Наноноситель
Липосомы представляют собой составные структуры, состоящие из фосфолипидов, и могут содержать небольшое количество других молекул. Хотя липосомы могут варьироваться в размерах от нескольких микрометров до десятков микрометров, однослойные липосомы, как показано здесь, обычно находятся в диапазоне меньших размеров с различными целевыми лигандами, прикрепленными к их поверхности, что позволяет им прикрепляться к поверхности и накапливаться в патологических областях для лечения заболеваний. [1]
Полимерная мицелла, содержащая лекарственное средство, образованная путем самосборки амфифильных блок-сополимеров в водной среде.
Полимерные мицеллы, наполненные лекарственными средствами, с различными функциями направленного действия. (A) Мицеллы, нацеленные на антитела (B) мицеллы, нацеленные на лиганды (C) Мицеллы с функцией проникновения в клетки.

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] В настоящее время наноносители изучаются на предмет их использования в доставке лекарств, и их уникальные характеристики демонстрируют потенциальное использование в химиотерапии . Этот класс материалов был впервые описан группой исследователей из Университета Эворы, Алентежу, в начале 1960-х годов, и с тех пор его актуальность росла экспоненциально. [2]

Характеристика

Наноносители имеют диаметр от 1 до 1000 нм, [3] [4] однако из-за того, что ширина микрокапилляров составляет 200 нм, наномедицина часто относится к устройствам <200 нм. [4] Из-за своего малого размера наноносители могут доставлять лекарства в иным образом недоступные места по всему телу. Поскольку наноносители настолько малы, часто бывает трудно обеспечить большие дозы лекарств с их помощью. Эмульсионные методы, используемые для изготовления наноносителей, также часто приводят к низкой загрузке лекарств и инкапсуляции лекарств, что создает трудности для клинического использования. [2]

Типы

Обнаруженные наноносители включают полимерные конъюгаты, полимерные наночастицы, носители на основе липидов, дендримеры , углеродные нанотрубки и золотые наночастицы. Носители на основе липидов включают как липосомы, так и мицеллы. Примерами золотых наночастиц являются золотые нанооболочки и наноклетки . [3] Различные типы наноматериалов, используемых в наноносителях, позволяют доставлять гидрофобные и гидрофильные препараты по всему телу. [5] Поскольку человеческое тело в основном состоит из воды, способность эффективно доставлять гидрофобные препараты в организм человека является основным терапевтическим преимуществом наноносителей. [6] Мицеллы способны содержать как гидрофильные, так и гидрофобные препараты в зависимости от ориентации молекул фосфолипидов . [7] [8] Некоторые наноносители содержат массивы нанотрубок, что позволяет им содержать как гидрофобные, так и гидрофильные препараты. [9]

Одной из потенциальных проблем с наноносителями является нежелательная токсичность от типа используемого наноматериала. Неорганический наноматериал также может быть токсичным для человеческого организма, если он накапливается в определенных клеточных органеллах. [10] Проводятся новые исследования с целью изобретения более эффективных и безопасных наноносителей. Наноносители на основе белков показывают перспективность для терапевтического использования, поскольку они встречаются в природе и, как правило, демонстрируют меньшую цитотоксичность, чем синтетические молекулы. [11]

Целенаправленная доставка лекарств

Наноносители полезны в процессе доставки лекарств, поскольку они могут доставлять лекарства к определенным мишеням, позволяя доставлять лекарства в определенные органы или клетки, но не в другие. Специфичность места является основным терапевтическим преимуществом, поскольку она предотвращает доставку лекарств в неправильные места. [5] [7] [8] [9] Наноносители показывают перспективность для использования в химиотерапии, поскольку они могут помочь снизить неблагоприятную, более масштабную токсичность химиотерапии для здоровых, быстрорастущих клеток по всему телу. Поскольку химиотерапевтические препараты могут быть чрезвычайно токсичными для клеток человека, важно, чтобы они доставлялись к опухоли, не высвобождаясь в другие части тела. [2] [5] [7] [8] Четыре метода, с помощью которых наноносители могут доставлять лекарства, включают пассивное нацеливание, активное нацеливание, специфичность pH и специфичность температуры.

Пассивное нацеливание

Эффект повышенной проницаемости и удержания (EPR) и пассивное нацеливание. Наноносители могут проникать в опухоли через щели между эндотелиальными клетками и накапливаться там из-за плохого лимфодренажа.

Пассивное нацеливание относится к способности наноносителя перемещаться по сосудистой системе опухоли, попадать в ловушку и накапливаться в опухоли. Это накопление вызвано эффектом повышенной проницаемости и удержания [2] [8] [12] , который относится к покрытию из полиэтиленоксида (ПЭО) снаружи многих наноносителей. ПЭО позволяет наноносителям перемещаться через протекающую сосудистую сеть опухоли, откуда они не могут выбраться. Протекающая сосудистая сеть опухоли представляет собой сеть кровеносных сосудов, которые образуются в опухоли и содержат множество мелких пор. Эти поры позволяют наноносителям проникать внутрь, но также содержат множество изгибов, которые позволяют наноносителям попадать в ловушку. По мере того, как все больше наноносителей попадают в ловушку, лекарство накапливается в месте опухоли. [12] Это накопление приводит к тому, что большие дозы лекарства доставляются непосредственно в место опухоли. [2] ПЭО также может оказывать некоторые неблагоприятные эффекты на взаимодействие клеток и наноносителей, ослабляя действие препарата, поскольку многие наноносители должны быть включены в клетки, прежде чем препараты смогут быть высвобождены. [12]

Активное нацеливание

Активное нацеливание включает включение модулей нацеливания, таких как лиганды или антитела, на поверхность наноносителей, которые специфичны для определенных типов клеток по всему телу. Наноносители имеют такое высокое отношение площади поверхности к объему, что позволяет включать несколько лигандов на их поверхности. [3] Эти модули нацеливания позволяют наноносителям включаться непосредственно внутрь клеток, но также имеют некоторые недостатки. Лиганды могут сделать наноносители немного более токсичными из-за неспецифического связывания, а положительные заряды на лигандах могут снизить эффективность доставки лекарств, когда они попадут внутрь клеток. [8] [12] Было показано, что активное нацеливание помогает преодолеть множественную лекарственную устойчивость в опухолевых клетках. [13]

рН-специфичность

Некоторые наноносители будут высвобождать 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 человеческие клетки, с pH около 6,8. Нормальная ткань имеет pH около 7,4. [2] Наноносители, которые высвобождают лекарства только в определенных диапазонах pH, поэтому могут использоваться для высвобождения лекарства только в кислых средах опухоли. [2] [7] [12] Сильнокислые среды вызывают высвобождение лекарства из-за того, что кислая среда разрушает структуру наноносителя. [14] Эти наноносители не будут высвобождать лекарства в нейтральных или основных средах, эффективно воздействуя на кислые среды опухолей, оставляя нормальные клетки организма нетронутыми. [2] [12] Эта чувствительность к pH также может быть вызвана в мицеллярных системах путем добавления сополимерных цепей к мицеллам, которые, как было определено, действуют независимо от pH. [8] Эти мицеллярно-полимерные комплексы также помогают предотвратить развитие множественной лекарственной устойчивости раковых клеток. Низкий pH среды вызывает быстрое высвобождение мицеллярных полимеров, в результате чего большая часть препарата высвобождается сразу, а не постепенно, как при других видах лечения. Этот механизм быстрого высвобождения значительно сокращает время, необходимое противораковым препаратам для уничтожения опухоли, эффективно не давая опухоли времени на мутации, которые сделали бы ее лекарственно-устойчивой. [8]

Температурная специфика

Некоторые наноносители также показали, что доставляют лекарства более эффективно при определенных температурах. Поскольку температура опухоли обычно выше, чем температура во всем остальном теле, около 40 °C, этот температурный градиент помогает действовать в качестве защиты для доставки в специфическое для опухоли место. [7]

Использует

Большинство исследований наноносителей применяются для их потенциального использования в доставке лекарств, особенно в химиотерапии. [15] Поскольку наноносители могут использоваться для целенаправленного воздействия на мелкие поры, более низкие значения pH и более высокие температуры опухолей, они обладают потенциалом для снижения токсичности многих химиотерапевтических препаратов. [2] [5] [7] [8] Кроме того, поскольку почти 75% противораковых препаратов являются гидрофобными и, следовательно, испытывают трудности при доставке внутрь человеческих клеток, использование мицелл для стабилизации и эффективной маскировки гидрофобной природы гидрофобных препаратов открывает новые возможности для гидрофобных противораковых препаратов. [6]

Ссылки

  1. ^ Торчилин, В (2006). «Многофункциональные наноносители». Advanced Drug Delivery Reviews . 58 (14): 1532–55. doi :10.1016/j.addr.2006.09.009. PMID  17092599.
  2. ^ abcdefghijk Qian W, Sun D, ​​Zhu R, Du X, Liu H, Wang S. Наночастицы карбоната стронция с чувствительностью к pH как новые противораковые средства для контролируемого высвобождения этопозида. Международный журнал наномедицины. 2012;7:5781-5792.
  3. ^ abc Peer1 D, Kar J, Hong S, Farokhzad O, Margalit, Langer R. Наноносители как новая платформа для терапии рака. Nature. 2007; 2: 751-760.
  4. ^ ab Singh R, Lillard Jr JW (2009). «Направленная доставка лекарств на основе наночастиц». Experimental and Molecular Pathology . 86 (3): 215–223. doi :10.1016/j.yexmp.2008.12.004. PMC 3249419. PMID  19186176 . 
  5. ^ abcd Yu M, Zhao J, Feng S (2012). «Мицеллы пролекарств витамина E TPGS для гидрофильной доставки лекарств с нейропротекторным эффектом». Международный журнал фармацевтики . 438 (1–2): 98–106. doi :10.1016/j.ijpharm.2012.08.038. PMID  22954445.
  6. ^ ab Chena Y, Lob C, Linc Y, Hsiuea G (2013). «Рапамицин, инкапсулированный в мицеллы с двойной реакцией для терапии рака». Биоматериалы . 34 (4): 1115–1127. doi :10.1016/j.biomaterials.2012.10.034. PMID  23146436.
  7. ^ abcdefg Резаи С., Набид М., Никнежад Х., Энтезами А. Многофункциональные и термочувствительные мономолекулярные мицеллы для направленной доставки к опухолям и сайт-специфического высвобождения противораковых препаратов. Полимер. 2012;53(16):3485-3497.
  8. ^ abcdefgh Wu H, Zhua L, Torchilin V (2013). "pH-чувствительные поли(гистидин)-ПЭГ/ДСПЭ-ПЭГ сополимерные мицеллы для цитозольной доставки лекарств". Biomaterials . 34 (4): 1213–1222. doi :10.1016/j.biomaterials.2012.08.072. PMC 3587181 . PMID  23102622. 
  9. ^ ab Moom A, Jonas A, Losic D. Система доставки нескольких лекарственных средств с последовательным высвобождением с использованием массивов титановых нанотрубок. ChemComm. 2012;48:3348-3350.
  10. ^ Wang J, Fang X, Liang W (2012). «Пегилированные фосфолипидные мицеллы индуцируют апоптоз раковых клеток, зависящий от эндоплазматического ретикулума, но не нормальных клеток». ACS Nano . 6 (6): 5018–5030. doi :10.1021/nn300571c. PMID  22578158.
  11. ^ Elzoghby A, Samy W, Elgindy N (2012). «Наноносители на основе белков как перспективные системы доставки лекарств и генов». Journal of Controlled Release . 161 (1): 38–49. doi :10.1016/j.jconrel.2012.04.036. PMID  22564368.
  12. ^ abcdef Cajota S, Van Butselea S, Paillardb A, Passiranib C, Garcionb E, Benoitb J, Varshneyc S, Jérômea C. Умные наноносители для нацеливания, запускаемого pH, и высвобождения гидрофобных лекарств. Акта Биоматериалия. 2012;8(12):4215–4223.
  13. ^ Sarisozen C, Vural I, Levchenko T, Hincal A, Torchilin V. Мицеллы на основе ПЭГ-ПЭ, совместно загруженные паклитакселом и циклоспорином А или загруженные паклитакселом и нацеленные на противораковые антитела, преодолевают лекарственную устойчивость раковых клеток. Доставка лекарств. 2012;19(4):169-176.
  14. ^ Viricel W, Mbarek A, Leblond J (2015). «Переключаемые липиды: конформационное изменение для быстрой доставки цитоплазмы, запускаемой pH» (PDF) . Angewandte Chemie International Edition . 54 (43): 12743–12747. doi :10.1002/anie.201504661. PMID  26189870.
  15. ^ Таленс-Висконти Р., Диес-Салес О., де Хулиан-Ортис Дж. В., Нахер А. (апрель 2022 г.). «Нанолипосомы в терапии рака: представленные на рынке продукты и текущие клинические испытания». Международный журнал молекулярных наук . 23 (8): 4249. PMID  35457065.
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Nanocarrier&oldid=1200291367"