فسفر نقش مهمی در متابولیسم انرژی، تعادل اسید و باز و انتقال مواد ژنتیکی دارد. با پیشرفت فناوری نانو، نانوپلتفرمهای مبتنی بر فسفر فراوانی توسعه یافته و به طور گسترده در زمینههای زیستشناسی و پزشکی استفاده میشود. اندازه و ساختار نانومواد مبتنی بر فسفر به آنها خواص فیزیکوشیمیایی، نوری و بیولوژیکی منحصر به فردی میدهد که تنوع نانوپزشکی را تا حد زیادی افزایش میدهد. خواص عالی، کاربردهای نانومواد مبتنی بر فسفر را در نانوحاملها، ترانوستیکهای تومور، حسگرهای زیستی و تشکیل استخوان افزایش میدهد.
برای تشخیص و درمان بیماریها، دانشمندان رویکردهای جدیدی ایجاد کردهاند که نه تنها بر ابزارهای پیشرفته تکیه میکنند، بلکه بر خواص و ساختار خود مواد نیز متکی هستند. با توسعه سریع فناوری نانو و نقش منحصر به فرد فسفر در بدن انسان، نانومواد بر پایه فسفر بیشتری با موفقیت در زمینه زیست پزشکی به کار گرفته شده است. مشکلات زیادی وجود دارد که باید قبل از استفاده از نانومواد در کاربردهای دنیای واقعی حل شوند. این در مورد نانومواد مبتنی بر فسفر و فراوردههای آن از جمله فسفریک اسید نیز وجود دارد. اگرچه بسیاری از نانومواد مبتنی بر فسفر در دهههای گذشته سنتز و بهینهسازی شدهاند، اما هنوز در مراحل ابتدایی خود هستند و بسیاری از مشکلات نیاز به تجزیه و تحلیل و حل دارند.
چالش اول؛ تولید نانومواد اصلی مبتنی بر فسفر و اسید فسفریک فعلی (فقط در سطح میلی گرم) برای in vivo برنامههای کاربردی کافی نیست. از این رو، باید روشهای سادهتری را برای تولید نانومواد مبتنی بر فسفر و اطمینان از تکرارپذیری آنها توسعه یافته شود. دوم، توزیع و متابولیسم نانومواد مبتنی بر فسفر در بدن هنوز نامشخص است. بنابراین، استفاده از تکنیکهای تصویربرداری پیشرفته مانند MRI، تصویربرداری توموگرافی کامپیوتری و تصویربرداری توموگرافی کامپیوتری گسیل پوزیترون، برای نظارت بر متابولیسم نانومواد مبتنی بر فسفر و توزیع دقیق در مقاطع زمانی مختلف ضروری است. علاوه بر این، فعل و انفعالات بین نانومواد و مواد در بدن برای سالها مورد مطالعه قرار گرفته است، از جمله در زمان ویروس کووید 19.
به طور کلی، تقریباً تمام نانوذرات، پروتئینهای موجود در خون را از طریق فعل و انفعالات الکترواستاتیکی جذب میکنند، برهمکنش با –SH و پیوندهای هیدروژنی و اثرات آبگریز، در نتیجه پوستهای تشکیل میدهد که عملکرد نانومواد را مهار میکند. علاوه بر این، زمان طولانی گردش خون نانومواد مبتنی بر فسفر برای بازده درمانی بالا مهم است. به منظور حل این مشکلات، اصلاح سطح نانومواد مبتنی بر فسفر مورد نیاز است. همچنین، راندمان هدف اکثر نانومواد مبتنی بر فسفر نسبتاً پایین است که نه تنها کارایی درمانی را مهار میکند، بلکه باعث ایجاد عوارض جانبی زیادی بر روی بافتهای طبیعی میشود. علاوه بر این، مکانیسمهای مرگ در سطح مولکولی سلولهای سرطانی ناشی از نانومواد مختلف مبتنی بر فسفر نیاز به شفافسازی دارند که به کاربرد و بهینهسازی نانومواد مبتنی بر فسفر در زیستپزشکی کمک میکند.
علاوه بر این، روشهای اصلی تجویز نانومواد مبتنی بر فسفر در داخل بدن شامل تزریق داخل تومور و داخل وریدی است که ممکن است برای بسیاری از انواع سرطان قابل استفاده نباشد، بنابراین استفاده از یک روش تجویز برای هر نوع سرطان مناسبتر است. امروزه نانوذرات فسفات فلزی از جمله هیدروکسی آپاتیت و نانوذرات فسفات کلسیم به دلیل زیست سازگاری و خواص بیولوژیکی منحصر به فرد خود توسط سازمان غذا و داروی ایالات متحده (FDA) تایید شدهاند و به طور گسترده برای تقلید ساختار استخوان استفاده میشوند.
تا به امروز، اگرچه بسیاری از نانومواد برای استفاده در عمل بالینی تایید شدهاند یا در آزمایشات بالینی مورد مطالعه قرار گرفتهاند، استفاده بالینی از اکثر نانومواد فعلی هنوز با چالشهای زیادی مواجه است. اول اینکه استانداردهای طبقهبندی و خصوصیات نانومواد مشخص نشده است، حتی اگر تلاشهایی صورت گرفته باشد. یکی دیگر از مسائلی که اغلب برای نانومواد گزارش شده، اثرات سمی است. برخی از نانوداروهای مورد تایید FDA به دلیل نگرانیهای ایمنی از لیست خارج شدند؛ بنابراین ایمنی زیستی نانومواد مبتنی بر فسفر و اسید فسفریک باید به طور کامل ارزیابی شود.
علاوه بر این، دستورالعملهای نظارتی خاصی برای نانومواد باید در آزمایشهای بالینی، حتی پس از تأیید استفاده بالینی، ایجاد شود. همچنین برای ترجمه بالینی نانومواد باید مسئله هزینه و فایده در نظر گرفته شود، زیرا تنها همکاری مؤسسات تحقیقاتی و شرکتها میتواند روند ترجمه بالینی را ارتقا دهد و این موضوع برای شرکتها حائز اهمیت است. با وجود چالشهای موجود برای کاربردهای زیستپزشکی در دنیای واقعی، نانومواد مبتنی بر فسفر هنوز آینده روشنی دارند.
درست مانند توسعه داروهای شیمی درمانی، اکتشاف و بهینه سازی بیشتر نانومواد مبتنی بر فسفر باید TME های خاص، خواص فیزیکوشیمیایی ذاتی و تحریک میدان انرژی خارجی را در نظر بگیرد. زیرا، فقط برخی از ویژگی های TME، مانند اسیدیته کم، H 2 O 2 را بیش از حد تولید کردند، هیپوکسی نسبی و مقدار زیادی GSH در تشخیص یا درمان بیماری استفاده شده است. سایر ویژگی ها مانند فعالیت کم کاتالاز و نیاز به تغذیه بیشتر نیز باید در نظر گرفته شود. برای مثال، میتوان از نانومواد مبتنی بر فسفر برای تحریک گرسنگی سلولهای تومور برای درمان استفاده کرد.
دوم، باید به شناسایی و استفاده از ویژگیهای خاص مدلهای مختلف سرطان نیز توجه بیشتری داشت. به عنوان مثال، نانومواد مبتنی بر فسفر برای درمان سرطان کبد ارتوتوپی مناسب هستند، زیرا عمدتاً در بافتهای کبد تجمع مییابند که منجر به هدفگیری غیرفعال تومور میشود. هنگام طراحی نانومواد دندریمر حاوی فسفر، مولکولهای تصویربرداری و درمانی باید با هم ترکیب شوند تا پایش بلادرنگ و ارزیابی درمانی انجام شود. مولکولهای هدف را میتوان بر روی سطح نانومواد مبتنی بر فسفر نه تنها برای کاهش تشکیل تاج پروتئینی بلکه برای افزایش کارایی هدف قرار داد. از آنجایی که خواص بسیار با مورفولوژی، اندازه و اصلاح سطح مرتبط است، باید روشهای ساده و مؤثری برای تهیه نانومواد مبتنی بر فسفر با اندازهها و مورفولوژیهای مختلف ابداع کرد.
علاوه بر این، بسیاری از میدانهای انرژی دیگر (حرارتی، میدان مغناطیسی، اولتراسوند و الکتریسیته) به جز نور میتوانند برای تحریک تواناییهای تصویربرداری یا درمانی نانومواد مبتنی بر فسفر استفاده شوند. مهمتر از همه، ویژگی و زیست سازگاری نانومواد مبتنی بر فسفر باید به دقت مورد مطالعه و بهینهسازی قرار گیرد تا از آسیب احتمالی به سلولهای طبیعی جلوگیری شود، که برای کاربرد در دنیای واقعی حیاتی است. به طور خلاصه، علم فسفر و فراوردههای آن مانند اسید فسفریک یک زمینه تحقیقاتی امیدوارکننده است که به تلاش بیشتر دانشمندان در علم مواد، پزشکی، شیمی و زیستشناسی نیاز دارد. هدف نهایی، پیگیری و طراحی نانوداروهای مبتنی بر فسفر مناسب همراه با ابزارهای تشخیصی پیشرفته و تحریک میدان انرژی خارجی برای ارائه پروتکلهای خاص، دقیق و ایمن برای درمان سرطان و سایر بیماریها است.