چربی دوستی غشای دولایه سلولی ، همواره به عنوان یکی از عوامل محدودکننده در طراحی داروها مورد توجه قرار گرفته‌است.
به جز مولکول‌های کوچک مانند کربن دی اکسید و آب که توانایی انتشار نسبتاً آزادانه از غشای سلولی دارند، مولکول‌های دیگر نیازمند یک کانال یا ناقل برای انتقال به داخل سلول‌ها هستند. گفتنی است که حتی عبور مولکول‌های کوچکی به طور مستقیم، همچون آب نیز با محدودیت همراه است.
سلول ها برای حل مشکل انتقال با کارآیی بالای مولکول‌های آب به داخل خود، از کانال‌های پروتئینی ویژه‌ای تحت عنوان آکواپورین‌ها استفاده می‌کنند.

بهره گیری از مولکول های هوشمند برای تولید داروهای جدید

مولکول‌های درشت‌تر برای داشتن مجوز تردد به داخل سلول‌ها ، نیاز به ناقلین خاصی دارند، این ناقلین برای گلوکز ، پروتئین‌های GLUT هستند. مولکلول‌های درشت‌تر ممکن است با اندوسیتوز یا فاگوسیتوز به همراه وزیکول‌های جدا شده از غشا، وارد سلول‌ها شون .

مولکول‌های دارویی برای داشتن کارآیی کافی باید علاوه بر اندازه کوچک، از حلالیت خوبی در چربی برخوردار باشند تا از غشای سلول‌ها عبور کنند. برای عبور دادن مولکول‌های بزرگ‌تر و آبدوست، دانشمندان روش‌های مختلفی ابداع کرده‌اند.
از ایجاد میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی و دما و امواج فراصوت که باعث تغییر در نفوذپذیری غشا به صورت موقت و ورود مواد می‌شود تا استفاده از فناوری نانو با استفاده از لیپوزوم‌ها ، مایسل‌ها و ساختارهایی از این قبیل که حلالیت بالایی در چربی دارند و پس از ورود به درون سلول‌ها مواد دارویی خود را آزاد می‌کنند.

اخیراً دانشمندان در پی استفاده از مولکول‌های هوشمندی هستند که در پی پاسخ به یک محرک خارجی در شکل فضایی خود به گونه‌ای تغییر می‌دهند که داروی مورد نظر ما به طور هوشمند در بافت یا سلول‌های خاصی منحصراً رهاسازی شوند.

به دنبال این گونه تحقیقات، دانشمندان به تازگی بر روی تکنولوژی جدیدی برای دارورسانی متمرکز شده‌اند.
در این روش که با نام‌های مختلف همچون ماشین‌های مولکولی، موتورهای مولکولی و نیز روتورهای مولکولی شناخته می‌شود، از ماشین‌های مولکولی در ابعاد نانو برای سوراخ کردن غشای سلول‌ها استفاده می‌شود.

ماشین های مولکولی ابتدا جذب سطح غشای دولایه لیپیدی می‌شوند و سپس با به کارگیری یک محرک خارجی (برای مثال لیزر) و تغییر در شکل فضایی در این ماشین‌های مولکولی، سوراخ‌هایی درون غشای سلول‌ها ایجاد کردند.
تحقیقات بعدی نشان داد که حتی امکان ورود مولکول‌های دیگر به همراه این ماشین‌های مولکولی به درون سلول‌ها قابل انجام است.
دانشمندان از داروهای سرطانی برای ایجاد نکروز و آپاپتوز در سلول‌ها از این روش استفاده کرده‌اند و نتایج رضایت بخش بوده‌اند.

به علت غیرانتخابی بودن برای یک نوع سلول خاص توسط این ماشین‌های مولکولی، دانشمندان به دنبال روش‌های کمکی در انتقال این مولکول‌ها به غشاهایی با نشانگر‌های اختصاصی برآمدند.
در این روش از پپتیدهای اختصاصی با تعداد آمینواسید کم برای اتصال به ماشین های مولکولی و هدف قرار دادن نشانگرهایی که به طور اختصاصی در سلول‌های خاصی بیان می‌شوند، استفاده کردند. نتایج این تحقیقات که در شماره آگوست 2017 مجله نیچر چاپ شد حاکی از ثمربخش بودن نتایج تحقیقات یاد شده‌است.

ساختار شیمیایی این ماشین‌های مولکولی بسیار قابل توجه است. این مولکول‌ها از یک بخش به اسم روتور یا چرخان و یک قسمت استاتور یا ایستایی تشکیل شده‌است.با اعمال محرک خارجی چرخش حول پیوند شیمیایی میان قسمت چرخان و ایستایی عامل ایجاد سوراخ در غشا و عبور مواد از میان غشاست.

ماشین‌های مولکولی به طور طبیعی هم در سلول‌های زنده یافت می‌شوند.
از ظرافت مندانه‌ترین و پیچیده ترین ماشین‌های مولکولی‌، مولکول پروتئینی ATP  سنتاز است که انرژی مورد نیاز سلول‌ها را از انتقال یون‌های هیدروژن در جهت شیب غلظت و ساخت ATP تامین می‌کند.
پروتون‌ها در اثر عبور از قسمت روتور که حاوی دوازده زیرواحد است وارد پروتئین می‌شوند و چرخش ایجاد شده در زیرواحدهای این پروتئین سد انرژی مورد نیاز برای اتصال فسفات به ADP را پایین می‌آورد و واکنش تولید ATP انجام می‌شود.

تحقیقات در مورد این مولکول‌ها در ابتدای راه خود قرار دارد.
این تحقیقات به قدری حائز اهمیت بودند که جایزه نوبل سال 2016 به طراحی و سنتز این موتورهای مولکولی به سه دانشمند هلندی، فرانسوی و اسکاتلندی که روی این موضوع تحقیق کرده‌بودند، تعلق گرفت.
بی شک با ورود این موتورهای مولکولی، انقلابی در زمینه علم فارماسیوتیکس و روش‌های دارورسانی نوین در آینده نزدیک صورت خواهد گرفت. فن آوری‌هایی که با کارآیی و دقت بالاتر داروی مورد نظر را به بافت هدف منتقل می‌کنند.
دکتر اردوان عبیری
داروساز