نشان داده شده است که نانوتکنولوژی با استفاده از نانوساختارها و نانوفازها در زمینه های مختلف علمی به‌ویژه در سیستم‌های دارورسانی مبتنی بر نانو پزشکی کاربرد دارند. نانومواد را می توان به خوبی به عنوان ماده ای با اندازه های بین 1 تا 100 نانومتر تعریف کرد که بر مرزهای نانوپزشکی از حسگرهای زیستی، میکروسیالات، تحویل دارو و آزمایش های ریزآرایه تا مهندسی بافت تأثیر می گذارد. نانوتکنولوژی از عوامل درمانی در سطح نانو برای توسعه نانوداروها استفاده می کند.
حوزه زیست پزشکی شامل نانوبیوتکنولوژی، دارورسانی، حسگرهای زیستی و مهندسی بافت توسط نانوذرات تامین شده است. از آنجایی که نانوذرات شامل موادی هستند که در سطح اتمی یا مولکولی طراحی شده‌اند، معمولاً نانوکره‌هایی با اندازه کوچک هستند.
از این رو، آن ها در مقایسه با مواد بزرگتر می توانند آزادانه تر در بدن انسان حرکت کنند. ذرات در مقیاس نانو خواص ساختاری، شیمیایی، مکانیکی، مغناطیسی، الکتریکی و بیولوژیکی منحصر به فردی از خود نشان می دهند. نانوداروها در زمان‌های اخیر به خوبی مورد استقبال قرار گرفته‌اند، زیرا نانوساختارها می‌توانند به عنوان عوامل تحویل با کپسوله کردن داروها یا چسباندن داروهای درمانی مورد استفاده قرار گیرند و داروها را با رهایش کنترل‌شده به بافت‌های هدف تحویل دهند.
اولین نسل درمان مبتنی بر نانوذرات شامل سیستم‌های لیپیدی مانند لیپوزوم‌ها و میسل‌ها بود که اکنون مورد تایید FDA هستند. این لیپوزوم ها و میسل ها می توانند حاوی نانوذرات معدنی مانند طلا یا نانوذرات مغناطیسی باشند. این ویژگی‌ها باعث افزایش استفاده از نانوذرات معدنی با تأکید بر دارورسانی، تصویربرداری و عملکردهای درمانی می‌شود. نانوداروها فراهمی زیستی خوراکی بالاتری را نشان می‌دهند زیرا مکانیسم‌های جذب معمولی اندوسیتوز جذبی را نشان می‌دهند.
نانوساختارها برای مدت طولانی در سیستم گردش خون باقی می مانند و امکان آزادسازی داروهای آمیخته شده را طبق دوز مشخص می کنند. بنابراین، آن ها باعث نوسانات پلاسما کمتر و کاهش اثرات نامطلوب می شوند. این ساختارها با اندازه نانو، در سیستم بافت نفوذ می‌کنند، جذب آسان دارو توسط سلول‌ها را تسهیل می‌کنند، اجازه تحویل داروی کارآمد را می‌دهند و از عملکرد در محل مورد نظر اطمینان می‌دهند.
جذب نانوساختارها توسط سلول ها بسیار بیشتر از ذرات بزرگ با اندازه های بین 1 تا 10 میکرومتر است. از این رو، آن ها به طور مستقیم برای درمان سلول های بیمار با کارایی بهبود یافته و عوارض جانبی کاهش یافته یا ناچیز تعامل دارند. بنابراین، نانوتکنولوژی فواید متعددی را در درمان بیماری‌های مزمن انسانی از طریق تحویل داروها به‌صورت خاص و هدف‌محور ارائه می‌کند. با این حال، دانش ناکافی در مورد سمیت نانوساختارها یک نگرانی بزرگ است و بدون شک تحقیقات بیشتری را برای بهبود کارایی با ایمنی بالاتر برای امکان اجرای عملی ایمن‌تر این داروها تضمین می‌کند. بنابراین، طراحی محتاطانه این نانوذرات می تواند در رفع مشکلات مربوط به استفاده از آن ها مفید باشد.
سیستم های دارورسانی مبتنی بر نانو
اخیراً پیشرفت‌های زیادی در زمینه سیستم‌های تحویل برای ارائه عوامل درمانی یا ترکیبات فعال دارویی به محل مورد نظر برای درمان بیماری های مختلف صورت گرفته است. تعدادی از سیستم‌های تحویل دارو با موفقیت در زمان های اخیر مورد استفاده قرار گرفته‌اند، با این حال هنوز چالش‌های خاصی وجود دارد که باید به آن ها پرداخته شود و یک فناوری پیشرفته برای تحویل موفقیت‌آمیز داروها به مکان های هدف آن باید توسعه یابد.نانوذرات مورد استفاده در سیستم دارورسانی
مواد بیوپلیمری متعددی وجود دارد که در سیستم های دارورسانی مورد استفاده قرار می گیرند. این مواد و خواص آنها در زیر مورد بحث قرار گرفته است.کیتوزان
کیتوزان خاصیت چسبندگی مخاطی را نشان می دهد و می توان از آن برای عمل در اتصالات اپیتلیال تنگ استفاده کرد. بنابراین، نانومواد مبتنی بر کیتوزان به طور گسترده برای سیستم‌های آزادسازی مداوم دارو برای انواع مختلف اپیتلیوم، از جمله روده، بینی، چشم و ریوی استفاده می‌شوند.
آلژینات
یکی دیگر از مواد بیوپلیمری که به عنوان دارورسانی مورد استفاده قرار گرفته، آلژینات است. این پلیمر زیستی گروه‌های کربوکسیل نهایی را ارائه می‌کند که به عنوان پلیمر مخاط آنیونی طبقه‌بندی می‌شوند و در مقایسه با پلیمرهای کاتیونی و خنثی، استحکام مخاط چسب بیشتری را نشان می‌دهند.صمغ زانتان
صمغ زانتان (XG) یک هتروپلی ساکارید با وزن مولکولی بالا است که توسط Xanthomonas campestris تولید می شود. این یک پلی ساکارید پلی آنیونی است و خاصیت چسبندگی زیستی خوبی دارد. از آنجایی که صمغ زانتان غیر سمی و غیر تحریک کننده در نظر گرفته می شود، به طور گسترده ای به عنوان یک مکمل دارویی استفاده می شود.سلولز
سلولز و مشتقات آن به طور گسترده در سیستم های دارورسانی به طور اساسی برای اصلاح حلالیت و ژل شدن داروها استفاده می شود که منجر به کنترل پروفایل آزادسازی آن می گردد. وجود پیوندهای هیدروژنی بین نانوبلورهای سلولز و دارو منجر به آزادسازی پایدار آن شد و متعاقباً نانوذرات ساخته شده با نانوبلورهای سلولز اکسید شده در مقایسه با نانوذرات تولید شده با نانوبلورهای سلولز، رهایش کمتری داشتند.لیپوزوم ها
آن ها در سال 1960 توسط الک بنگهام کشف شدند. لیپوزوم ها در صنعت داروسازی و آرایشی برای حمل و نقل مولکول های متنوع مورد استفاده قرار می گیرند و از جمله سیستم های حامل برای تحویل دارو هستند. لیپوزوم ها یک استراتژی فرمولاسیونی برای بهبود انتقال دارو هستند. آن ها وزیکول هایی به شکل کروی هستند که از فسفولیپیدها و استروئیدها معمولاً در محدوده اندازه 50 تا 450 نانومتر تشکیل شده اند. از آنجایی که ساختار غشایی آنها مشابه غشای سلولی است و از آنجایی که ترکیب داروها را در آن ها تسهیل می کنند، حامل بهتری برای دارورسانی به حساب می آیند، همچنین ثابت شده است که ترکیبات درمانی را پایدار می کنند، توزیع زیستی آنها را بهبود می بخشند و همچنین زیست سازگار و زیست تخریب پذیر هستند.میسل های پلیمری
میسل‌های پلیمری نانوساختارهایی هستند که از کوپلیمرهای بلوک آمفی‌فیلیک ساخته شده‌اند که به خودی خود جمع می‌شوند و ساختار پوسته هسته را در محلول آبی تشکیل می‌دهند. هسته آبگریز را می توان با داروهای آبگریز (مانند کمپتوتسین، دوستاکسل، پاکلیتاکسل) بارگیری کرد، در عین حال پوسته آبدوست کل سیستم را در آب حل می کند و هسته را تثبیت می کند. میسل های پلیمری کمتر از 100 نانومتر اندازه دارند و معمولاً دارای توزیع باریکی هستند تا از دفع سریع کلیوی جلوگیری کنند، بنابراین تجمع آن ها در بافت های تومور از طریق اثر EPR امکان پذیر است. علاوه بر این، پوسته پلیمری آن ها برهمکنش های غیر اختصاصی با اجزای بیولوژیکی را مهار می کند. این نانوساختارها چشم‌انداز قوی برای تحویل داروی آبگریز دارند، زیرا ساختار هسته داخلی آنها اجازه جذب این نوع داروها را می‌دهد که منجر به افزایش پایداری و فراهمی زیستی می‌شود.دندریمرها
دندریمرها ساختارهای بسیار دوشاخه، کاملاً مشخص و سه بعدی هستند. آن ها کروی شکل هستند و سطح آنها به راحتی به روشی کنترل شده کاربردی می شود که این ساختارها را به عنوان عوامل دارورسانی کاندیدهای عالی می کند. دندریمرها در کاربردهای بالینی خود به دلیل وجود گروه های آمین محدود هستند. این گروه ها دارای بار مثبت یا کاتیونی هستند که آن ها را سمی می کند، از این رو دندریمرها معمولاً به منظور کاهش این مسمومیت یا حذف آن اصلاح می شوند..jpg "سیستم‌های دارورسانی مبتنی بر نانو: پیشرفت‌های اخیر و چشم‌اندازهای آینده")
نانو ذرات معدنی
نانوذرات معدنی شامل نقره، طلا، اکسید آهن و نانو ذرات سیلیس می باشد. تنها تعداد کمی از نانوذرات برای استفاده بالینی آن پذیرفته شده اند، در حالی که اکثر آنها هنوز در مرحله آزمایش بالینی هستند. نانوذرات فلزی، نقره و طلا، خواص خاصی مانند SPR (رزونانس پلاسمون سطحی) دارند که لیپوزوم ها، دندریمرها، میسل ها فاقد آن هستند. آنها چندین مزیت مانند زیست سازگاری خوب و تطبیق پذیری را در مورد عملکرد سطحی نشان دادند. مکانیسم انتقال و جذب در داخل بدن داروها را می‌توان از طریق پیوند یونی یا کووالانسی و جذب فیزیکی به سطوح نانوذرات طلا (AuNPs) کونژوگه کرد و می‌توانند آنها را تحویل داده و از طریق محرک‌های بیولوژیکی یا فعال‌سازی نوری، آزادسازی آنها را کنترل کنند. نانوذرات نقره فعالیت ضد میکروبی از خود نشان دادند، اما در مورد دارورسانی مطالعات بسیار کمی انجام شده است.نانو کریستال ها
نانوکریستال ها ذرات جامد دارویی خالص در محدوده 1000 نانومتر هستند. این ها 100٪ دارو بدون هیچ گونه مولکول حامل متصل به آن هستند و معمولاً با استفاده از تثبیت کننده های فضایی پلیمری یا سورفکتانت ها تثبیت می شوند. نانوکریستال ها دارای ویژگی های خاصی هستند که به آن ها اجازه می دهد بر مشکلاتی مانند افزایش حلالیت اشباع، افزایش سرعت انحلال و افزایش چسبندگی به غشای سطحی/سلولی غلبه کنند.نانو ذرات فلزی
در سال‌های اخیر، علاقه به استفاده از نانوذرات فلزی در کاربردهای مختلف پزشکی مانند تصویربرداری زیستی، حسگرهای زیستی، دارورسانی هدفمند/پایدار، هایپرترمی و درمان فوتوابلیشن افزایش یافته است. علاوه بر این، اصلاح و عامل‌سازی این نانوذرات با گروه‌های عاملی خاص به آنها اجازه می‌دهد تا به آنتی‌بادی‌ها، داروها و لیگاندهای دیگر متصل شوند و این سیستم‌ها را در کاربردهای زیست‌پزشکی امیدوارتر می‌کند.نقاط کوانتومی
نقاط کوانتومی به عنوان نانوبلورهای نیمه هادی با محدوده قطری بین 2 تا 10 نانومتر شناخته می شوند و خواص نوری آن ها مانند جذب و نورتابی وابسته به اندازه است. نقاط کوانتومی توجه زیادی را در زمینه نانوپزشکی به خود جلب کرده است، زیرا، بر خلاف رنگ‌های آلی معمولی، نقاط کوانتومی در ناحیه فروسرخ نزدیک ( کمتر از650 نانومتر) تابش می‌کند، که یک ویژگی بسیار مطلوب در زمینه تصاویر زیست‌پزشکی، به دلیل پایین بودن جذب توسط بافت ها و کاهش پراکندگی نور آن است. علاوه بر این، نقاط کوانتومی با اندازه‌ها و ترکیب‌های مختلف می‌توانند توسط منبع نوری یکسان تحریک شوند که منجر به انتشار رنگ‌های مجزا در یک محدوده طیفی وسیع می‌شود. از این نظر، نقاط کوانتومی برای تصویربرداری چندگانه بسیار جذاب هستند. در زمینه پزشکی، نقاط کوانتومی به عنوان دارورسانی هدفمند، حسگرها و تصویربرداری زیستی به طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته است.نانوذرات پروتئین و پلی ساکارید
پلی ساکاریدها و پروتئین ها در مجموع به عنوان پلیمرهای زیستی طبیعی نامیده می شوند و از منابع بیولوژیکی مانند گیاهان، حیوانات، میکروارگانیسم ها و منابع دریایی استخراج می شوند. نانوذرات مبتنی بر پروتئین عموماً قابل تجزیه، متابولیزه شدن هستند و برای اتصال به داروهای خاص و سایر لیگاندهای هدف به آسانی قابل عملکرد هستند.آینده نانوپزشکی و سیستم تحویل دارو
علم نانوپزشکی در حال حاضر یکی از جذاب ترین حوزه های تحقیقاتی است. با استفاده از انواع نانوذرات برای رساندن مقدار دقیق دارو به سلول‌های آسیب‌دیده مانند سلول‌های سرطانی بدون ایجاد اختلال در فیزیولوژی سلول‌های طبیعی، استفاده از نانوپزشکی و سیستم تحویل نانودارو قطعاً روند رو به رشد است. نمونه‌هایی از نانوذرات نشان‌داده‌شده در این ارتباطات از نظر اندازه یکنواخت نیستند، برخی از آن ها واقعاً در نانومتر اندازه‌گیری می‌شوند در حالی که برخی دیگر در زیر میکرومتر (بیش از 100 نانومتر) اندازه‌گیری می‌شوند.کاربرد نانوذرات فلزی از جمله طلا و نقره هم در تشخیص و هم در درمان، حوزه‌ای از تحقیقات است که به طور بالقوه می‌تواند به کاربرد گسترده‌تر نانوداروها در آینده منجر شود. یکی از اشتیاق اصلی در این جهت شامل نانوذرات طلا است که به نظر می‌رسد به خوبی در بافت‌های تومور نرم جذب می‌شوند و تومور را مستعد تشعشع می‌کنند (مثلاً در ناحیه مادون قرمز نزدیک).
علیرغم درک گسترده از چشم انداز آینده نانوپزشکی و سیستم تحویل نانودارو، تأثیر واقعی آن در سیستم مراقبت های بهداشتی، حتی در درمان/تشخیص سرطان، همچنان بسیار محدود است. این امر به این دلیل است که این رشته حوزه جدیدی از علم است که تنها دو دهه تحقیق واقعی در مورد این موضوع دارد و بسیاری از ویژگی‌های اساسی کلیدی هنوز ناشناخته هستند. نشانگرهای اساسی بافت‌های بیمار از جمله نشانگرهای بیولوژیکی کلیدی که امکان هدف‌گیری مطلق را بدون تغییر فرآیند سلولی طبیعی فراهم می‌کنند، یکی از حوزه‌های اصلی تحقیقات آینده است.
در نهایت، کاربرد نانوپزشکی با دانش روزافزون ما در مورد بیماری‌ها در سطح مولکولی یا شناسایی نشانگر قابل مقایسه با اندازه نانومواد زیر سلولی برای باز کردن راه‌هایی برای تشخیص/درمان جدید پیشرفت خواهد کرد. از این رو، درک علائم مولکولی بیماری در آینده منجر به پیشرفت در کاربردهای نانوپزشکی خواهد شد. مفهوم آزادسازی کنترل شده داروهای خاص در مکان‌های محاصره‌شده، فناوری ارزیابی این رویدادها، اثر دارو در بافت‌ها/سطح سلولی، و همچنین مدل‌های نظری ریاضی پیش‌بینی هنوز کامل نشده‌اند.
مطالعات متعددی در زمینه‌های نانوپزشکی بر بیومواد و مطالعات فرمولاسیون متمرکز شده‌اند که به نظر می‌رسد مراحل اولیه کاربردهای زیست‌پزشکی باشد. داده‌های ارزشمند در کاربرد بالقوه به‌عنوان مطالعات درمانی و تشخیصی دارو از مطالعات حیوانی و تحقیقات چند رشته‌ای به دست می‌آید که به زمان و منابع تحقیقاتی قابل توجهی نیاز دارد. با روند رو به رشد جهانی برای جستجوی داروها و تشخیص دقیق تر، آینده برای رویکردی هوشمندانه تر و چند محوره تر از فناوری نانوپزشکی و تحویل نانودارو روشن به نظر می رسد.
با دیدگاه ساده‌سازی توسعه نانوروبات‌ها (و نانودستگاه‌ها) که در مکانیسم تشخیص و ترمیم بافت با مکانیسم کنترل خارجی کامل عمل می‌کنند، اشتیاق زیادی وجود دارد. با این حال، مانند مزایای آنها، خطر بالقوه نانوداروها هم برای انسان و هم برای محیط زیست به طور کلی نیاز به مطالعه طولانی مدت دارد. از این رو، تجزیه و تحلیل تاثیر مناسب اثرات سمی حاد یا مزمن احتمالی نانومواد جدید بر انسان و محیط زیست باید مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرد. همانطور که نانوداروها محبوبیت پیدا می کنند، مقرون به صرفه بودن آن ها حوزه دیگری از تحقیقات است که به ورودی تحقیقاتی بیشتری نیاز دارد.
جمع بندی
در ابتدا، استفاده از فناوری نانو عمدتاً مبتنی بر افزایش حلالیت، جذب، فراهمی زیستی و رهایش کنترل شده داروها بود. نمونه های خوب کاربرد درمانی نانوتکنولوژی برای بربرین، کورکومین، الاژیک اسید، رسوراترول، کورکومین و کورستین است.کارایی این محصولات طبیعی از طریق استفاده از نانوحامل های فرموله شده با نانوذرات پلیمری طلا، نقره، سولفید کادمیوم و دی اکسید تیتانیوم همراه با نانوذرات لیپیدی جامد، نانوذرات کریستال، لیپوزوم ها، میسل ها، اکسیدهای آهن سوپرپارامغناطیس و نانوذرات آهن بسیار بهبود یافته است. تقاضای مداوم برای بیومواد طبیعی جدید به دلیل کیفیت زیست تخریب پذیر، زیست سازگار، در دسترس بودن آسان، تجدیدپذیر و سمیت کم آن ها وجود داشته است. یکی از علاقمندی‌های بزرگ در توسعه نانوپزشکی در سال‌های اخیر به ادغام درمان و تشخیص (ترانوستیک) مربوط می‌شود که نمونه آن سرطان به عنوان یک مدل بیماری است. نمونه های خوبی مانند نانوذرات اکسید آهن با پوشش اسید اولئیک برای کاربردهای تشخیصی از طریق مادون قرمز نزدیک کپسوله شده است.
از دهه 1990، فهرست محصولات مبتنی بر فناوری نانو و آزمایشات بالینی تایید شده توسط FDA به طرز شگفت انگیزی افزایش یافته است و شامل ذرات پلیمری مصنوعی می شود. فرمولاسیون لیپوزوم؛ نانوذرات میسلی؛ نانوذرات پروتئینی؛ نانوبلورها و بسیاری دیگر اغلب در ترکیب با داروها یا بیولوژیک ها هستند.
اگرچه مکانیسم‌های نظارتی برای نانوداروها همراه با ارزیابی ایمنی/سمیت موضوع توسعه بیشتر در آینده خواهد بود، نانوپزشکی در حال حاضر روش کشف و مدیریت داروها در سیستم‌های بیولوژیکی را متحول کرده است.
منبع: جایانتا کومار پاترا، Dongguk University-Seoul
