تتمتع الأغشية البسيطة التي تحيط بخلايانا بقوة خارقة مدهشة، حيث يمكنها إبعاد الجزيئات النانوية التي تقترب منها، هذا وفقاً لما اكتشفه فريق يضم علماء من المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا NIST، وذلك باستخدام أغشية صناعية تحاكي سلوك الأغشية الطبيعية، ويمكن أن يحدث اكتشافهم هذا فرقاً مهماً في كيفية تصميم العديد من العلاجات الدوائية التي تستهدف الخلايا.
وتؤكد النتائج التي توصل إليها الفريق، والتي نشرتها مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية، أن المجالات الكهربائية القوية التي تولدها أغشية الخلايا هي المسؤولة إلى حد كبير عن إبعاد الجزيئات النانوية عن سطح الخلية.
المجالات الكهربائية التي تولدها الأغشية مسؤولة عن إبعاد الجزيئات النانوية عن الخلايا
يؤثر هذا التنافر بشكل ملحوظ على الجسيمات النانوية الكبيرة المحايدة وغير المشحونة، ويرجع ذلك جزئياً إلى أن الجزيئات الصغيرة المشحونة التي يجذبها المجال الكهربائي تكسب الغشاء شحنة كهربائية مما يدفع الجسيمات الأكبر حجماً بعيداً، وبما أن العديد من العلاجات الدوائية تستخدم البروتينات والجسيمات النانوية الأخرى التي تستهدف الغشاء، فإن هذا التنافر يمكن أن يلعب دوراً مهماً في فعالية العلاجات.
توفر هذه النتائج أول دليل مباشر على أن المجالات الكهربائية هي المسؤولة عن التنافر، ووفقاً لـ "ديفيد هوغرهايد" عالم الفيزياء في مركز NIST للنيوترونات، فإن هذا التأثير يستحق اهتماماً أكبر من المجتمع العلمي.
المجالات الكهربائية التي تولدها الأغشية مسؤولة عن إبعاد الجزيئات النانوية عن الخلايا
التنافر بين الشحنة الكهربائية لأغشية الخلية والجسيمات النانوية تلعب دوراً في تصميم العديد من الأدوية
وقال هوغرهايد: "من المرجح أن يلعب هذا التنافر، إلى جانب الازدحام المرتبط به والذي تسببه الجزيئات الأصغر، دوراً مهماً في كيفية تفاعل الجزيئات ذات الشحنة الضعيفة مع الأغشية البيولوجية والأسطح المشحونة الأخرى، وهذا له آثار على تصميم الأدوية وإيصالها، وعلى سلوك الجزيئات في البيئات المزدحمة على بالجسيمات النانوية".
تشكل الأغشية حدوداً في جميع أنواع الخلايا تقريباً، ولا تحتوي الخلية على غشاء خارجي فحسب، بل غالباً ما توجد أغشية أخرى بالداخل، وتشكل أجزاء من العضيات مثل الميتوكوندريا وغيرها، ولذلك فإن فهم الأغشية أمر مهم للعلوم الطبية، لأسباب ليس أقلها أن البروتينات الموجودة في غشاء الخلية تشكل أهدافاً دوائية في معظم الحالات، وبعض البروتينات الغشائية تشبه البوابات التي تنظم ما يدخل إلى الخلية ويخرج منها.
يمكن أن تكون المنطقة القريبة من هذه الأغشية مزدحمة، حيث تتزاحم آلاف الأنواع من الجزيئات المختلفة مع بعضها البعض وفي غشاء الخلية، وكما يعلم أي شخص حاول اختراق حشد من الناس، قد يكون الأمر صعباً جداً، لأن الجزيئات الأصغر مثل الأملاح تتحرك بسهولة نسبية لأنها يمكن أن تتناسب مع مناطق ضيقة، لكن الجزيئات الأكبر، مثل البروتينات، تكون حركتها محدودة.
