تاریخ شروع : 1403/03/08
مهلت ارسال : 1403/04/05
گرنت صندوق نوآوری و شکوفایی:
حمایت بلاعوض از طرح تا سقف 900 میلیون تومان
حمایت بلاعوض از طرح تا سقف 900 میلیون تومان
مهلت ارسال پروپوزال به اتمام رسیده است
ساخت ریزذرات پلی استایرن برای استفاده در درمان کبد
خلاصه فناوری
این پژوهش با به کارگیری روش ریزسیالاتی (میکروفلوییدیک) برای تولید ریزذرات پلیاستایرن بارگذاری شده با رادیواکتیو، یک رویکرد پیشگامانه را معرفی میکند. میکروفلوییدیک، کنترلی دقیق بر اندازه، شکل و ظرفیت بارگذاری ریزذرات با رادیواکتیو را ممکن می‌سازد. روش نوآورانه استفاده شده باعث افزایش امکان پرتو رسانی اختصاصی به تومور، بهبود اثربخشی درمانی و به حداقل رساندن عوارض جانبی در درمان سرطان کبد می‌شود و می‌تواند با بهره‌گیری از مزایای ریزسیالات، در ایجاد یک مسیر جدید در توسعه ریزذرات مناسب برای درمان هدفمند و موثر سرطان پیشرو باشد. این طرح فرصت خوبی برای ایجاد تغییر و تحول در تشخیص و درمان سرطان کبد را فراهم میکند تا به واسطه آن ریزذراتی سنتز شوند که میتوانند به عنوان حامل برای رادیوایزوتوپهای خاص عمل کرده و تابش هدفمند و اختصاصی پرتوهای رادیواکتیو را برای تشخیص و درمان سرطان کبد ممکن سازند.
انتظار می‌رود درصد تشکیل اتصالات عرضی در میکروذرات تولیدی بین 1 تا 20 درصد بوده، چگالی کمتر از 3 گرم بر میلی‌لیتر و قطر میکروذرات در محدوده 5 تا 200 میکرون باشد، (قطر مطلوب 15 تا 100 میکرون است). در صورتیکه pH از 9 بزرگتر باشد، موجب ایجاد حساسیت در رگ‌های خونی می‌شود، بنابراین pH محصول نهایی بین 7.5 تا 8 خواهد بود.
ضرورت مسئله
در ایران به عنوان کشوری که در خط مقدم پژوهش‌های نوآورانه در حوزه پزشکی قرار دارد، گزینه‌های مطرح در دنیا به عنوان جایگزین روش شیمی‌درمانی در درمان سرطان کبد به عنوان سرفصل‌های پژوهشی پیشنهاد می‌شوند. این طرح در همکاری با یک موسسه پیشرو و تخصصی در حوزه پزشکی هستهای، فرصت بسیار خوبی برای ایجاد تغییر و تحول در تشخیص و درمان سرطان کبد دارد. این همکاری فرصتی را فراهم میکند تا ریزذراتی سنتز شوند که میتوانند به عنوان حامل برای رادیوایزوتوپهای خاص عمل کرده و تابش هدفمند و اختصاصی پرتوهای رادیواکتیو را برای تشخیص و درمان سرطان کبد ممکن سازند. طیف وسیعی از رادیوایزوتوپها مناسب برای استفاده در سرطان کبد هستند؛ از جمله تکنسیم-99ام برای کاربردهای تشخیصی و ایتریم-90 برای کاربردهای درمانی. تکنسیم-99ام یک رادیوایزوتوپ تشخیصی رایج است که با ساطع کردن پرتوهای گاما و سپس تشخیص آن با استفاده از تکنیک‌های تصویربرداری تخصصی، می‌تواند در یافتن مکان دقیق و همینطور تعیین مرحله تومور کبدی نقش ایفا کند. همچنین ایتریم-90 با ساطع کردن پرتوهای بتا با انرژی بالا، تابش را مستقیماً به محل تومور رسانده، سلول‌های سرطانی را به شکلی موثر از بین می‌برد و در عین حال آسیب به بافت‌های سالم را به حداقل میرساند. همینطور می‌توان از ساماریم-153 برای هر دو کاربرد تشخیصی و درمانی به طور همزمان بهره برد.
هدف این پژوهش ساخت ریزذرات نوآورانه بارگذاری شده با رادیوایزوتوپ است که می‌تواند این پرتوهای هدفمند را به تومور کبدی برساند. اهداف این رویکرد نویدبخش افزایش دقت تشخیص، افزایش اثربخشی درمان سرطان کبد و در عین حال به حداقل رساندن عوارض جانبی ناشی از درمان‌های سنتی است.
مسئله اصلی تحقیق
این پژوهش با به کارگیری روش ریزسیالاتی (میکروفلوییدیک) برای تولید ریزذرات پلیاستایرن بارگذاری شده با رادیواکتیو، یک رویکرد پیشگامانه را معرفی میکند. میکروفلوییدیک، کنترلی دقیق بر اندازه، شکل و ظرفیت بارگذاری ریزذرات با رادیواکتیو را ممکن می‌سازد. روش نوآورانه استفاده شده باعث افزایش امکان پرتو رسانی اختصاصی به تومور، بهبود اثربخشی درمانی و به حداقل رساندن عوارض جانبی در درمان سرطان کبد می‌شود و می‌تواند با بهره‌گیری از مزایای ریزسیالات، در ایجاد یک مسیر جدید در توسعه ریزذرات مناسب برای درمان هدفمند و موثر سرطان پیشرو باشد. این طرح فرصت خوبی برای ایجاد تغییر و تحول در تشخیص و درمان سرطان کبد را فراهم میکند تا به واسطه آن ریزذراتی سنتز شوند که میتوانند به عنوان حامل برای رادیوایزوتوپهای خاص عمل کرده و تابش هدفمند و اختصاصی پرتوهای رادیواکتیو را برای تشخیص و درمان سرطان کبد ممکن سازند.
انتظار می‌رود درصد تشکیل اتصالات عرضی در میکروذرات تولیدی بین 1 تا 20 درصد بوده، چگالی کمتر از 3 گرم بر میلی‌لیتر و قطر میکروذرات در محدوده 5 تا 200 میکرون باشد، (قطر مطلوب 15 تا 100 میکرون است). در صورتیکه pH از 9 بزرگتر باشد، موجب ایجاد حساسیت در رگ‌های خونی می‌شود، بنابراین pH محصول نهایی بین 7.5 تا 8 خواهد بود.
ضرورت مسئله
در ایران به عنوان کشوری که در خط مقدم پژوهش‌های نوآورانه در حوزه پزشکی قرار دارد، گزینه‌های مطرح در دنیا به عنوان جایگزین روش شیمی‌درمانی در درمان سرطان کبد به عنوان سرفصل‌های پژوهشی پیشنهاد می‌شوند. این طرح در همکاری با یک موسسه پیشرو و تخصصی در حوزه پزشکی هستهای، فرصت بسیار خوبی برای ایجاد تغییر و تحول در تشخیص و درمان سرطان کبد دارد. این همکاری فرصتی را فراهم میکند تا ریزذراتی سنتز شوند که میتوانند به عنوان حامل برای رادیوایزوتوپهای خاص عمل کرده و تابش هدفمند و اختصاصی پرتوهای رادیواکتیو را برای تشخیص و درمان سرطان کبد ممکن سازند. طیف وسیعی از رادیوایزوتوپها مناسب برای استفاده در سرطان کبد هستند؛ از جمله تکنسیم-99ام برای کاربردهای تشخیصی و ایتریم-90 برای کاربردهای درمانی. تکنسیم-99ام یک رادیوایزوتوپ تشخیصی رایج است که با ساطع کردن پرتوهای گاما و سپس تشخیص آن با استفاده از تکنیک‌های تصویربرداری تخصصی، می‌تواند در یافتن مکان دقیق و همینطور تعیین مرحله تومور کبدی نقش ایفا کند. همچنین ایتریم-90 با ساطع کردن پرتوهای بتا با انرژی بالا، تابش را مستقیماً به محل تومور رسانده، سلول‌های سرطانی را به شکلی موثر از بین می‌برد و در عین حال آسیب به بافت‌های سالم را به حداقل میرساند. همینطور می‌توان از ساماریم-153 برای هر دو کاربرد تشخیصی و درمانی به طور همزمان بهره برد.
هدف این پژوهش ساخت ریزذرات نوآورانه بارگذاری شده با رادیوایزوتوپ است که می‌تواند این پرتوهای هدفمند را به تومور کبدی برساند. اهداف این رویکرد نویدبخش افزایش دقت تشخیص، افزایش اثربخشی درمان سرطان کبد و در عین حال به حداقل رساندن عوارض جانبی ناشی از درمان‌های سنتی است.
مسئله اصلی تحقیق
این طرح پژوهشی با به کارگیری روش میکروفلوییدیک برای تولید ریزذرات پلیاستایرن بارگذاری شده با رادیواکتیو، یک رویکرد پیشگامانه را معرفی میکند. میکروفلوییدیک کنترلی دقیق بر اندازه، شکل و ظرفیت بارگذاری ریزذرات با رادیواکتیو را ممکن می‌سازد. این روش نوآورانه افزایش امکان پرتو رسانی اختصاصی به تومور، بهبود اثربخشی درمانی و به حداقل رساندن عوارض جانبی در درمان سرطان کبد را ارائه میکند. این مطالعه می‌تواند با بهره‌گیری از مزایای میکروفلوییدیک، در ایجاد یک مسیر جدید در توسعه ریزذرات مناسب برای درمان هدفمند و موثر سرطان پیشرو باشد. چندین محصول مشابه داخلی و خارجی در این زمینه وجود دارد که برای درمان سرطان کبد ساخته شده‌اند. برخی از نمونه‌ها عبارت‌اند از:
- SIR-Spheres® یک محصول تجاری ساخت استرالیا می‌باشد که از ریزکرات رزینی بارگذاری شده با ایتریم-90 تشکیل شده است و در پرتو درمانی انتخابی داخلی (SIRT) برای رساندن پرتوهای هدفمند به تومورهای کبدی استفاده می‌شود.
- TheraSphere® یکی دیگر از محصولات تجاری موجود است که شامل ریزکرات شیشه‌ای حاوی ایزوتوپ‌های رادیواکتیو مانند ایتریم-90 است. این محصول ساخت شرکت چندملیتی بوستون ساینتیفیک واقع در آمریکا می‌باشد و مانند SIR-Spheres® برای SIRT در درمان سرطان کبد استفاده می‌شود.
- QuiremSphere® یک محصول نوآورانه است که از ریزکرات هولمیم-166 استفاده میکند. این محصول عملکردی دوگانه دارد و قابلیت‌های درمانی و تشخیصی را برای سرطان کبد ارائه می‌دهد. این محصول ساخت هلند می‌باشد.
این محصولات در تابش پرتوهای موضعی به تومورهای کبدی کارایی خود را نشان داده و گزینه‌های درمانی جایگزین را برای بیماران مبتلا به سرطان کبد ارائه می‌دهند.
فناوری پیش‌نیاز جهت ساخت این میکروذرات، یک سیستم میکروفلوییدیک می‌باشد که آزمایشگاه میکروپروتئومیکس در ایران در این زمینه پیشرو می‌باشد. در حال حاضر برای رفع نیاز به این ریزذرات از کارتریج‌های وارداتی استفاده می‌شود. این ریزذرات که اندازه دقیقی ندارند استخراج شده و برای سرطان کبد به کار می‌روند. مشخصاً این شیوه بهینه نمی‌باشد و هدف این طرح توسعه یک روش سنتز پلیاستایرن است که یک رویکرد مستقیم و مقرون به صرفه را تضمین نماید. دسترسی به مواد، دستگاه‌ها و فناوری‌های لازم برای تهیه میکروفلوییدیک ریزذرات پلیاستایرن در ایران قابل توجه است. در خصوص مواد اولیه، اجزای ضروری مانند مونومر استایرن، آغازگر و سورفکتانت‌هایی مانند پلیوینیلالکل به راحتی در دسترس هستند. همچنین هود شیمیایی برای ایمنی، تراشه‌های میکروفلوییدیک برای کنترل دقیق و پمپ‌های سرنگی برای تحویل دقیق سیال برای این فرآیند بسیار مهم هستند. این عناصر ضروری، اجرای سنتز ذرات پلیاستایرن با روش میکروفلوییدیک را برای درمان سرطان کبد در تحقیقات فعلی تسهیل می‌کنند. علیرغم پتانسیل بالای این پروژه تحقیقاتی، چندین پیچیدگی و چالش از جمله موارد زیر مورد توجه قرار دارد. ادغام چندین فناوری پیشرفته در این پروژه پیچیدگی‌هایی را از نظر طراحی سیستم، بهینه‌سازی و سازگاری ایجاد میکند. غلبه بر این چالش‌ها مستلزم همکاری بین‌رشته‌ای در زمینه‌هایی نظیر مهندسی، شیمی و سرطانشناسی می‌باشد. دسترسی به فناوری‌ها، تجهیزات و مواد تخصصی ممکن است چالش‌های لجستیکی و مالی ایجاد کند. همکاری با شرکای صنعتی و موسسات تحقیقاتی برای دسترسی و استفاده از منابع و تخصص لازم کلیدی است. روش ساخت مربوط به نمونه آزمایشگاهی ساخته شده در حال حاضر، شامل مراحل زیر می‌باشد، آماده‌‌سازی فاز داخلی و ایجاد فاز خارجی با حل کردن پایدارکننده نظیر پلی وینیل الکل در آب دیونیزه، پس از آن با استفاده از اضافه کردن فاز داخلی به همراه آغازگر به فاز خارجی در یک بالن سه‌دهانه (که به یک دهانه آن کندانسور متصل است)، سوسپانسیون استایرن در آب ایجاد می‌شود. لازم به ذکر است که توضیح بالا به صورت اجمالی ساخت ریزذرات را به روش سنتی بیان میکند. روش ساخت سوسپانسیون با روش ریزسیالاتی جایگزین خواهد شد. به این منظور ریزتراشه میکروفلوییدیک ابتدا می‌بایست در یکی از نرمافزارهای طراحی نظیر سالیدورکس آماده شده و پس از آن به ساخت این تراشه پرداخته می‌شود. مراحل بعد در هر دو روش مشترک هستند:
- پالایش کردن واکنش به کمک گاز نیتروژن از طریق یکی از دهانه‌های بالن به مدت نیم ساعت
- بالا بردن دمای محیط برای ایجاد واکنش تا حدود 70 درجه سانتیگراد به مدت 24 ساعت
- فیلتر و شستشوی ریزذرات ساخته شده
- خشک کردن ریزذرات در آون
- دستیابی به ریزذرات نهایی
درباره تیم پژوهشی
| نام و نام‌خانوادگی | رشته/ مقطع تحصیلی | همکار/ مشاور طرح | وضعیت شغلی |
| وحید بازارگان | دکتری تخصصی/ مهندسی مکانیک | مجری | عضو هیات‌علمی/دانشگاه تهران |
| مهرناز اویسی | دکتری تخصصی/ مهندسی پزشکی | همکار | دانشجو دکتری/دانشگاه تهران |
| امیرحسین نصیری | دکتری تخصصی/ مهندسی پزشکی | همکار | دانشجو دکتری/دانشگاه تهران |
سوابق عرضه‌کننده فناوری و مسئول اصلی تیم پژوهشی
دکتر وحید بازارگان، فوق دکترای مهندسی مکانیک، گرایش تبدیل انرژی از دانشگاه کمبریج و استادیار دانشگاه تهران، در حال حاضر سرپرست آزمایشگاه میکروپروتئومیکس دانشکده مکانیک دانشگاه تهران است. ایشان نفر اول دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتى شریف، برنده جایزه برتر محققان دوره دکترای کانادا بنتینگ، برنده جایزه هوارد وبستر و برنده جایزه منهاس هستند. سوابق شغلی ایشان از قرار زیر است:
دکتر وحید بازارگان، فوق دکترای مهندسی مکانیک، گرایش تبدیل انرژی از دانشگاه کمبریج و استادیار دانشگاه تهران، در حال حاضر سرپرست آزمایشگاه میکروپروتئومیکس دانشکده مکانیک دانشگاه تهران است. ایشان نفر اول دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتى شریف، برنده جایزه برتر محققان دوره دکترای کانادا بنتینگ، برنده جایزه هوارد وبستر و برنده جایزه منهاس هستند. سوابق شغلی ایشان از قرار زیر است:
- عضو هیات علمی دانشگاه تهران
- عضو کمیته راهبری ال ان جی
- عضو شورای راهبری و مشاور عالى مدیرعامل پتروشیمی شستان
- مدیرعامل پالایشگاه پلاسمای ماهان
- مشاور پژوهش و تولید شرکت پنت ایر آمریکا
- مدیر تحقیق و توسعه شرکت پوینت فور کانادا
مزایا
محصول نهایی طرح با تنظیم دقیق اندازه ذرات برای مطابقت با شریان‌های مورد نظر از محصول‌های مشابه متمایز می‌شود. در حالی که محصولات موجود نیز اندازه ذرات را در نظر می‌گیرند، این روش اندازه را به گونه‌ای تنظیم میکند که با ابعاد خاص شریانی تطابق داشته باشد. این موضوع دقت هدفگیری را افزایش می‌دهد، کارایی را به حداکثر میرساند و در عین حال عوارض جانبی را کاهش می‌دهد. با اولویت‌بندی سازگاری اندازه، این پژوهش سطح بالاتری از دقت و کارایی را در مداخلات شریانی ارائه می‌دهد.
محصول نهایی طرح با تنظیم دقیق اندازه ذرات برای مطابقت با شریان‌های مورد نظر از محصول‌های مشابه متمایز می‌شود. در حالی که محصولات موجود نیز اندازه ذرات را در نظر می‌گیرند، این روش اندازه را به گونه‌ای تنظیم میکند که با ابعاد خاص شریانی تطابق داشته باشد. این موضوع دقت هدفگیری را افزایش می‌دهد، کارایی را به حداکثر میرساند و در عین حال عوارض جانبی را کاهش می‌دهد. با اولویت‌بندی سازگاری اندازه، این پژوهش سطح بالاتری از دقت و کارایی را در مداخلات شریانی ارائه می‌دهد.
کاربرد
با انجام سنتزهای مختلف و جمع‌آوری، طبقه‌بندی و بررسی نتایج مختلف، در تفکیک یک پروسه، از آنجا که خلوص مواد اولیه تقریباً یکسان است، فرآیند با احتمال خوبی پایا خواهد بود و خصوصیات محصول نهایی تکرارپذیر و در یک محدوده خواهد بود. همچنین با در نظر گرفتن اجرای تکنیک‌های موازی‌سازی، بهینه‌سازی نرخ تولید و اتوماسیون می‌توان به افزایش مقیاس‌پذیری دست یافت. نکته مثبت استفاده از روش میکروفلوییدیک این است که امکان کنترل دقیق جریان سیال، تولید یکنواخت ذرات و افزایش تکرارپذیری و کنترل دقیق بر ابعاد و همگنی ابعادی را فراهم میکند. محصول پیشنهاد شده در این طرح از ذرات پایه پلیاستایرن استفاده میکند که دسترسی به آن ساده‌تر و هزینه آن بسیار کمتر است.
همچنین این ریزذرات ساخته شده میتوانند به عنوان یک پلتفرم برای کاربردهای دیگر به کار روند. برای مثال پلیاستایرن می‌تواند ذره پایه بسیاری از صنایع مبتنی بر آنتی‌بادی باشد، به این صورت که نیاز است آنتی‌بادی بر روی یک ذره بارگذاری شود. در صنایع کاربردی سیالاتی نیز در صنعتی مانند سرعت‌سنجی تصویر ذرات، به ریزذرات پلیاستایرن رنگ فلوئورسنت چسبانده می‌شود و در کاربردهایی مانند تونل باد به کار می‌روند.
با انجام سنتزهای مختلف و جمع‌آوری، طبقه‌بندی و بررسی نتایج مختلف، در تفکیک یک پروسه، از آنجا که خلوص مواد اولیه تقریباً یکسان است، فرآیند با احتمال خوبی پایا خواهد بود و خصوصیات محصول نهایی تکرارپذیر و در یک محدوده خواهد بود. همچنین با در نظر گرفتن اجرای تکنیک‌های موازی‌سازی، بهینه‌سازی نرخ تولید و اتوماسیون می‌توان به افزایش مقیاس‌پذیری دست یافت. نکته مثبت استفاده از روش میکروفلوییدیک این است که امکان کنترل دقیق جریان سیال، تولید یکنواخت ذرات و افزایش تکرارپذیری و کنترل دقیق بر ابعاد و همگنی ابعادی را فراهم میکند. محصول پیشنهاد شده در این طرح از ذرات پایه پلیاستایرن استفاده میکند که دسترسی به آن ساده‌تر و هزینه آن بسیار کمتر است.
همچنین این ریزذرات ساخته شده میتوانند به عنوان یک پلتفرم برای کاربردهای دیگر به کار روند. برای مثال پلیاستایرن می‌تواند ذره پایه بسیاری از صنایع مبتنی بر آنتی‌بادی باشد، به این صورت که نیاز است آنتی‌بادی بر روی یک ذره بارگذاری شود. در صنایع کاربردی سیالاتی نیز در صنعتی مانند سرعت‌سنجی تصویر ذرات، به ریزذرات پلیاستایرن رنگ فلوئورسنت چسبانده می‌شود و در کاربردهایی مانند تونل باد به کار می‌روند.
خروجی‌های مورد انتظار تحقیق
- ساخت ریزذرات پلیاستایرن جایگزین ریزذرات مستخرج از کارتریج‌های وارداتی.
- درصد تشکیل اتصالات عرضی در میکروذرات تولیدی بین 1 تا 20 درصد خواهد بود.
- چگالی میکروذرات تولیدی کمتر از 3 گرم بر میلی‌لیتر است.
- قطر میکروذرات باید در محدوده 5 تا 200 میکرون می‌باشد (قطر مطلوب در حالت بهینه 15 تا 100 میکرون است).
- pH محصول نهایی بین 7.5 تا 8 خواهد بود.
هزینه و زمان اجرای طرح
- هزینه اجرای طرح حدود 900 میلیون تومان برآورد می‌شود.
- مدت‌زمان اجرای طرح حدود 12 ماه برآورد می‌شود.
تسهیم مالکیت فکری
- مالکیت معنوی: مشارکت‌کننده در مالکیت معنوی ناشی از اجرای تحقیق سهیم خواهد بود و انتشار مقاله مشترک توسط مجری و مشارکت‌کننده در ژورنال‌های داخلی و خارجی، ارائه مقاله در کنفرانس‌ها و سمینارها با موافقت و اشاره به نام همه دست‌اندرکاران مجاز خواهد بود.
- مالکیت منافع مادی: سهم مشارکت شرکت/شتاب‌دهنده متقاضی حداقل 10 و حداکثر 35 درصد خواهد بود (منافع مالی ناشی از توسعه این فناوری بر اساس توافق طرفین و مشترک خواهد بود و با توجه به سهم آورده نقدی و غیرنقدی توسعه‌دهنده، سهم مالکیت قابل مذاکره و توافق است).
ارتباط با ما
شماره تماس:
021-88486498
اینستاگرام:
iran.challenges@
شماره تماس:
021-88486498
اینستاگرام:
iran.challenges@