Наноноситель
Наноноситель — это наноматериал , используемый в качестве транспортного модуля для другого вещества, например лекарства. Обычно используемые наноносители включают мицеллы , полимеры , материалы на основе углерода, липосомы и другие вещества. [ 2 ] Наноносители в настоящее время изучаются на предмет их использования при доставке лекарств, и их уникальные характеристики демонстрируют потенциальное использование в химиотерапии . Об этом классе материалов впервые сообщила группа исследователей из Университета Эворы в Алентежу в начале 1960-х годов, и с тех пор его актуальность росла в геометрической прогрессии. [ 2 ]
Характеристика
[ редактировать ]Наноносители имеют размеры от 1 до 1000 нм в диаметре. [ 3 ] [ 4 ] однако из-за того, что ширина микрокапилляров составляет 200 нм, наномедицина часто относится к устройствам <200 нм. [ 4 ] Благодаря своему небольшому размеру наноносители могут доставлять лекарства в недоступные иным образом участки тела. Поскольку наноносители настолько малы, зачастую с их помощью трудно получить большие дозы лекарств. Эмульсионные методы , используемые для изготовления наноносителей, также часто приводят к низкой загрузке лекарственного средства и его инкапсуляции , что затрудняет клиническое использование. [ 2 ]
Типы
[ редактировать ]Обнаруженные наноносители включают полимерные конъюгаты, полимерные наночастицы, носители на основе липидов, дендримеры , углеродные нанотрубки и наночастицы золота. Носители на основе липидов включают как липосомы, так и мицеллы. Примерами наночастиц золота являются золотые нанооболочки и наноклетки . [ 3 ] Различные типы наноматериалов, используемые в наноносителях, позволяют гидрофобные и гидрофильные лекарства по организму. доставлять [ 5 ] Поскольку организм человека содержит в основном воду, способность эффективно доставлять гидрофобные лекарства в организм человека является основным терапевтическим преимуществом наноносителей. [ 6 ] Мицеллы способны содержать как гидрофильные, так и гидрофобные лекарственные средства в зависимости от ориентации молекул фосфолипидов . [ 7 ] [ 8 ] Некоторые наноносители содержат массивы нанотрубок, что позволяет им содержать как гидрофобные, так и гидрофильные лекарства. [ 9 ]
Одной из потенциальных проблем с наноносителями является нежелательная токсичность типа используемого наноматериала. Неорганический наноматериал также может быть токсичным для организма человека, если он накапливается в определенных органеллах клетки. [ 10 ] Проводятся новые исследования с целью создания более эффективных и безопасных наноносителей. Наноносители на основе белков перспективны для терапевтического использования, поскольку они встречаются в природе и обычно демонстрируют меньшую цитотоксичность , чем синтетические молекулы. [ 11 ]
Адресная доставка лекарств
[ редактировать ]Наноносители полезны в процессе доставки лекарств, поскольку они могут доставлять лекарства к конкретным мишеням, позволяя доставлять лекарства в определенные органы или клетки, но не в другие. Сайт-специфичность является важным терапевтическим преимуществом, поскольку она предотвращает доставку лекарств в неправильные места. [ 5 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] Наноносители перспективны для использования в химиотерапии, поскольку они могут помочь снизить неблагоприятную, более масштабную токсичность химиотерапии для здоровых, быстрорастущих клеток по всему организму. Поскольку химиотерапевтические препараты могут быть чрезвычайно токсичными для клеток человека, важно, чтобы они доставлялись к опухоли, не попадая в другие части тела. [ 2 ] [ 5 ] [ 7 ] [ 8 ] Четыре метода, с помощью которых наноносители могут доставлять лекарства, включают пассивное нацеливание , активное нацеливание , рН-специфичность и температурную специфичность .
Пассивный таргетинг
[ редактировать ]
Пассивное нацеливание означает способность наноносителя перемещаться по сосудистой системе опухоли, захватываться и накапливаться в опухоли. Это накопление вызвано повышенной проницаемостью и эффектом удержания. [ 2 ] [ 8 ] [ 12 ] что относится к покрытию из поли(этиленоксида) (ПЭО) на внешней стороне многих наноносителей. ПЭО позволяет наноносителям проходить через непроницаемую сосудистую сеть опухоли, откуда они не могут выбраться. Дырявая сосудистая сеть опухоли представляет собой образующуюся в опухоли сеть кровеносных сосудов, содержащих множество мелких пор. Эти поры позволяют проникать наноносителям, но также содержат множество изгибов, которые позволяют наноносителям захватываться. По мере того, как все больше наноносителей оказывается в ловушке, лекарство накапливается в месте опухоли. [ 12 ] Такое накопление приводит к доставке больших доз препарата непосредственно к месту опухоли. [ 2 ] ПЭО также может оказывать некоторое неблагоприятное воздействие на взаимодействие клетка-наноноситель, ослабляя действие препарата, поскольку многие наноносители должны быть включены в клетки, прежде чем лекарства смогут высвободиться. [ 12 ]
Активный таргетинг
[ редактировать ]Активное нацеливание предполагает включение модулей нацеливания, таких как лиганды или антитела, на поверхность наноносителей, специфичных для определенных типов клеток организма. Наноносители имеют такое высокое соотношение площади поверхности к объему, что позволяет включать на их поверхности несколько лигандов. [ 3 ] Эти модули нацеливания позволяют включать наноносители непосредственно внутрь клеток, но также имеют некоторые недостатки. Лиганды могут привести к тому, что наноносители станут немного более токсичными из-за неспецифического связывания, а положительные заряды на лигандах могут снизить эффективность доставки лекарств внутри клеток. [ 8 ] [ 12 ] Было показано, что активное нацеливание помогает преодолеть множественную лекарственную устойчивость в опухолевых клетках. [ 13 ]
рН-специфичность
[ редактировать ]Некоторые наноносители выделяют содержащиеся в них лекарства только в определенных диапазонах pH . Специфичность pH также позволяет наноносителям доставлять лекарства непосредственно к месту опухоли. [ 2 ] [ 7 ] Опухоли, как правило, более кислые, чем нормальные клетки человека, с pH около 6,8. Нормальная ткань имеет pH около 7,4. [ 2 ] Таким образом, наноносители, которые высвобождают лекарства только в определенных диапазонах pH, могут использоваться для высвобождения лекарства только в кислой среде опухоли. [ 2 ] [ 7 ] [ 12 ] Высококислотная среда вызывает высвобождение препарата, поскольку кислая среда разрушает структуру наноносителя. [ 14 ] Эти наноносители не будут высвобождать лекарства в нейтральной или основной среде, эффективно воздействуя на кислую среду опухолей, оставляя нетронутыми нормальные клетки организма. [ 2 ] [ 12 ] Эту чувствительность к pH также можно вызвать в мицеллярных системах путем добавления цепей сополимера к мицеллам, которые, как было установлено, действуют независимо от pH. [ 8 ] Эти мицелло-полимерные комплексы также помогают предотвратить развитие множественной лекарственной устойчивости раковых клеток. Среда с низким pH вызывает быстрое высвобождение мицеллярных полимеров, в результате чего большая часть лекарства высвобождается сразу, а не постепенно, как при других медикаментозных методах лечения. Этот механизм быстрого высвобождения значительно сокращает время, необходимое противораковым препаратам для уничтожения опухоли, эффективно предотвращая появление у опухоли времени на мутации, которые могут сделать ее устойчивой к лекарствам. [ 8 ]
Температурная специфичность
[ редактировать ]Также было показано, что некоторые наноносители более эффективно доставляют лекарства при определенных температурах. Поскольку температура опухоли обычно выше, чем температура во всем остальном теле (около 40 °C), этот температурный градиент помогает гарантировать доставку препарата в специфическое для опухоли место. [ 7 ]
Использование
[ редактировать ]Большая часть исследований наноносителей направлена на их потенциальное использование при доставке лекарств, особенно в химиотерапии. [ 15 ] Поскольку наноносители можно использовать для целенаправленного воздействия на мелкие поры, более низкие значения pH и более высокие температуры опухолей, они потенциально могут снизить токсичность многих химиотерапевтических препаратов. [ 2 ] [ 5 ] [ 7 ] [ 8 ] Кроме того, поскольку почти 75% противораковых препаратов являются гидрофобными и, следовательно, демонстрируют трудности с доставкой внутрь клеток человека, использование мицелл для стабилизации и эффективной маскировки гидрофобной природы гидрофобных препаратов открывает новые возможности для гидрофобных противораковых препаратов. [ 6 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Торчилин, В (2006). «Многофункциональные наноносители». Обзоры расширенной доставки лекарств . 58 (14): 1532–55. дои : 10.1016/j.addr.2006.09.009 . ПМИД 17092599 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к Цянь В., Сунь Д., Чжу Р., Ду С., Лю Х., Ван С. pH-чувствительные наночастицы карбоната стронция как новые противораковые средства для контролируемого высвобождения этопозида. Международный журнал наномедицины. 2012;7:5781-5792.
- ^ Перейти обратно: а б с Peer1 D, Кар Дж., Хонг С., Фарохзад О., Маргалит, Лангер Р. Наноносители как новая платформа для терапии рака. Природа. 2007 г.; 2: 751-760.
- ^ Перейти обратно: а б Сингх Р., Лиллард-младший JW (2009). «Адресная доставка лекарств на основе наночастиц» . Экспериментальная и молекулярная патология . 86 (3): 215–223. дои : 10.1016/j.yexmp.2008.12.004 . ПМЦ 3249419 . ПМИД 19186176 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Ю М, Чжао Дж, Фэн С (2012). «Мицеллы пролекарства витамина Е TPGS для гидрофильной доставки лекарств с нейропротекторным действием». Международный фармацевтический журнал . 438 (1–2): 98–106. doi : 10.1016/j.ijpharm.2012.08.038 . ПМИД 22954445 .
- ^ Перейти обратно: а б Чена Ю, Лоб С, Линк Ю, Сюэа Г (2013). «Рапамицин, инкапсулированный в мицеллы с двойной реакцией, для терапии рака». Биоматериалы . 34 (4): 1115–1127. doi : 10.1016/j.bimaterials.2012.10.034 . ПМИД 23146436 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г Резаи С., Набид М., Никнеджад Х., Энтесами А. Многофункциональные и термочувствительные мономолекулярные мицеллы для доставки противоопухолевых препаратов и точечного высвобождения противораковых препаратов. Полимер. 2012;53(16):3485-3497.
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час Ву Х, Чжуа Л, Торчилин В (2013). «РН-чувствительные сополимерные мицеллы поли(гистидин)-ПЭГ/ДСФЭ-ПЭГ для цитозольной доставки лекарств» . Биоматериалы . 34 (4): 1213–1222. doi : 10.1016/j.bimaterials.2012.08.072 . ПМЦ 3587181 . ПМИД 23102622 .
- ^ Перейти обратно: а б Мум А., Йонас А., Лосик Д. Система доставки нескольких лекарств с последовательным высвобождением с использованием массивов нанотрубок из титана. ХимКомм. 2012;48:3348-3350.
- ^ Ван Дж, Фанг Икс, Лян В (2012). «Мицеллы пегилированного фосфолипида индуцируют зависимый от эндоплазматического ретикулума апоптоз раковых клеток, но не нормальных клеток». АСУ Нано . 6 (6): 5018–5030. дои : 10.1021/nn300571c . ПМИД 22578158 .
- ^ Эльзогби А., Сами В., Элгинди Н. (2012). «Белковые наноносители как перспективные системы доставки лекарств и генов». Журнал контролируемого выпуска . 161 (1): 38–49. дои : 10.1016/j.jconrel.2012.04.036 . ПМИД 22564368 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж Кахота С., Ван Буцелеа С., Пайярби А., Пассираниб С., Гарсьонб Е., Бенуа Дж., Варшник С., Джеромеа С. Умные наноносители для нацеливания и высвобождения гидрофобных препаратов, запускаемых рН. Акта Биоматериалия. 2012;8(12):4215–4223.
- ^ Саризозен С, Вурал I, Левченко Т, Хинкал А, Торчилин В. Мицеллы на основе ПЭГ-ПЭ, совместно нагруженные паклитакселом и циклоспорином А или нагруженные паклитакселом и нацеленные на противораковые антитела, преодолевают лекарственную устойчивость раковых клеток. Доставка лекарств. 2012;19(4):169-176.
- ^ Вирисель В., Мбарек А., Леблон Дж. (2015). «Переключаемые липиды: конформационные изменения для быстрой цитоплазматической доставки, запускаемой pH» (PDF) . Angewandte Chemie, международное издание . 54 (43): 12743–12747. дои : 10.1002/anie.201504661 . ПМИД 26189870 .
- ^ Таленс-Висконти Р., Диес-Салес О, де Хулиан-Ортис Й.В., Накер А. (апрель 2022 г.). «Нанолипосомы в терапии рака: продаваемые продукты и текущие клинические испытания». Международный журнал молекулярных наук . 23 (8): 4249. PMID 35457065 .