Gated drug delivery systems
گیٹڈ ڈرگ ڈیلیوری سسٹم کنٹرولڈ ڈرگ ریلیز کا ایک طریقہ ہے جو جسمانی مالیکیولز کے استعمال کے ارد گرد مرکوز ہے جو منشیات کے کیریئرز کے سوراخوں کو ڈھانپتے ہیں یہاں تک کہ بیرونی محرک کے ذریعے ہٹانے کے لیے متحرک ہو جاتے ہیں۔ گیٹیڈ ڈرگ ڈیلیوری سسٹم منشیات کی ترسیل کے میدان میں ایک حالیہ اختراع ہے اور مستقبل کے منشیات کی ترسیل کے نظام کے لیے ایک امید افزا امیدوار کے طور پر پیش کرتا ہے جو عام بافتوں میں رساو یا غیر ہدف اثرات کے بغیر بعض مقامات کو نشانہ بنانے میں موثر ہیں۔ یہ نئی ٹیکنالوجی مختلف قسم کے بافتوں میں بیماری کی حالتوں کی ایک وسیع رینج میں استعمال ہونے کی صلاحیت رکھتی ہے اور صحت مند بافتوں کی حفاظت اور نظامی ضمنی اثرات کو کم کرنے کا اضافی فائدہ رکھتی ہے۔ گیٹیڈ ڈرگ ڈیلیوری سسٹم ایک ابھرتا ہوا تصور ہے جس نے طبی میدان میں اپنے وسیع اقسام کے ممکنہ استعمال کے لیے بہت زیادہ توجہ مبذول کرائی ہے۔ ٹیومر کے ماحول میں پائے جانے والے غیر معمولی جسمانی حالات بہت سارے اختیارات فراہم کرتے ہیں جو کارگو کو چھوڑنے کے لیے ان نظاموں کو بیرونی طور پر متحرک کرنے کے لیے استعمال کیے جا سکتے ہیں۔ کینسر تھراپی میں گیٹڈ سسٹم میں ہدف کے اثرات کو کم کرنے اور رساو کو کم کرنے اور عام بافتوں تک منشیات کی فراہمی کا اضافی اثر بھی ہوتا ہے۔ اس ٹیکنالوجی کا ایک اور استعمال اینٹی بیکٹیریل ریگولیشن بھی ہو سکتا ہے۔ ان نظاموں کا استعمال بیکٹیریل مزاحمت کو محدود کرنے کے ساتھ ساتھ جسم کے اندر اینٹی بائیوٹکس کے جمع ہونے کے لیے بھی کیا جا سکتا ہے۔ اینٹی بیکٹیریل ریگولیشن ممکنہ طور پر تھیرانوسٹکس میں گیٹڈ سسٹم کے استعمال کا دروازہ کھولتا ہے، جس میں نظام کسی مسئلے کا پتہ لگانے اور پھر علاج کا جواب فراہم کرنے کے قابل ہوتا ہے۔ سانس کے ذریعے پھیپھڑوں کی دوائیوں کی فراہمی کا بھی امکان ہے۔ سانس کی بیماری کے معاملات میں اضافے کے ساتھ، منشیات کی ترسیل کے نظام کی ضرورت زیادہ شدید ہوتی جا رہی ہے جسے پھیپھڑوں کو نشانہ بنایا جا سکے اور مستقل رہائی فراہم کی جا سکے۔ اس قسم کا نظام دمہ، نمونیا، رکاوٹ پھیپھڑوں کی بیماری، اور پھیپھڑوں سے متعلق متعدد دیگر بیماریوں کا سامنا کرنے والے مریضوں پر لاگو ہوگا۔ گیٹڈ ڈرگ ڈیلیوری سسٹم کی تاریخ 1960 کی دہائی کے وسط میں شروع ہوتی ہے جب زیرو آرڈر کنٹرولڈ ڈرگ ڈیلیوری کے تصور کے بارے میں پہلی بار سوچا گیا تھا۔ محققین نے منشیات کی ترسیل کا ایک ایسا پلیٹ فارم تلاش کرنے کے لیے دوڑ لگائی جو منشیات کی رہائی کو مکمل طور پر برقرار رکھنے کے قابل ہو۔ یہ کوششیں ابتدائی طور پر میکروسکوپک سطح پر تھیں جن میں کچھ پہلے کنٹرولڈ ڈرگ ڈیلیوری (سی ڈی ڈی) ڈیوائسز ایک آنکھ کا اندراج، ایک انٹرایوٹرین ڈیوائس، اور جلد کا پیچ تھا۔ 1970 کی دہائی میں منشیات کی ترسیل کا میدان میکروسکوپک نظاموں سے ہٹ کر خوردبین نظاموں میں منتقل ہونا شروع ہوا۔ سٹیرایڈ سے بھرے پولی (لیکٹک-کو-گلائکولک ایسڈ)، پی ایل جی اے، مائکرو پارٹیکلز جیسے خیالات وجود میں آئے۔ اگلی بڑی چھلانگ 1980 کی دہائی میں نینو تھراپیٹکس کی شکل میں آئی۔ کچھ بڑی تکنیکی ترقی ہوئی جس نے منشیات کی ترسیل کے نظام کی اس اگلی نسل کو ساتھ آنے دیا۔ وہ خیالات پیجیلیشن، ایکٹیو ٹارگیٹنگ، اور انہانسڈ پرمیشن اینڈ ریٹینشن ایفیکٹ (ای پی آر) تھے۔ نینو پارٹیکل ڈرگ ڈیلیوری کی پہلے کی پیش کشوں کے ساتھ جو کچھ مسائل دیکھے گئے تھے وہ یہ تھے کہ عام ٹشو میں منشیات کی فراہمی سے ہدف کے اثرات تھے، ترسیل کا نظام انتہائی قابو میں نہیں تھا، اور ہدف والے علاقے میں منشیات کا زیادہ سے زیادہ جمع نہیں تھا۔ یہی وہ وقت ہے جب "سمارٹ ڈرگ ڈیلیوری" کی ترقی کا آغاز ہوا۔ ہوشیار منشیات کی ترسیل کے خیال میں جڑا ہوا گیٹڈ ڈیلیوری سسٹم کا استعمال ہے۔ محققین نے دریافت کیا کہ قبل از وقت منشیات کی رہائی کو روکنے کے لیے بعض مواد کو لوڈ اور کیپ کیا جا سکتا ہے۔ بعد میں مختلف بیرونی محرکات کا استعمال کرتے ہوئے ٹوپیوں کو ہٹایا جا سکتا ہے۔ اس سے منشیات کی ترسیل کے نظام کی ایک کلاس پیدا ہوئی جو عام نینو پارٹیکل منشیات کی ترسیل کے نظام کے ذریعہ ظاہر ہونے والے متعدد مسائل کو حل کرنے کے قابل تھی۔ یہ ہوشیار منشیات کی ترسیل کے نظام کم سے کم رساو کے ساتھ منشیات کی فراہمی کے قابل ہیں، جسم کے اندر مختلف علاقوں میں فعال طور پر یا غیر فعال طور پر نشانہ بنایا جا سکتا ہے، اور صرف کچھ محرکات کی موجودگی میں منشیات جاری کرے گا، جس سے ایک مستقل مقامی ردعمل پیدا ہوتا ہے اور بیماری کے علاقے میں منشیات کا جمع ہوتا ہے۔ سکیفولڈ فیبریکیشن بہت سے مختلف مواد اور من گھڑت طریقے ہیں جن کا استعمال گیٹڈ ڈرگ ڈیلیوری اسکیفولڈنگ تیار کرنے کے لیے کیا جا سکتا ہے۔ عام طور پر، سوراخ دار مواد، جیسے میسوپورس سلیکا نینو پارٹیکلز ان کے وسیع سطح کے رقبے، بڑی لوڈنگ کی صلاحیت، اور سوراخ دار ڈھانچے کی وجہ سے استعمال ہوتے ہیں۔ یہ خصوصیات مختلف قسم کے مالیکیولز کو لوڈ کرنا ممکن بناتی ہیں جو سائز میں بہت مختلف ہوتے ہیں۔ میسوپورس سلیکا نینو پارٹیکلز میسوپورس سلیکا نینو پارٹیکلز (ایم ایس این) کو منشیات کی فراہمی کے لیے سب سے زیادہ استعمال ہونے والے نظاموں میں سے ایک سمجھا جاتا ہے۔ ایم ایس این میں گیٹیڈ سسٹمز کی کچھ خاص خصوصیات ہیں جیسے کہ سوراخ دار ہونا اور زیادہ لوڈنگ کی صلاحیت ہونا، لیکن وہ کچھ خاص خصوصیات بھی ظاہر کرتے ہیں جیسے کہ بائیو مطابقت میں اضافہ اور کیمیائی جمود۔ یہ ترسیل کے نظام دو حصوں پر مشتمل ہیں: غیر نامیاتی سکافولڈ اور مالیکیولر گیٹس۔ آسٹریلیا میں ڈیکن یونیورسٹی میں کانگ لیب کے ذریعہ کی گئی ایک تحقیق میں، محققین نے آبی سیٹائلٹریمیتھائل امونیم برومائڈ میں ٹیٹرایتھائل آرتھوسیلیکیٹ شامل کرکے ایم ایس این تیار کیا۔ انہوں نے جو ایم ایس این بنائے تھے ان کا سطحی رقبہ 363 میٹر 2/گرام، اوسط سوراخ کا سائز 2.59 این ایم، اور سوراخ کا حجم 0.33 سینٹی میٹر 3/گرام تھا۔ میسوپورس کاربن نینو پارٹیکلز میسوپورس کاربن نینو پارٹیکلز (ایم سی این) ایم ایس این کی طرح ہیں۔ ان کی ساخت ایک جیسی ہوتی ہے اور وہ کلیدی جسمانی خصوصیات اور خصوصیات کا اشتراک کرتے ہیں۔ تاہم، یہ پایا گیا ہے کہ ایم سی این ایم ایس این کے مقابلے میں کم زہریلا ظاہر کر سکتا ہے۔ آج تک ایم سی این پر زیادہ تحقیق نہیں کی گئی ہے۔ چین کے نانجنگ میں واقع ڈو لیب نے سی ٹی اے بی اور ٹی ای او ایس کو یکجا کرنے کے عام طریقہ کار کا استعمال کرتے ہوئے بنائے گئے ایم ایس این ٹیمپلیٹس کو لیا۔ اس کے بعد محققین نے ایم ایس این ٹیمپلیٹس لیے اور انہیں گلوکوز کے محلول میں منتشر کیا جس کے بعد مرکب کو آٹوکلونگ کرکے رد عمل پیدا کیا۔ اس کے بعد مصنوعات کو 900 ڈگری سیلسیس پر کاربونائزیشن کا نشانہ بنایا گیا اور ایم سی این تیار کیے گئے۔ محققین نے پایا کہ ایم سی این کا سطحی رقبہ 1575 میٹر 2/گرام، سوراخ کا سائز 2.2 این ایم، اور اوسط قطر 115 این ایم تھا۔ بیرونی محرکات متعدد بیرونی محرکات ہیں جو گیٹڈ ڈیلیوری سسٹم پر کارگو کو چھوڑنے کے لیے استعمال کیے جا سکتے ہیں۔ کچھ محرکات کی مثالوں میں پی ایچ، ریڈوکس، انزائم، روشنی، درجہ حرارت، مقناطیسی، الٹراساؤنڈ، اور چھوٹے مالیکیول رسپانسیو گیٹڈ سسٹم شامل ہیں۔ پی ایچ منشیات کی ترسیل کے نظام کے لیے سب سے عام محرکات میں سے ایک پی ایچ ہے۔ یہ محرک کینسر کے علاج میں کثرت سے استعمال ہوتا ہے اس حقیقت کی وجہ سے کہ ٹیومر مائکرو انوائرمنٹ تیزابی ہے۔ پی ایچ سے چلنے والے نظاموں کی نشوونما کا مطلب یہ تھا کہ دوا کو جسم میں متعارف کرایا جا سکتا ہے لیکن ٹیومر مائیکرو انوائرمنٹ کا سامنا کرنے تک اسے تعینات نہیں کیا جا سکتا۔ لہذا ایک ممکنہ اور ممکنہ وجہ یہ ہے کہ پی ایچ سے چلنے والے نظام بہت عام ہیں۔ ان نظاموں کو بنانے کے چند طریقے ہیں۔ ایک طریقہ یہ ہے کہ ایسے لنکیجز کا استعمال کیا جائے جو مخصوص پی ایچ کی سطحوں پر تحلیل ہو جاتے ہیں۔ جیسے ہی نظام ایک تیزابی ماحول میں داخل ہوتا ہے، وہ روابط جو اس دروازے کو سوراخ دار سہارے پر رکھتے ہیں، ہائیڈرولائز ہوتے ہیں اور کارگو کو چھوڑا جا سکتا ہے۔ پی ایچ روابط کی مثالیں امائن، امیڈس، ایسٹر اور ایسیٹل ہیں۔ ایک اور طریقہ جو استعمال کیا جا سکتا ہے وہ پروٹونشن ہے۔ یہ طریقہ گیٹ مالیکیول اور سوراخ دار سکافولڈ کے درمیان الیکٹروسٹیٹک تعاملات پر منحصر ہے۔ دونوں کو ایک مخصوص مالیکیول کے ساتھ جوڑا جائے گا، مثال کے طور پر، ایسیٹیلیٹڈ کاربوکسیمیتھائل۔ جب نظام تیزابیت والے ماحول میں پہنچ جاتا ہے، تو مالیکیول کا پروٹونشن شروع ہو جاتا ہے۔ پروٹونشن ربط میں خلل کا سبب بنتا ہے اور کارگو کو چھوڑا جا سکتا ہے۔ ریڈوکس ریڈوکس رد عمل بھی گیٹڈ ڈیلیوری سسٹم کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔ خلیوں اور خون کے بہاؤ کے اندر کئی کم کرنے والے ایجنٹ ہوتے ہیں جو گیٹڈ سسٹم میں منشیات کی رہائی کو متحرک کرنے کے لیے استعمال کیے جا سکتے ہیں۔ گیٹڈ ڈیلیوری سسٹم میں استعمال ہونے والا سب سے عام کم کرنے والا ایجنٹ گلوٹاتھیون (جی ایس ایچ) ہے کیونکہ یہ طے کیا گیا ہے کہ جی ایس ایچ جسم میں سب سے زیادہ کثرت سے کم کرنے والا ایجنٹ ہے۔ جی ایس ایچ میں انٹرا سیلولر اور ایکسٹرا سیلولر ماحول کے درمیان بھی نمایاں طور پر مختلف ارتکاز ہوتا ہے جس سے دوسرے کی طرف سے متحرک ہوئے بغیر کسی بھی ماحول کو نشانہ بنانا آسان ہوجاتا ہے۔ مزید برآں، جی ایس ایچ ٹیومر کے خلیوں کے اندر زیادہ ارتکاز میں پایا جاتا ہے۔ یہ ٹیومر کے مقامات پر منشیات کی مستقل اور مقامی رہائی کا ایک اور طریقہ فراہم کرتا ہے۔ اس قسم کے گیٹیڈ سسٹم کے لیے عام طور پر 2 مختلف میکانزم ہوتے ہیں۔ ایک طریقہ یہ ہے کہ ڈائیسلفائیڈ بانڈز کو الگ کیا جائے۔ ایک اور طریقہ رد عمل والے آکسیجن پرجاتیوں (آر او ایس) کے استعمال کے ذریعے بندھنوں کو توڑنا ہے۔ جن بانڈز کو آر او ایس کے ذریعے الگ کیا جا سکتا ہے وہ عام طور پر تھیوکیٹل، کیٹل اور ڈائیلینائڈز ہوتے ہیں۔ انزائیم انزائیم رسپانسیو گیٹیڈ میٹریل گیٹیڈ ڈیلیوری سسٹم کی ایک اور کلاس ہے۔ ان منظرناموں میں، انزائم منشیات کی ترسیل کے نظام میں سہاروں سے دروازوں کی رہائی کو متحرک کر سکتے ہیں۔ اس قسم کے گیٹ کا طریقہ کار یہ ہے کہ کچھ روابط استعمال کیے جاتے ہیں جنہیں منتخب انزائموں کے ذریعے ہائیڈرولائز کیا جا سکتا ہے۔ دو سب سے زیادہ مقبول انتخاب پروٹیز اور ہائیلورونیڈیز ہیں۔ انزائم کے ذمہ دار محرکات کا استعمال کرنے کا ایک فائدہ یہ ہے کہ سبسٹریٹ کی خاصیت کی ایک بڑی مقدار ہوتی ہے، اور انزائم ہلکے حالات میں بھی اعلی انتخاب کے ساتھ اپنے ہدف کو متحرک کرنے کے قابل ہوتے ہیں۔ اس نظام کا ایک اور فائدہ یہ ہے کہ انزائم پورے جسم میں پائے جاتے ہیں اور تقریبا تمام حیاتیاتی عمل پر کام کرتے ہیں تاکہ ترسیل کا نظام ممکنہ طور پر ایک واحد عمل کے اندر بہت سے نکات کے دوران جسم کے کسی بھی حصے میں متحرک ہو سکے۔ ویلینشیا، اسپین میں مارٹنیز-مانیز لیب کی طرف سے کی گئی ایک تحقیق کا مقصد پیپٹائڈ بانڈز کے ذریعے پولی-ایل-گلوٹامک ایسڈ (پی جی اے) گیٹس سے منسلک ایم ایس این تیار کرنا تھا۔ اس نظام کا محرک ایک لائسوسومل پروٹولائٹک انزائم (پروٹیز) کی موجودگی تھی، اس معاملے میں، پرونیس۔ محققین نے پایا کہ پرونیس کی عدم موجودگی میں نظام 24 گھنٹوں میں اپنے کارگو کا صرف 20 فیصد سے بھی کم حصہ چھوڑنے میں کامیاب رہا، تاہم پرونیس کی موجودگی میں 5 گھنٹوں کے اندر 90 فیصد کارگو چھوڑ دیا گیا۔ مقناطیسی اور درجہ حرارت گیٹیڈ منشیات کی ترسیل کے نظام کے موضوع میں، مقناطیسی قوتوں کا استعمال عام طور پر درجہ حرارت کے محرک کے ساتھ ساتھ ہوتا ہے۔ مقناطیسی ہائپرتھرمیا کا رجحان اس وقت ہوتا ہے جب سپر پیرامیگنیٹک نینو پارٹیکلز متبادل مقناطیسی میدان (اے ایم ایف) سے پیدا ہونے والی گرمی کے سامنے آنے کے بعد خود کو دوبارہ ترتیب دیتے ہیں۔ اس تصور کو منشیات کی ترسیل کے میدان میں استعمال کیا گیا ہے جس میں دربانوں کو مقناطیسی طور پر سہاروں سے جوڑا جاتا ہے اور گرمی کے استعمال پر، دوبارہ ترتیب دیا جاتا ہے اور منشیات کو چھوڑنے کی اجازت دی جاتی ہے۔ اس خاص طریقہ کار پر اتنی تحقیق نہیں کی گئی ہے کہ اس خامی کو دیکھتے ہوئے کہ اے ایم ایف تیار کرنے اور نظام کو بے نقاب کرنے کے لیے اعلی توانائی کی ضرورت ہوتی ہے۔ تاہم، میڈرڈ، اسپین میں واقع ویلٹ-ریگی لیب نے ڈی این اے کا استعمال کرتے ہوئے سہاروں سے جڑے مقناطیسی دروازوں کے استعمال کے امکان کی تحقیقات کرنے کا فیصلہ کیا۔ لیب نے اولیگونیوکلیوٹائڈ میں ترمیم شدہ سپرپرمگنیٹک میسوپورس سلیکا نینو پارٹیکلز تیار کیے۔ انہوں نے اسکافولڈنگ کو آئرن آکسائڈ نینو پارٹیکلز کا استعمال کرتے ہوئے ڈھک دیا جو سکافولڈ کے اولیگونیوکلیوٹائڈ ترتیب میں تکمیلی ڈی این اے لے جاتے ہیں۔ لیب نے جو پایا وہ یہ تھا کہ وہ ڈی این اے کے ایک ساتھ آنے اور ڈبل اسٹرینڈ بنانے کی وجہ سے اپنے نظام کو بند کرنے میں کامیاب رہے۔ اے ایم ایف کا استعمال کرتے ہوئے نظام کو گرم کرنے پر، ڈی این اے بانڈ الگ ہو گئے، نظام غیر منسلک ہو گیا، اور دوا کو چھوڑنے کے قابل ہو گیا۔ مزید برآں، لیب نے پایا کہ یہ ربط بدلنے کے قابل تھا۔ جیسے جیسے درجہ حرارت کم ہوتا گیا، ڈی این اے اپنے تکمیلی نصف حصے سے دوبارہ منسلک ہونے میں کامیاب ہوا۔ یہ مطالعہ منشیات کی ترسیل کا ایسا نظام ہونے کے امکان کی وضاحت کرنے میں کامیاب رہا جسے دور سے متحرک کیا جا سکتا ہے اور آن آف سوئچ کی نمائش کی جا سکتی ہے۔ الیکٹروسٹیٹک محققین نے الیکٹروسٹیٹک گیٹنگ کی تحقیقات شروع کر دی کیونکہ مارکیٹ میں کچھ ٹرگر ڈرگ ڈیلیوری سسٹم مکمل طور پر قابل عمل نہیں ہیں۔ ان دوسرے نظاموں کی بنیادی شکایت یہ ہے کہ تھراپی کے کام کرنے کے لیے مسلسل بیرونی محرک کی ضرورت ہوتی ہے۔ اس شکایت کا مقابلہ کرنے کے لیے، ہیوسٹن، ٹیکساس میں گریٹونی لیب نے ایک منشیات کی ترسیل کے نظام پر کام کرنا شروع کیا جس میں الیکٹروسٹیٹک گیٹنگ کا استعمال کیا گیا۔ محققین نے ایک سلکان کاربائڈ لیپت نینو فلوئڈک جھلی تیار کی جس نے ایک دوا کی رہائی کو کنٹرول کیا ہوتا جب ایک دفن الیکٹروڈ کم شدت والی وولٹیج کے سامنے آتا۔ محققین نے جو پایا وہ یہ تھا کہ ان کا آلہ منشیات کو کامیابی کے ساتھ جاری کرنے اور اسے اس طرح کرنے میں کامیاب رہا کہ منشیات کی رہائی اطلاق شدہ وولٹیج کے متناسب تھی۔ انہوں نے یہ بھی پایا کہ یہ آلہ کیمیائی طور پر غیر فعال تھا، جس سے یہ طویل مدتی امپلانٹیشن کے لیے ممکن ہو گیا۔ حوالہ جات طبی کیمسٹری بائیو فزکس