Development and Characterization of Pazopanib-Loaded Amino-FunctionalizedMesoporous Silica Encapsulated As Oral Delivery System in Cancer Treatment

कैंसर का उपचार अक्सर शक्तिशाली दवाओं पर निर्भर करता है जो अपने लक्ष्य तक पहुँचने के लिए संघर्ष करती हैं। इनमें से कई दवाएं उन बीजों की तरह हैं जो सूखी मिट्टी में अंकुरित होने से इनकार कर देते हैं; वे मानव शरीर के जल-आधारित वातावरण में अच्छी तरह से घुल नहीं पाती हैं। जब कोई दवा नहीं घुलती है, तो वह पाचन तंत्र द्वारा प्रभावी ढंग से अवशोषित नहीं हो पाती है, जिसका अर्थ है कि रोगी को अपने रक्तप्रवाह में बहुत कम मात्रा पहुँचाने के लिए भारी खुराक निगलनी पड़ती है। यह अक्षमता शरीर को रसायनों के उच्च स्तर को संसाधित करने के लिए मजबूर करती है, जिससे स्वस्थ अंगों को नुकसान पहुँच सकता है और गंभीर दुष्प्रभाव हो सकते हैं। इसे हल करने के लिए, वैज्ञानिक नैनोटेक्नोलॉजी की ओर मुड़ रहे हैं, जो एक ऐसा क्षेत्र है जो दवाओं को सीधे बीमार कोशिकाओं तक ले जाने के लिए सूक्ष्म वाहक (carriers) बनाता है। इस काम के लिए एक आशाजनक सामग्री 'मेसोपोरस सिलिका' है, जो हजारों सूक्ष्म छिद्रों वाले छोटे, स्पंज जैसे कणों से बना एक पदार्थ है। ये छिद्र दवा को सुरक्षित रूप से रख सकते हैं, जिससे वह अपने गंतव्य तक पहुँचने तक सुरक्षित रहती है। इन स्पंजों की सतह पर एक विशिष्ट रासायनिक कोटिंग जोड़कर, शोधकर्ता यह बदल सकते हैं कि वे शरीर के साथ कैसे परस्पर क्रिया करते हैं, जिससे संभावित रूप से उन्हें कैंसर कोशिकाओं से चिपकने और अपने भार (cargo) को अधिक प्रभावी ढंग से छोड़ने में मदद मिलती है।

श्री साई कॉलेज ऑफ फार्मेसी, भारत के शोधकर्ताओं की एक टीम ने इस अवधारणा को पाज़ोपैनिब (pazopanib) पर लागू करने का निर्णय लिया, जो रीनल सेल कार्सिनोमा नामक किडनी कैंसर के एक विशिष्ट प्रकार के इलाज के लिए उपयोग की जाने वाली दवा है। हालांकि पाज़ोपैनिब ट्यूमर के विकास को रोकने में प्रभावी है, लेकिन यह कई अन्य कैंसर दवाओं की तरह ही घुलनशीलता की समस्याओं से जूझता है, जिससे रोगियों के लिए इसे अवशोषित करना कठिन हो जाता है। शोधकर्ताओं का लक्ष्य अमीनो-फंक्शनलाइज्ड मेसोपोरस सिलिका नैनोकणों के भीतर इस दवा को फँसाना था। सरल शब्दों में, उन्होंने छोटे सिलिका स्पंज बनाए, उनमें दवा भरी, और फिर बाहर से एक अमीनो-आधारित परत से उन्हें ढंक दिया। यह कोटिंग कणों को एक धनात्मक विद्युत आवेश (positive electrical charge) देती है, जो उन्हें कैंसर कोशिकाओं की ऋणात्मक आवेशित सतहों से जुड़ने में मदद करती है, जिससे शरीर द्वारा उपयोग की जाने वाली दवा की मात्रा में सुधार होने की संभावना बढ़ जाती है।

इन नैनोकणों के लिए सटीक नुस्खा खोजने के लिए, टीम ने अनुमान नहीं लगाया; उन्होंने 'बॉक्स-बेंकेन डिज़ाइन' (Box-Behnken design) नामक एक व्यवस्थित गणितीय दृष्टिकोण का उपयोग किया। इस पद्धति ने उन्हें यह परीक्षण करने की अनुमति दी कि तीन विशिष्ट कारक अंतिम उत्पाद को कैसे प्रभावित करते हैं: उपयोग किए गए सिलिका प्रिकर्सर (precursor) की मात्रा, टेम्पलेट एजेंट की मात्रा जो स्पंज संरचना बनाने में मदद करता है, और वह तापमान जिस पर मिश्रण को गर्म किया गया था। उन्होंने सत्रह अलग-अलग बैच बनाए, जिसमें इन स्थितियों में बदलाव करके देखा गया कि कौन सा संयोजन सर्वोत्तम परिणाम देता है। उनका लक्ष्य ऐसे कण बनाना था जो शरीर में आसानी से यात्रा करने के लिए पर्याप्त छोटे हों, जिनमें अधिकतम दवा समा सके, और जो इसे नियंत्रित तरीके से छोड़ सकें।

परिणामों ने दिखाया कि यह विधि असाधारण रूप से प्रभावी रही। शोधकर्ताओं ने एक विशिष्ट फॉर्मूलेशन की पहचान की जो सबसे प्रभावी निकला। इस इष्टतम बैच ने लगभग 172 नैनोमीटर आकार के कण बनाए, जो इतना छोटा पैमाना है कि लाखों कण एक पिन के सिर पर समा सकते हैं। इन कणों ने लगभग 89 प्रतिशत की दक्षता के साथ दवा को धारण किया, जिसका अर्थ है कि निर्माण प्रक्रिया के दौरान मूल्यवान दवा का बहुत कम नुकसान हुआ। महत्वपूर्ण रूप से, इन कणों में लगभग +21 मिलीवोल्ट का धनात्मक विद्युत आवेश था, जो पुष्टि करता है कि अमीनो कोटिंग सफलतापूर्वक लगाई गई थी। यह धनात्मक आवेश महत्वपूर्ण है क्योंकि यह सुझाव देता है कि कण बिना कोटिंग वाले कणों की तुलना में कैंसर कोशिकाओं द्वारा अधिक आसानी से आकर्षित और अवशोषित किए जाएंगे।

एक बार जब नैनोकण पूर्ण हो गए, तो टीम के सामने इस चुनौती का सामना करना पड़ा कि इसे ऐसी दवा में कैसे बदला जाए जिसे वास्तव में रोगी ले सके। उन्होंने नैनोकणों को माइक्रोक्रिस्टलाइन सेलुलोज और मैग्नीशियम स्टीयरेट जैसे सामान्य, सुरक्षित घटकों के साथ मिलाया ताकि एक पाउडर मिश्रण बनाया जा सके, जिसे फिर हार्ड जिलेटिन कैप्सूल में पैक किया गया। उन्होंने यह देखने के लिए कैप्सूल के चार अलग-अलग संस्करणों का परीक्षण किया कि कौन सा मिश्रण मानव शरीर में सबसे प्रभावी ढंग से घुलेगा और दवा को छोड़ेगा। एक विशिष्ट कैप्सूल फॉर्मूलेशन सबसे अच्छा रहा, जो तेरह मिनट से कम समय में पूरी तरह से घुल गया और एक घंटे के भीतर 72 प्रतिशत से अधिक दवा को मुक्त कर दिया। यह तीव्र और निरंतर रिलीज सुनिश्चित करने के लिए आवश्यक है कि दवा आवश्यकता पड़ने पर शरीर के लिए उपलब्ध हो।

यह सुनिश्चित करने के लिए कि दवा समय के साथ सुरक्षित और प्रभावी बनी रहे, शोधकर्ताओं ने कैप्सूल को तीन महीने तक गर्म और आर्द्र वातावरण में रखा, जो कठिन भंडारण स्थितियों का अनुकरण करता है। कैप्सूल उल्लेखनीय रूप से बेहतर रहे, उनके भौतिक स्वरूप, दवा की मात्रा या दवा छोड़ने की क्षमता में लगभग कोई परिवर्तन नहीं देखा गया। इसके अंदर के नैनोकण स्थिर रहे, उनके आकार में केवल एक मामूली, नगण्य वृद्धि हुई, जो यह सिद्ध करता है कि स्पंज संरचना दवा की सुरक्षा के लिए पर्याप्त मजबूत है।

सबसे महत्वपूर्ण निष्कर्ष तब आया जब टीम ने प्रयोगशाला सेटिंग में परीक्षण किया कि यह नया वितरण तंत्र कैंसर कोशिकाओं को मारने में कितना प्रभावी है। उन्होंने एक डिश में उगाए गए मानव किडनी कैंसर कोशिकाओं का उपयोग किया और नए नैनोकण कैप्सूल की तुलना मानक, बिना कोटिंग वाली दवा के प्रदर्शन से की। परिणाम स्पष्ट थे: नैनोकण वाला संस्करण काफी अधिक शक्तिशाली था। शुद्ध दवा की तुलना में आधी कैंसर कोशिकाओं को मारने के लिए इसे बहुत कम सांद्रता (concentration) की आवश्यकता थी। विशेष रूप से, नए सिस्टम ने लगभग 18 माइक्रोग्राम प्रति मिलीलीटर की सांद्रता पर यह प्रभाव प्राप्त किया, जबकि मानक दवा को समान परिणाम प्राप्त करने के लिए लगभग 29 माइक्रोग्राम प्रति मिलीलीटर की आवश्यकता थी। खाली नैनोकणों ने, जिनमें दवा नहीं थी, कोशिकाओं के प्रति कोई विषाक्तता नहीं दिखाई, जिससे पुष्टि होती है कि वाहक (carrier) स्वयं सुरक्षित है और बढ़ी हुई प्रभावशीलता पूरी तरह से पाज़ोपैनिब के बेहतर वितरण से आती है।

यह अध्ययन दर्शाता है कि पाज़ोपैनिब को इन छोटे, कोटेड सिलिका स्पंजों के भीतर रखकर इसकी खराब अवशोषण क्षमता को दूर करना संभव है। शोध का सुझाव है कि यह दृष्टिकोण रोगियों को कम खुराक के साथ समान चिकित्सीय लाभ प्राप्त करने की अनुमति दे सकता है, जिससे संभावित रूप से दुष्प्रभावों का बोझ कम हो सकता है। जबकि यह अध्ययन प्रयोगशाला सेटिंग में इस पद्धति की सफलता की पुष्टि करता है, शोधकर्ता नोट करते हैं कि इस वितरण प्रणाली को नैदानिक अभ्यास (clinical practice) में उपयोग करने से पहले जीवित जीवों में और अधिक परीक्षण आवश्यक है। फिलहाल, यह कार्य किडनी कैंसर के इलाज के एक अधिक कुशल तरीके के लिए एक मजबूत आधार प्रदान करता है, जो एक कठिन दवा को अधिक प्रबंधनीय और प्रभावी चिकित्सा में बदल देता है।