بررسی امکان جذب بیلی روبین توسط نانوذرات اکسید اهن با روش بیوانفورماتیک: معرفی یک نانوجاذب طبیعی برای تشخیص و درمان بیماری زردی نوزادان

هدف: زردی نوزادان یا هایپربیلی روبینمی نوزادی به معنی زرد شدن رنگ پوست نوزادان بوده و در ۶۰ درصد نوزادان مشاهده می شود. بیلی روبین یکی از پیگمان های زردرنگ صفراوی است که از شکست و تجزیه طبیعی هموگلوبین حاصل می شود و عامل رنگ زرد ادرار و رنگ قهوه ای مدفوع است. عدم درمان زردی سبب اسیب مغزی و انسفالوپاتی و فلج مغزی و کرنیکتروس می شود. در طی این تحقیق امکان جذب بیلی روبین توسط نانوذرات ذرات اکسید اهن، با روش داکینک مولکولی بررسی شد. برای انجام کار نخست فایل مولکول بیلی روبین با پسوند .mol را از دیتابیس Pubchem استخراج و سسپس در نرم افزار Hyperchem فرمت .pdb از آن بدست آمد. در این نرم افزار بیهنه سازی ساختار نیز انجام و ساختار سه بعدی بهینه شده مورد استفاده قرار گرفت. همچنین ساختار سه بعدی نانوذرات اکسید اهن نیز از دیتابیس PDB استخراج گردید و در کامپیوتر ذخیره شد. برای انجام داکینگ مولکولی از سایت HDOCK استفاده و بعد از ارائه فایل pdb از بیلی روبین و نانوذرات اکسید اهن انرژی داکینگ مدل های ارائه شده مورد تجزیه تحلیل قرار گرفت. این مطالعه نشان داد امکان اتصال مولکول بیلی روبین روی قسمت های مختلف نانوذرات اکسید اهن وجود داشته و در بهترین جایگاه انرژی داکینگ ۱۲۵- کیلوکالری بر مول بود.مقدمه و هدف: هرچند نوزاد تازه متولد شده در خانواده باعث شادی و امید می شود اما این نوزاد مراقبت های ویژه ای نیز می طلبد. ممکن است این نوزاد به بیماری زردی مبتلا شود و نیاز به رسیدگی خاص داشته باشد(۱). زردی نوزادان یا هایپربیلی روبینمی نوزادی به معنی زرد شدن رنگ پوست نوزادان بوده و در ۶۰ درصد نوزادان و ۸۰ درصد نوزادان نارس مشاهده می شود (۳-۱). البته گفتنی است که تمام نوزادانی که به دنیا می آیند، دچار درجاتی از بالا رفتن سطح بیلی روبین خون می شوند (یعنی بیش از ۳-۲میلی گرم بر دسی لیتر) ولی ممکن است در حد ایجاد بیماری نباشد(۶-۴). بیلی روبین یکی از پیگمان های زردرنگ صفراوی است که از شکست و تجزیه طبیعی هموگلوبین حاصل می شود و عامل رنگ زرد ادرار و رنگ قهوه ای مدفوع است. گلبولهای قرمز پس از طی عمر ۱۲۰روزه خود در طحال، توسط ماکروفاژهای طحالی تخریب می شوند و هموگلوبین موجود در گلبولهای قرمز تجزیه می شوند. بیلی وردین حاصل از تجزیه هم توسط بیلی وردین ردوکتاز به بیلیروبین تبدیل میشود(۷و۸). دو دسته اصلی بیلی روبین وجود دارد که هایپربیلی روبینی غیرمستقیم ویا غیر کانژوگه و هایپربیلی روبینمی مستقیم ویا کانژوگه نامیده می شوند. فرم کانژوگه محلول در اب و فرم غیر کانژوگه نا محلول در اب است. لازم بذکر است که بیماری زردی نوزادان توسط فرم نا محلول در اب پدیدار می شود (۹و۱۰). میزان بیلی روبین ۲ میلی گرم بر دسی لیتر و زیر ۵ در ۱۲ ساعت اول تولد نرمال است..اما با بالاتر رفتن از ۵ میلی گرم بر دسی لیتر زردی حاصل می شود. و بیشتر از ۱۵ میلی گرم بر دسی لیتر اثرات مخرب دارد.(۱۱و۱۲). عدم درمان زردی سبب اسیب مغزی و انسفالوپاتی و فلج مغزی و کرنیکتروس می شود (۱۳-۱۷). درمان هایی همچون فتوتراپی ،تعویض خون ، درمان های دارویی و تزریق ایمنوگلوبولین داخل وریدی از جمله درمان های روتین این بیماری است (۱۸-۲۰). در میان درمان های متداول فتوتراپی مقبولیت بهتری دارد و سبب تبدیل فرم غیر کانژوگه به فرم کانژوگه بیلی روبین می شود (۳و ۲۱-۲۳). پیش از درمان روش های تشخیصی برای سنجش میزان بیلی روبین الزامی است و در حال حاضر روش های تشخیصی چون اسپکتروسکوپی،کروماتوگرافی مایع و روش های الکتروشیمیایی وجود دارد (۲۴-۳۲). متاسفانه اکثر این روش ها هزینه بر هستند و دوستدار محیط زیست نبوده و نیاز به مواد مختلف و تجهیزات ازمایشگاهی معین دارند (۱). با توجه به زمان بر بودن پروسه تشخیص نیاز به روش های سریعتر احساس می شود(۳۳و۳۴). بیلی روبینومتر پوستی قابل حمل و نقل برای تعیین سطح بیلی روبین در نوزادان کارایی دارد، البته استفاده از ان شرایط دارد و نتایجش به رنگ پوست نوزاد وابسته است (۳۵-۳۷). روش های بر اساس خون دقیقتر است و روش های پوستی بستگی به این که کدام ناحیه از پوست نوزاد برای سنجش استفاده شود نتایج متفاوتی می دهد (۳۸). محققین در پی روش های حساس تر دقیقتر و ارزانتر و البته سریعتر هستند که نیازمند حجم کم نمونه و استفاده اسان باشد. اندازه گیری آنالیت ها بیشتر متکی بر ازمایشات گران قیمت، غیر قابل حمل ودستگاه های پیچیده ای است که استفاده از آنها را به آزمایشگاه ها محدود می کند. نسل جدید فناوری تشخیصی کم هزینه، قابل حمل،و آسان برای استفاده از دستگاه های تحلیلی، که تنها نیاز به یک ساده اسکنر، واستفاده از دوربین های گوشی های هوشمند، به عنوان رایج ترین و آسان ترین اسکنرهایی با حساسیت بالا نسبت به تغییرات نور و رنگ،که در دسترس است و مقرون به صرفه، و هم چنین دستگاه های نظارتی قابل حمل و کاربر پسند (۴۳-۳۹).. نانو جاذب ها ترکیباتی هستند که در جذب مولکول هایی خاص در محیط های مختلف کاربرد دارند برای مثال استفاده از نانوذرات اکسید روی در جذب الاینده سرب از هوا. به علت پیشرفت سریع صنایع، تکنولوژی ها برای از بین بردن آلودگی ها از پسماند گازها و بخارات و پساب ها، گسترش پیدا کرده است.جاذب های نانومواد به دلیل اندازه و نسبت به سطح به حجم بالا، خاصیت به فرد از خود نشان می دهند. انواع نانو مواد مانند فلزات و اکسیدهای فلزی، نانولوله های کربنی و گرافن و انواع مختلف نانوکامپوزیت های پلیمری به عنوان جاذب برای حذف انواع فلزات سنگین و آلی از محیط آبی ساخته شده است. عامل دار شدن سطح نانوجاذب ها را افزایش می دهد و به طور قابل توجهی جذب را بهبود می بخشد. (۴۴). در طی این تحقیق امکان جذب بیلی روبین توسط نانوذرات ذرات اکسید اهن، با روش داکینک مولکولی بررسی شد. مواد و روش ها: بر اساس نتایج داکینگ مولکولی در کل چنین می توان نتیجه گرفت که نانوذرات اکسید اهن احتمالا بتواند به عنوان جاذب بیلی روبین باشد و شاید بتوان در آینده از آن برای تشخیص و یا حتی درمان بیماری زردی استفاده کرد. البته تا رسیدن به این هدف تست های مختلف تجربی و آزمایشگاهی مورد نیاز هست.نتایج: بر اساس نتایج داکینگ مولکولی در کل چنین می توان نتیجه گرفت که نانوذرات اکسید اهن احتمالا بتواند به عنوان جاذب بیلی روبین باشد و شاید بتوان در آینده از آن برای تشخیص و یا حتی درمان بیماری زردی استفاده کرد. البته تا رسیدن به این هدف تست های مختلف تجربی و آزمایشگاهی مورد نیاز هست.بحث: شکل ۱ امکان اتصال مولکول بیلی روبین روی قسمت های مختلف نانوذرات اکسید اهن را نشان می دهد. همچنین شکل ۲ بهترین جایگاه اتصال را مشخص می سازد. در بهترین جایگاه انرژی داکینگ ۱۲۵- کیلوکالری بر مول و نمره اطمینان حدود.۰.۳۸ -آنگستروم بود. دلیل انتخاب نانوپلیمر ذرات اکسید اهن این هست که چون پروتئینی است که در محیط خارج سلولی گونه های مختلف موجودات از جمله انسان، وجود دارد و ساختار غریبه ای نیست. پروتئین ذرات اکسید اهن به صورت رشته های ذرات اکسید اهن مشاهده می شود و در همه انواع بافت پیوندی وجود دارند. این بیوپلیمر قابلیت جذب خاصی دارد و زیست سازگار و زیست تخریب پذیر هست. این نانوساختار سبب بروز واکنش ایمنی در بدن نمی شود و بخاطر داشتن این خصوصیات در نانوتکنولوژی پزشکی به انها توجه شده است (۴۵). شکل۱. امکان اتصال مولکول بیلی روبین روی قسمت های مختلف نانوذرات اکسید اهنشکل ۲. بهترین جایگاه اتصال بیلی روبین روی نانوذرات اکسید اهن. در این جایگاه انرژی داکینگ ۱۲۵- کیلوکالری بر مول و نمره اطمینان حدود ۰.۳۸ -آنگستروم است.

Keywords:

بیماری زردی نوزادان , نانوجاذب ذرات اکسید اهن , بیلی روبین , بررسی بیوانفورماتیک