בתהליך קטנים דיים ויכולים לחדור לרקמות ואפילו לתוך התאים, בלי לגרום נזק. יהלומים אלה יכולים להיות נשאים לתרופות שונות: ניתן לדמותם למשאיות זעירות מלאות בתרופה, שגודלן מאפשר לשלוט במיקומן ברקמות. דוגמאות לגישה כזאת למתן תרופה, באמצעות ננו-חלקיקים, כבר קיימות ונוסו בהצלחה.

הננו-יהלומים, סוג חדש של ננו-חלקיקים בשירות הרפואה, הוכחו גם כנוגדי חמצון יעילים. תכונה זאת מבטיחה שחדירת החלקיקים אל הגוף לא רק שלא תגרום נזק, אלא תהיה בעלת ערך טיפולי בפני עצמה. בנוסף, תכונותיהם הכימיות של הננו-יהלומים מאפשרות להם להיות נשאים של תרופות ייעודיות, לאחר ציפויים בתרופות לפני החדרתם לגוף.

השיטה האופטית שפיתח צוות המחקר מאפשרת לזהות את ריכוזי היהלומים היחסיים בשכבות העור השונות (אפידרמיס, דרמיס ושומן) באמצעות חישה בטוחה המבוססת על לייזר באורך גל כחול. לבדיקות וטיפולים בגוף האדם משתמשים בדרך כלל באורך גל אדום, אך הייחוד במחקר זה הוא שהיהלומים מגיבים דווקא לאורך גל כחול. בבדיקה, המטופלים נחשפים למשך כמה שניות לקרן לייזר כחולה, באופן שאינו מסכן אותם בשום צורה. מערכת אופטית יוצרת מעין צילום שניתן, באמצעות אלגוריתם שנבנה במיוחד למטרה זאת, לחלץ ממנו שינויים אופטיים ברקמה המטופלת דרך השוואה לרקמה סמוכה שאינה מטופלת. התוצאה מאפשרת לדעת היכן הננו-יהלומים מצויים בעור הן "גאוגרפית" והן "גיאולוגית" (כלומר המידע הוא תלת-ממדי) ומה ריכוזם בכל מקום.

המחקר שפורסם בכתב העת ACS Nano, מדגיש את החידוש האופטי לצד היישום הקליני. מעבדת המחקר של פרופ' פיקסלר, ראש המכון לננוטכנולוגיה וחומרים מתקדמים בבר-אילן וחבר בצוות המחקר, עוסקת רבות בשילובים שכאלה. תלמידת המחקר חנה שפירא, מצטיינת הרקטור לחדשנות מדעית מחקרית, מדגימה במחקר זה כיצד ניתן להפוך פריצת דרך מדעית ליישום פרקטי.