[کاربردهای نانو] - نانو پزشکی

[P O U R I A]

جلسه 21 : دارو رسانی به سرطان بر مبنای علم نانو (2) انواع نانو ذرات مورد استفاده

جلسه 21 : دارو رسانی به سرطان بر مبنای علم نانو (2) انواع نانو ذرات مورد استفاده

هنوز هم سرطان یکی از چالش برانگیزترین بیماری ها محسوب می‏شود.با گسترش دانش پیرامون این بیماری پیشرفت های زیادی نیز برای درمان آن صورت پذیرفته است. با وجود این، اثرات سمی داروهای شیمی‏ درمانی همچنان یکی از معضلات درمان به شمار می آید زیرا این داروها غالبا به‏طور غیراختصاصی عمل می‏کنند. در طول دو دهه‏ی گذشته سیستم‏های دارورسانی نوینی ابداع شده اند که تا حدودی توانسته‏اند مشکلات مربوط به شیمی ‏درمانی را مرتفع نمایند. از جمله این سیستم‏ها نانوذرات حاوی ترکیبات آلی و معدنی هستند. برخی از این سیستم‏ها هم اکنون راه خود را به بازار دارویی باز نموده اند و بسیاری دیگر مراحل پیش‏ بالینی خود را می گذرانند. بسیاری از نانوذرات جدید معضل مقاومت سلولی به دارو را نیز برطرف نموده اند و عرصه ی جدیدی را در درمان سرطان فراهم کرده اند.

 

[P O U R I A]

1- مقدمه
در حال حاضر عامل محدودکننده در شیمی درمانی سرطان، عدم انتخابی بودن داروهادر مقابل سلول های سرطانی است [1]. به علاوه اغلب داروهای ضدسرطان شاخص درمانی (therapeutic index) کوچکی دارند که همین موضوع موجب بروز عوارض جانبی سمی داروها می شود. در طول شیمی درمانی برخی از سلول ها به درمان مقاوم می شوند که برای رفع این مشکل یا دوز دارو را در حین درمان افزایش می دهند و یا از چند دارو به طور هم زمان استفاده می‏گردد.اما با این تدابیر سمیت دارو نیز بیشتر می‏شود. برای کم کردن این عوارض و بهبود داروهای موجود، انواع سیستم‏های دارورسانی توسعه یافته اند که شامل کانژوگه های محلول دارو-پلیمر، میسل های پلیمری، نانوذرات، لیپوزوم ها و میکروذرات هستند. در این میان نانوذرات بیشتر مورد توجه قرار گرفته اند زیرا روش تولید آسان تری دارند و از طریق پلیمرهای زیست سازگار هم قابل تهیه هستند. با توجه به آنکه عروق اطراف بافت توموری نفوذپذیری بیشتری نسبت به عروق بافت های معمول دارند و نیز به دلیل سرعت رشد بالاتر نیازمند اکسیژن و مواد غذایی بیشتری هستند، در نتیجه امکان جذب دارویی بهتری دارند که به این پدیده نفوذ و ماندگاری افزایش یافته (enhanced permeability and retention=EPR)گویند [2و1].

2- انواع نانوذرات
نانوذرات استفاده شده برای انتقال دارو شامل انواع ساختارها با اندازه، شکل و مواد مختلف هستند که هرکدام ظرفیت بارگیری دارو، آزادسازی، هدفگیری سلولی و پایداری متفاوت دارند [3].

1-2- درختسان ها(Dendrimers)
درختسان ها معمولا ساختارهایی سه بعدی شبیه به درخت با مولکولی مرکزی هستند(شکل 1). شاخه ها می توانند توسط پلیمریزه کردن مولکول مرکزی یا توسط سنتز به بخش مرکزی افزوده شوند. شاخه ها محدودیت اندازه دارند تا درنهایت شکلی دایره ای با اندازه ی کوچک اما وزن زیاد ایجاد کنند[4-2]. مولکول دارویی می تواند به گروه های عاملی روی سطح درختسان متصل شود و یا در بین شاخه های آنقرار گیرد. درختسان ها می توانند هم مولکول های آب‏دوست و هم آب‏گریز را در خود جای دهند. معمولا مرکز آب‏گریز حفره ای دارد که می تواند داروی آب‏گریز را در خود جای دهد.گرچه درختسان ها چندان مورد توجه نیستند اما تحقیقاتی درباره ی بارگیری برخی داروهای آب‏گریز مثل متوترکسات در داخل درختسان انجام گرفته است (جدول 1) [2].

شکل 1- ساختار درختسان [2]

​

2-2- نانوسفرها(Nanospheres)
این نانوذرات ساختارهایی کروی ماتریکسی هستند که در آنها دارو در تمام قسمت ها پراکنده شده است (شکل 2). سطح این ساختارها می تواند توسط افزودن پلیمرها یا مواد زیستی مثل لیگاندها (ligands) یا آنتی بادی ها تغییر کند تا برای دارورسانی هدفمند قابل استفاده باشند.

شکل 2- ساختار یک نانوسفر [2]​

3-2- نانوکپسول ها(Nanocapsules)
این ساختارها سیستم‏هایی کروی هستند که در مرکز خالی آنهادارو قرار می گیرد. مرکز، که محیطی روغنی یا مایی است، توسط پوششی پلیمری پوشانیده می‏شود (شکل 3). بر روی این پلیمرها می توان لیگاند یا آنتی بادی قرار داد و به صورت هدفمند دارورسانی را انجام داد. ترکیبات در مرکز این ساختار می توانند به صورت جامد، مایع یا گاز باشند [2].

شکل 3- ساختار یک نانوکپسول [3]​

 

[P O U R I A]

4-2- لیپوزوم ها (Liposomes)
این ساختارها وزیکول هایی (vesicles) بسته هستند که از لایه های لیپیدی دوگانه دوست تشکیل شده اند و بسته به تعداد لایه های لیپیدی به دو گروه تک لایه و چندلایه تقسیم می شوند. سیستم‏های تک لایه مرکزی مایی دارند و توانایی بارگیری داروهای محلول در آب را دارا می باشند در حالیکه ساختارهای چندلایه داروهای محلول در چربی را بارگیری می‏کنند [5-2].

دارورسانی هدفمند توسط لیپوزوم ها نیز امکان پذیر است یعنی بر سطح این ساختارها نیز می-توان لیگاند یا آنتی بادی متصل نمود.
برای ساخت این ذرات غالبا از انرژی بیرونی مثل انرژی فراصوت، هموژنایز کردن، به هم زدن یا گرم کردن استفاده می‏شود.

فرمولاسیون های فعلی از لیپوزوم ها در بازار دارویی دنیا
Doxil، DaunoXome®، DepoCyt® وONCO-TCSهستند که به ترتیب داروهای دوکسوروبیسین، داناروبیسین، سیتارابین و وینکریستین را بارگیری نموده اند [3و2].

بارگیری دارو در لیپوزوم به دو صورت قابل انجام است:
اول آنکه دارو در محلول آبی حل شود و سپس به فاز لیپیدی افزوده گردد. با این فرآیند لیپوزوم های چندلایه حاصل می‏شوند.
دوم آنکه ابتدا لیپوزوم های تک لایه ساخته شوند و سپس در محلول آبی دارو وارد گردند. در این حالت دارو به طور غیر فعال از خلال لیپوزوم عبور می کند تا حفره ها اشباع شوند. سپس داروی بارگیری نشده توسط دیالیز، ستون کروماتوگرافی و یا سانتریفیوژ از لیپوزوم ها جدا می‏شود [3]. لیپوزوم ها با توجه به ساختاری که دارند می توانند داروهای محلول در آب را در قسمت آب‏دوست خود و داروهای آب گریز را در بخش چربی دوست خود بارگیری نمایند. با این کار می توان هم زمان دو یا چند دارو را در لیپوزوم بارگیری نمود و در درمان های چند دارویی بکار برد. به دلیل همین ویژگی است که لیپوزوم ها بیشترین استفاده را در ساخت نانوذرات دارند (شکل 4) [3]. جدول2نیز برخی تحقیقات و مراحل بالینیرا که با کمک لیپوزوم ها انجام گرفته است نشان می دهد.

شکل 4- ساختار یک لیپوزوم که دو داروی آب دوست و چربی دوست را همزمان بارگیری کرده است [3]

​

5-2- میسل ها(Micelles)
میسل ها ساختارهایی کروی یا گویچه ای هستند که از دو قسمت آب‏گریز در مرکز و آب‏دوست در اطراف تشکیل می شوند.این ساختارها برای انتقال داروهای آب‏گریز مناسب هستند زیرا دارو در قسمت مرکزی که خود نیز آب‏گریز استقرار می گیرد [4و2].نوعی از میسل ها نانوذرات میسلی پلیمری هستند که پیشرفت های زیادی را در دارورسانی به تومورها ایجاد نموده اند.

1-5-2- میسل های پلیمری
تعداد بسیار زیادی از پلیمرهایی که توسط Food and Drug Administration) FDA) تایید شده اند برای ساخت نانوذرات پلیمری استفاده می‏شوند. این ساختارها در مقایسه با لیپوزوم ها پایدارتر هستند و دامنه اندازه ی کوچکتری دارند. آزادسازی دارو توسط این ذرات نیز قابل کنترل تر است. در ساخت نانوذرات اغلب از پلیمرهای دوگانه دوست استفاده می‏شود. برای بارگیری دارو در این ذرات نیز می توان از روش های زیر استفاده نمود:

1- دارومی تواند در هنگام ساخت نانوذرات وارد آنها شود. برای مثال با کمک تکنیک نانورسوب (nanoprecipitation) از یک حلال قابل امتزاج با آب مثل استونیتریل برای انحلال داروهای آب گریز و کوپلیمر (copolymer)دوگانه دوست استفاده می‏شود. این محلول سپس با آب مخلوط می شود و با اختلاط حلال با آب و تبخیر آن نانوذرات ایجاد می گردند.

2- در روشی دیگر می توان ابتدا بین دارو و پلیمر اتصال شیمیایی برقرار کرد و سپس از این پلیمر کانژوگه در ساخت نانوذره استفاده نمود [6].
هم چنین می توان با بهینه سازی سطحی پلیمرها از آنها به منظور هدف درمانی نیز بهره برد. میسل ها با توجه به طبیعت دوگانه دوستی که دارند یکی از گزینه های مناسب برای بارگیری چندگانه ی داروها نیز به حساب می آیند [3]. جدول 3 برخی از پلیمرهای بکار رفته در ساخت نانوذرات و نوع میزبانی را که آزمایش ها در آنانجام شده است، نشان می دهد.

​

2-5-2- میسل های شبه کرم (Worm-like micelles)
این ساختارها، میسل های پلیمری سیلندری هستند که به عنوان دسته ی جدیدی از حامل ها استفاده می‏شوند. این میسل ها باآنکه طولی در حد میکرومتردارند اما مانند کرم می توانند از خلال سوراخ های ریز عبور کنند. با بارگیری دارو در داخل این ساختارها و تغییر سطحی، از آنها در دارورسانی به تومورها استفاده شده است. داروهای چربی دوست نیز توانایی ورود به میسل های شبه کرم را دارند.

 

[P O U R I A]

6-2- فولرن ها و نانولوله ها (Fullerenes and nanotubes)
این ساختارها، مولکول هایی از جنس کربن و به شکل کره ای توخالی یا لوله ای هستند (شکل 5). فولرن های کروی با نام Bucky ball هم شناخته می‏شوند که شبیه به یک توپ فوتبال می باشند. نانولوله های کربنی همان فولرن های سیلندری اند و می توانند یک لایه یا چندلایه باشند. دارو در داخل این ساختارها قرار می گیرد و می توان آنتی بادی یا لیگاند بر سطح آنها قرار داد[7و2].

شکل 5- فولرن و نانولوله [2]​

7-2- پلیمرزوم ها(Polymersomes)
پلیمرزوم ها ساختارهایی شبیه به لیپوزوم ها هستند با این تفاوت که از پلیمرها/پپتیدهای دوگانه دوست تشکیل شده اند و به شکل ساختارهای گویچه ای وجود دارند (شکل 6). این ساختارها نسبت به لیپوزوم پایدارتر ومنعطف تر هستند.هنگامی که کوپلیمر هیدراته می‏شود پلیمرزوم ها به طور خود بخود تشکیل می‏گردند. هرچه ضخامت کوپلیمر بیشتر باشد، ماندگاری دارو در بدن نیز بیشتر می‏شود[6و4].

شکل 6- مقایسه ی ساختار پلیمرزوم و لیپوزوم [4]​

3-اصلاح سطحی(Surface modification)
با تجویز وریدی،ماکروفاژها سریعا نانوذرات چربی دوست را از جریان خون پاک کرده و به کبد یا طحال می برند.اگر هدف درمان کبد باشد این نکته یک مزیت به حساب می آید اما اگر هدف دارورسانی به سایر نواحی است، باید بر این اثر ماکروفاژها غلبه نمود. به علاوه یکی از معضلات دارورسانی، اتصال داروها به پروتئین های داخل خون است که موجب کاهش میزان داروی آزاد موجود در خون و در نتیجه کاهش مقدار داروی قابل دسترس برای بافت سرطانی می شود. برای رفع این مشکلات، دسته ای از حامل های بهینه شده به نام حامل های مخفی (stealth carriers)ساخته شده اند [7و6و3-1]. پلیمرهای آب‏دوست مثل پلی اتیلن گلیکول (
PEG=poly ethylene glycol)، پلی ساکاریدها، پلاگزامین ها (poloxamines)و پلاگزومرها(poloxamers) به عنوان اصلاح کننده های سطحی در این ساختارها به کار می روند.این ترکیبات می توانند توسط پیوند شیمیایی، مخلوط شدن با سایر اجزا در هنگام ساخت نانوذرات و یا جذب سطحی وارد ساختار کلی ذره شوند.با حضور این ترکیبات،ابری از زنجیره های خنثی و آب‏دوست در سطح ذره قرار می گیرد و همین امر موجب حفاظت از نانوذره در برابر پروتئین ها و ماکروفاژها می‏شود. این نانوذرات نیمه عمر طولانی تری داشته و باعث رهاسازی طولانی مدت دارو در بدن می‏شوند[3و2].

4- نانوذرات هدفمند
همان گونه که در قسمت های قبل نیز ذکر شد، با قرارگیری لیگاندهای خاص بر روی سطح نانوذرات می توان آنها را برای اتصال به گیرنده های خاص سلولی و در نتیجه دارورسانی هدفمند به سلولی ویژه مورد استفاده قرار داد. یک نمونه از دارورسانی هدفمند، قرارگیری آنتی بادی بر سطح نانوذره برای اتصال به آنتی ژن خاص در سطح تومور است که به طور شماتیک در شکل 7 نشان داده شده است. در کل هدف از بهینه سازی سطحی نانوذرات و هدفمندسازی آنها افزایش احتمال دارورسانی به سلول های تومور و کاهش عوارض جانبی ناشی از داروها است.

شکل 7- اتصال آنتی بادی موجود در سطح نانوذره به آنتی ژنی خاص بر سطح تومور [1]​

یک روش تحقیقاتی دیگر برای دارورسانی هدفمند به بافت تومور استفاده از نانوذرات مغناطیسی است. در این روش ابتدا نانوذرات حاوی ماده ی فعال مغناطیسی مثل Fe3O4 ساخته می‏شوند و سپس توسط یک الکترومغناطیس خارجی به بافت مورد نظر هدایت می‏گردند. به این ذرات نانوذرات غیر آلی(inorganic nanoparticles) نیز می گویند [8و4].با این کار دارو دقیقا در خود بافت مورد نظر قرار می گیرد. این ساختارها اغلب به تنهایی کاربردی ندارند و همراه با سایر ساختارها مانند پلیمرها استفاده می‏شوند. اگر لیگاند خاصی به این ذرات اتصال یابد می توان از آنها برای دارورسانی هدفمند نیز استفاده نمود. البته این نوع از نانوذرات در تومورهای سطحی حیوانات آزمایش شده اند و گاه به علت دوز بالای داروی رسیده به سلول های مورد نظر، باعث تخریب آنها گردیده اند [7].

شکل 8- نانوذرات آهن به همراه یک پلیمر برای دارورسانی هدفمند [8]​

5- محصولات تجاری شده
جدول زیر داروهای موجود در بازار دارویی را که به¬طور کلی در آنها از نانوذرات به عنوان حامل استفاده شده است، نشان می دهد:

​

6- نکات قابل توجه در ساخت نانوذرات
یکی از مزیت های نانوذرات بارگیری همزمان چند دارو در ساختار آنهاست. اما در هنگام قرارگیری آنها در کنار هم توجه به فارماکوکینتیک آزادسازی تک تک داروها در بدن وتداخلات متقابل دارو–دارو و دارو-پلیمرضروری است.
قابلیت ساخت و صنعتی شدن یکی دیگر از نکات مهم در ساخت نانوذرات است. اگر فرآیند ساخت طولانی و پیچیده باشد علاوه بر اینکه از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیست، احتمال تغییرات دارو و تفاوت محصولات حاصل را نیز افزایش می دهد.
در انتخاب داروهای همراه نیز باید به ترتیب آزادسازی هرکدام دقت شود. به طور مثال در تحقیقی نشان داده شد که اگر داروی ایبندرونات قبل از تاموکسیفن آزاد شود نابودی تومور بهتر از زمانی است که دو دارو همزمان آزاد شوند یا اینکه تاموکسیفن زودتر آزاد شود. برای رسیدن به این نکات باید بر روی فرمولاسیون های دارویی بهینه سازی و تحقیقات زیادی صورت پذیرد [3].

7-بحث و نتیجه گیری
با توجه به مزایای زیادنانوساختارها مانند توانایی حمل چند دارو به طور همزمان و کاهش سمیت با هدف درمانی به سلول سرطانی، این ساختارها توانسته اند توجه بسیاری از محققان را به خود جلب نمایند. به علاوه انواع مختلفی از حامل ها برای ساخت نانوذرات قابل استفاده هستند که بسیاری توسط FDA هم تایید شده اند. برای تهیه ی این ساختارها نیز تنوع روش زیادی وجود دارد. در نتیجه ی این ویژگی ها نانوفناوری پتانسیل زیادی برای درمان سرطان ایجاد کرده است که می تواند از آزمایشگاه تحقیقاتی به سمت بالین بیمار حرکت کند.

 

[P O U R I A]

جلسه 21 : دارو رسانی به سرطان بر مبنای علم نانو (2) انواع نانو ذرات مورد استفاده

جلسه 21 : دارو رسانی به سرطان بر مبنای علم نانو (2) انواع نانو ذرات مورد استفاده

فایل این جلسه

 

[P O U R I A]

جلسه 22 : نانوذرات و دارورسانی به مغز

جلسه 22 : نانوذرات و دارورسانی به مغز

مغز انسان حساس‏ترین و پیچیده‏ترین عضو در بدن است که توسط سدی بسیار کارآمد به نام سد خونی- مغزی (Blood Brain Barrier, BBB) محافظت می‏شود. این سد به خوبی قابلیت دفاع از سلول‏های مغزی را در برابر محتویات خون و ترکیبات سمی موجود در آن دارد. اما همین سد ورود داروها به مغز را نیز محدود می‏نماید. برای دسترسی داروها به بافت مغز می‏توان از تزریقات داخل نخاعی استفاده کرد که البته محدود به نواحی خاصی از مغز است و روشی تهاجمی محسوب می‏شود. روش‏های غیر تهاجمی دسترسی به مغز بهترین راه دارورسانی به آن هستند. با توجه به سطح تماس زیاد خون با مغز (حدود 20 متر مربع) انتظار می‏رود داروها از این راه قابلیت جذب داشته باشند. در این میان نانوداروها برای انتقال داروهایی که نفوذ کمی به سلول‏های مغزی دارند استفاده می‏شوند. با توجه به اندازه‏ی کوچک این ذرات، آنها آزادانه در عروق خونی حرکت می‏کنند و به بافت مغزی وارد می‏شوند.

 

[P O U R I A]

1- سد خونی- مغزی طبیعی
سد خونی- مغزی در پوشش اندوتلیوم (endothelium) عروق مغزی و در تماس نزدیک با سلول‏های پریسایت (pericyte)، آستروسیت (actrocyte)، نورون‏ها و سلول‏های گلیال (glial cells) قرار دارد (شکل 1) [1].

شکل 1- ساختار سد خونی- مغزی [2]​

این سد دارای ویژگی‏های زیر است:

1- اتصالات محکم (tight junctions) که سلول‏های پوششی را به هم متصل نموده و انتشار غیر فعال (passive diffusion) به مغز را محدود به ترکیبات ریز چربی‏دوست با وزن مولکولی بین 400 تا 500 دالتون و Log P بین 1 تا 3 کرده است [1]. Partition coefficien (ضریب توزیع) یا همان Log P، نسبت غلظت یک ماده در فاز آلی (معمولا اکتانول) نسبت به فاز آبی است که هر چه ترکیب چربی دوست تر، عدد ضریب توزیع بزرگتر است.

2- یک سیستم پیچیده از ناقل‏های پروتئینی که باعث ورود انتخابی ذرات محلول آبدوست و درشت‏مولکول‏های لازم برای هموستاز (hemostasis) سیستم عصبی مرکزی می‏شود. بعلاوه قابلیت بیرون راندن ترکیبات سمی و متابولیت‏ها را نیز دارد.

3- سدی متابولیسمی با قابلیت تغییر مولکول‏ها و سم‏زدایی از مغز

4- عمل پینوسیتوز (pinocytosis) محدود [1]
عمل اصلی سلول‏های پریسایت سنتز و آزادسازی ترکیبات مختلف در غشای پایه و کنترل جریان خون است. آستروسیت‏ها نیز مسئول هموستاز و تنظیم یونی مغز هستند [3].
مقاومت الکتریکی بالا در پوشش عروق مغز باعث محدود شدن نفوذ ترکیبات یونی می‏گردد. سد خونی- مغزی مسئول عدم عبور 98% از مولکول‏های کوچک و 100% مولکول‏های بزرگ به داخل مغز است. البته در حالت‏های آسیب به مغز مانند ضربه به سر، سکته، بیماری‏های میکروبی و متابولیسمی، میزان این نفوذپذیری افزایش می‏یابد [1].

2- مکانیسم‏های انتقال ترکیبات از سد خونی- مغزی
همان‏طور که در قسمت قبل بیان شد، سد خونی- مغزی به درصد محدودی از مواد اجازه‏ی عبور می‏دهد. این ترکیبات برای عبور از سلول‏های مغزی از روش‏های مختلفی استفاده می‏کنند که در شکل 2 به‏طور شماتیک به آنها اشاره شده است.

شکل 2- انواع روش‏های عبور مواد از سد خونی- مغزی [4]. P-گلیکوپروتئین‏ها دسته‏ای از پمپ‏ها هستند که با خروج داروها از سلول مورد نظر باعث عدم دسترسی دارو به هدف می‏شوند.​

3- راه‏های پیشنهادی برای رساندن دارو به مغز
به‏طور کلی راه‏های دارورسانی به مغز را می‏توان به دو دسته‏ی تهاجمی (invasive) و غیر تهاجمی (noninvasive) تقسیم‏ بندی کرد [3].

1- راه‏های تهاجمی
• تخریب سد خونی- مغزی
تخریب اسمتیک و باز کردن اتصالات محکم بین سلولی

2- راه‏های غیر تهاجمی

• استفاده از پیش‏داروها (prodrugs)
• حامل‏های کلوئیدی (مانند نانوذرات)

باز کردن اتصالات محکم با کمک فشار اسمزی می‏تواند علاوه بر ورود داروها، موجب ورود سموم و سایر مواد ناخواسته به مغز گردد. به‏همین علت تحقیقات بیشتر به سمت روش‏های غیر تهاجمی پیش رفته است.

به‏طور کلی، با افزایش خاصیت چربی‏دوستی مولکول‏های دارویی کوچک، امکان انتقال آنها به داخل مغز افزایش می‏یابد. پیش‏داروها نیز غالبا با همین ویژگی تولید می‏شوند. البته افزایش چربی‏دوستی همه‏ی داروها موثر و امکان‏پذیر نیست زیرا گاه با این تغییرات داروها اثر درمانی خود را از دست می‏دهند یا فعالیت پروتئین‏های بیرون‏کننده مانند P-گلیکوپروتئین بر آنها افزایش می‏یابد. با افزایش چربی‏دوستی، متابولیسم و میزان پراکندگی دارو در بدن نیز افزایش می‏یابد که این امر خود موجب افزایش دوز داروی مصرفی و در نتیجه افزایش عوارض جانبی می‏شود. به‏علاوه همه‏ی پیش‏داروها در مغز توانایی شکستن ندارند. در چنین مواردی می‏توان از نانوذرات برای دارورسانی استفاده نمود [1]. ویژگی‏های نانوذرات که موجب انتخاب آنها برای دارورسانی به مغز می‏شود، به‏طور خلاصه در جدول 1 بیان شده است.

همان‏طور که قبلا اشاره شد، مولکول‏های بزرگ مانند پپتیدها، پروتئین‏ها یا ژن‏ها، توانایی عبور از سد خونی- مغزی را ندارند. به‏ علاوه، این ترکیبات پایداری کمی در محیط زیستی داشته، سریعا متابولیزه شده و در داخل مغز انتشار نمی‏ یابند. در نتیجه برای مشاهده‏ ی اثر درمانی این مولکول‏ها نیز نیازمند حرکت به سمت نانوذرات هستیم [1].

جدول 1- ویژگی‏های ایده‏آل نانوذرات برای دارورسانی به مغز [1]

​

 

[P O U R I A]

4- انواع نانوذرات برای دارورسانی به مغز
4-1- نانوذرات لیپیدی جامد (Solid Lipid Nanoparticles, SLNs)
این حامل‏های کلوئیدی از لیپیدهای زیست‏سازگار یا زیست تخریب‏پذیر ساخته شده‏اند که در دمای بدن جامد بوده و بین 100 تا 1000 نانومتر هستند. لیپیدها شامل تری‏گلیسیریدهای خالص شده یا مخلوط گلیسیریدها و موم‏ها می‏باشند [3].
یکی از مشکلات استفاده از این نوع نانوذرات، امکان پاک شدن سریع آنها از جریان خون توسط سیستم رتیکولواندوتلیال (reticuloendothelial system) و ماکروفاژها است [5]. برای غلبه بر این مشکل می‏توان از راه‏های زیر استفاده نمود:
اگر اندازه ‏ی نانوذرات لیپیدی جامد حدود 120 تا 200 نانومتر باشد، عمدتا قابلیت فرار از سیستم‏های پاک‏ کننده را دارند [3]. همچنین با اتصال ترکیبات آبدوست مانند پلیمر پلی اتیلن گلیکول (PEG) و یا اتصال آنتی ‏بادی‏ها بر روی این ساختارها می‏توان علاوه بر محافظت از نانوذرات در مقابل سیستم‏های پاک‏کننده‏ی خونی، آنها را برای هدف درمانی اختصاصی به سلول‏های مغزی آماده نمود [5].
تهیه‏ی نانوذرات لیپیدی جامد از نظر اقتصادی و صنعتی نیز مقرون به صرفه است. روش‏های تهیه‏ ی این نانوذرات در سایر مقالات ذکر شده است و در اینجا فقط به ‏طور شماتیک به سنتز آنها اشاره می‏شود.

شکل 3- روش‏های مختلف سنتز نانوذرات لیپیدی جامد [3]​

با توجه به روش‏های ساخت، نانوذرات لیپیدی جامد اشکال مختلفی مانند مدل دارو در مرکز، دارو در پوشش و محلول جامد که دارو و لیپید به صورت یکدست و پراکنده در نانوذره قرار می‏گیرند، خواهند داشت (شکل 4).

شکل 4- انواع اشکال قرارگیری دارو در داخل نانوذرات لیپیدی جامد [3]​

جدول 2 برخی از تحقیقاتی را که تاکنون پیرامون دارورسانی نانوذرات لیپیدی جامد به مغز صورت گرفته است، نشان می دهد:

جدول 2- داروهای استفاده شده در تحقیقات برای دارورسانی به مغز با کمک نانوذرات لیپیدی جامد [3]

​

4-2- نانوذرات پلیمری
این نانوذرات در مقایسه با سایر نانوذرات کلوئیدی در مواجهه با مایعات بدن پایداری بیشتری دارند. به‏ علاوه پلیمر آنها می‏تواند با تغییراتی، خاصیت آزادسازی کنترل شده نیز داشته باشد. نانوذرات می‏توانند از پلیمرهای آماده یا از پلیمریزه کردن مونومرها تشکیل شوند و نانوکپسول یا نانوسفر ایجاد نمایند [4]. یک نمونه‏ موفق نانوذرات استفاده شده در فاز درون‏تن برای دارورسانی به مغز پلیمر سریع تخریب‏ شونده‏ ی پلی بوتیل سیانوآکریلات است. بر سطح این نانوذرات می‏توان تغییراتی ایجاد کرد و با اتصال لیگاند یا پلیمر پلی اتیلن گلیکول موجب بهبود دارورسانی به سلول‏ها و هدفمندسازی آن شد [5].

1-2-4-تهیه‏ نانوذرات پلیمری
روش‏های متعددی برای تهیه ‏ی نانوذرات وجود دارد که در ادامه به‏ طور خلاصه به آنها اشاره خواهد شد.
• پلیمریزه کردن امولسیون (Emulsion polymerization)
این روش یکی از سریع‏ترین و رایج‏ ترین روش‏های تولید نانوذرات پلیمری است. برای این کار مونومر به فاز پیوسته افزوده شده و با سرعت ثابتی به هم زده می‏شود. پلیمریزه کردن می‏تواند با استفاده از رادیکال‏های آزاد یا تشکیل یون آغاز گردد. ابتدا مونومر با آغازکننده (initiator) واکنش می‏دهد. انرژی شروع واکنش نیز می‏تواند از نور فرابنفش، یون‏های هیدروکسیل یا تابش با انرژی زیاد تامین شود. سپس این سیستم مونومر- آغازگر با سایر مونومرها واکنش داده و تشکیل زنجیره پیش می‏رود. در پایان هم از راه سانترفیوژ، مونومرهای واکنش نداده را جدا می‏کنند. این پلیمرها میسل و قطره‏ هایی ایجاد می‏کنند که از حدود 100 تا 107 مولکول پلیمری تشکیل شده‏اند. پلیمرهای ایجاد شده توسط این فرآیند، قابلیت بارگیری دارو را چه بر سطح و چه در درون خود دارند [5و4].
این فرآیند دارای مزیت‏های زیر است: سریع بودن، عدم نیاز به پایدارکننده و قابلیت صنعتی شدن. در ضمن این روش در فاز آلی هم قابل انجام است که برای تهیه نانوذرات از پلیمر پلی آلکیل سیانوآکریلات استفاده می‏شود. در مقابل به علت نیاز به کاربرد نور فرابنفش، تابش یا آغازکننده، استفاده از پروتئین‏ها و پپتیدها در این روش امکان‏پذیر نیست [5].

• پلیمریزه کردن بین سطحی (Interfacial polymerization)
برای این کار مونومرها باید در سطح مشترک بین دو فاز غیر قابل امتزاج (یک فاز آلی و یک فاز آبی که در حال هموژن شدن یا به هم خوردن شدید هستند) قرار گیرند. اولین عیب این روش استفاده از نیروهای برشی شدید است. در نتیجه از پروتئین‏ها یا پپتیدها نمی‏توان استفاده نمود. در حین کار، مونومر خودبخود به پلیمر تبدیل شده و نانوکپسولی را که داخل آن فاز آلی و پوشش آن پلیمر است تشکیل می‏دهد. مزیت این روش آن است که دارو در داخل کپسول و نه در سطح قرار می‏گیرد. در نتیجه از اثر آنزیم‏ها بر دارو که ممکن است باعث تخریب آن پیش از رسیدن به سد خونی- مغزی شوند، جلوگیری به عمل می‏آید [5و4].

• تبخیر حلال (Solvent evaporation)
این روش برای ساخت ذرات کوچکتر از 1 میکرومتر و بزرگتر از آن مورد استفاده قرار می‏گیرد. در این روش پلیمر از پیش ساخته و دارو در یک حلال آلی قابل تبخیر اما غیر قابل امتزاج با آب حل می‏شوند. سپس این فاز آلی به فاز مایی در حال چرخیدن افزوده می‏ گردد. فاز آلی با کمک حرارت یا کاهش فشار خارج شده و نانوذراتی که شامل داروی پخش شده در ماتریکس پلیمری هستند، رسوب می‏کنند. سپس ذرات با کمک فیلتراسیون یا سانتریفیوژ خالص‏سازی می‏شوند [6].

• ته نشینی حلال (Solvent deposition)
در این فرآیند پلیمر و لیپید در حلال آلی قابل تبخیر حل شده و سپس محلول حاصل به فاز آبی که در حال چرخش با سرعت متوسط است افزوده می‏شود. در نهایت، نانوکپسول‏هایی با مرکزی روغنی و پوششی پلیمری بدست می‏آیند. با کاهش فشار می‏توان حلال آلی را نیز خارج نمود [6].

• دناتوره کردن (Denaturation)
نانوذرات می‏توانند با دناتوره کردن درشت‏مولکول‏های طبیعی مثل آلبومین و ژلاتین در یک امولسیون روغنی بدست آیند. برای این کار درشت ‏مولکول در یک فاز آلی توسط هموژنایز کردن محصور می‏گردد و سپس به آرامی به فاز مایی افزوده می‏شود. در نهایت ذرات با استفاده از آلدهید، تخریب از طریق گرما یا سرد کردن زیر نقطه‏ تشکیل ژل، به شکل جامد در می‏آیند. بسته به سرعت چرخش، قدرت هموژنایزر و قدرت برش آن اندازه‏ ذرات متفاوت خواهد بود [5].

 

[P O U R I A]

جدول 3 برخی از تحقیقات انجام گرفته روی نانوذرات پلیمری برای دارورسانی به مغز را نشان می‏دهد.

جدول 3- انواع داروها و پلیمرهای به‏کار رفته برای دارورسانی به مغز توسط نانوذرات پلیمری و نتایج آنها [5]

​

5- روش‏های غالب عبور نانوذرات از سد خونی- مغزی
روش‏های مختلفی که مواد می‏توانند از طریق آن از سد خونی- مغزی عبور کرده و به سلول‏های مغز برسند، در شکل 2 توضیح داده شده است. اما در این میان به نظر می‏رسد دارورسانی نانوداروها از روش‏‏های زیر باشد:

• انتقال با کمک جذب (Absorptive-mediated endocytosis, AME)
این انتقال با ایجاد برهمکنش الکترواستاتیک بین ذره با بار مثبت و غشاهای پلاسمایی با بار منفی آغاز می‏شود. این مسیر مختص مغز نیست و در کبد، کلیه و یا ریه هم وجود دارد. در یک تحقیق با استفاده از پلیمر پلی لاکتاید که به پلیمر PEG اتصال یافته بود، نانوذرات تهیه شدند و نتایج، انتقال نانوذرات ایجادی با کمک جذب را نشان داد (هدف از حضور PEG، بهبود عملکرد فرمولاسیون ایجادی و افزایش ماندگاری نانوذرات است) [1].

• انتقال با کمک گیرنده (Receptor-mediated transcytosis)
برای این نوع انتقال، باید بر روی نانوذره لیگاند خاصی قرار داده شود تا با اتصال به یک گیرنده‏ی خاص امکان ورود به سلول‏های مغزی را داشته باشد [5و4].

• انتشار غیر فعال
با توجه به خاصیت لیپیدی نانوذرات لیپیدی جامد، احتمال عبور آنها از طریق انتشار غیر فعال وجود دارد. در چند تحقیق میزان دارو در سلول‏های مغزی نیز اندازه‏گیری شد که نشانگر افزایش ورود دارو به سلول در هنگام حضور لیپید در سطح نانوذره در مقایسه با حالتی که لیپید حضور نداشت، بود [5].

6- پایداری
در تعدادی از تحقیقات که بر روی پایداری نانوذرات ایجاد شده در محیط‏های مختلف مانند محیط اسیدی، سرم انسانی و آب صورت پذیرفته است، نانوذرات پایداری مناسبی داشته ‏اند. مثلا نانوذرات در محیط اسیدی تا چندین ماه بدون رسوب باقی می‏مانند یا سوسپانسیون آنها در سرم انسانی تا 8 روز پایدار است. در نتیجه این ساختارها توانایی ایجاد فرمولاسیون دارویی چه به صورت محلول و چه به صورت پودر لیوفیلیزه را دارند [6].

بحث و نتیجه‏ گیری
برای دارورسانی به مغز باید بر سد خونی- مغزی غلبه نمود. فناوری نانوذرات می‏تواند روشی ارزشمند برای انتقال داروها از این سد باشد زیرا نانوذرات اندازه‏ای کوچک در حدود 200 نانومتر دارند و قابل پخش شدن در محیط مایی هستند. بسته به روش ساخت می‏توان دارو را در داخل نانوذره یا در سطح آن قرار داد. به‏ علاوه نانوذرات پایداری کافی برای ایجاد فرمولاسیون‏های دارویی را دارند. در نتیجه مبحث دارورسانی به مغز از راه نانوذرات می‏تواند یکی از شاخه‏ های قابل پیشرفت برای درمان بیماری‏ها با کمک فناوری نانو باشد.

 

[P O U R I A]

جلسه 22 : نانوذرات و دارورسانی به مغز

جلسه 22 : نانوذرات و دارورسانی به مغز

فایل این جلسه

 

[P O U R I A]

جلسه 23 : دارورسانی مبتنی بر نانوذرات پلیمری پایه PLGA

جلسه 23 : دارورسانی مبتنی بر نانوذرات پلیمری پایه PLGA

پلی (لاکتیک-کو-گلیکولیک اسید) ( Poly lactic-co-glycolic acid=PLGA)یکی ازتوسعه یافته ترین پلیمرهای زیست تخریب پذیر است و به خاطر خواص جذابش به طورگسترده‌ای در اهداف دارورسانی مورداستفاده قرار می گیرد. دلایل اینکه چرا برای طراحی نانوذرات به عنوان سیستم های دارورسان در زمینه های مختلف بیوپزشکی مثل واکسیناسیون، التهاب و سایر بیماریها از PLGA استفاده شده، را در این مقاله خواهیم خواند.

 

[P O U R I A]

١- مقدمه
پلی لاکتیک-کو-گلیکولیک اسید (PLGA)،یکی از موفق ترین پلیمرهایمورد استفاده در دارورسانی است چون هیدرولیز آن منجر به تولید مونومرهای متابولیتی لاکتیک اسید و گلیکولیک اسید می شود (شکل ١). چون این دو مونومر اندوژن بوده و به راحتی توسط بدن و از طریق چرخه کربس متابولیزه می شوند، بنابراین با استفاده از PLGA کمترین سمیت سیستماتیک در کاربردهای دارورسانی یا بیوپزشکی ایجاد می شود. PLGA برای استفاده در سیستم های مختلف دارورسانی در انسان، دارای تاییدیه از FDA (سازمان غذا و داروی آمریکا) و آژانس پزشکی اروپا(EuropeanMedicine Agency =EMA) می باشد. این پلیمرها به صورت تجاری با جرم مولکولی و ترکیبات کوپلیمری مختلف موجود هستند و زمانتخریب آنها برحسب جرم مولکولی و کوپلیمریزاسیون، می تواند بین چندین ماه تا چندین سال به طول بیانجامد.

فرمولاسیون نانودارو به انتخاب سیستم پلیمری مناسب با بیشترین امکان کپسولاسیون (بازده بالای کپسولاسیون)، ارتقاء زیست دسترس پذیری و زمان نگهداری، بستگی دارد. قابلیت هدفگیری نانودارو با اندازه ذرات، بارسطحی، اصلاح سطح وآبگریزی، تحت تاثیرقرار می گیرد. از میان این موارد اندازه نانوذرات و توزیع آنها، برای تعیین برهمکنش آنها با غشاء سلولی و نفوذ آنها از میان موانع فیزیولوژیکی حائز اهمیت اند. برای درونی سازی سلولی نانوذرات، دانستن نوع بارسطحی برای تخمین اینکه آیا نانوذرات در جریان خون خوشه می شوند و یا که به سلول های دارای بار مخالفمتصل می شوند، مهم است. بارسطحی کاتیونی، به دلیل اینکه برهمکنش نانوذرات با سلول ها را بهبود بخشیده و موجب افزایش سرعت و وسعت درونی سازی می شود، مطلوب تر است. برای تحویل هدفمند، نانوذرات پایدار در گردش سیستماتیک در بدن، مورد نیازهستند. اما نانوذرات متداول با سطوح آبگریز به سرعت فاگوسیت شده و پاک سازی می شوند. برای افزایش مدت گردش و پایداری در خون، سطوح نانوذرات با مولکول های گوناگون اصلاح می شود. پوششی از پلیمرهای آبدوست موجب تشکیل ابری از زنجیره ها بر سطح ذره شده که پروتئین های پلاسما را دفع می کند. مکانیسم رهاسازی با وزن مولکولی پلیمرهای استفاده شده، تغییر می کند.

شکل١-هیدرولیز PLGA​

2- تهیه وکپسولاسیون داروها در نانوذرات پلیمری
نانوذرات پلیمری، بر اساس نوع کاربرد و نوع داروی کپسوله شده، با روش های گوناگونی تهیه می شوند. این امرموجب ارتقاء دانش نانوداروها می شود. نانوذرات پلیمری زیست تخریب پذیربه دلیل امیدبخشی هایی که در زمینه دارورسانی دارند، به شدت بر انواع دیگر حامل ها ترجیح داده می شوند. این نانوذرات ویژگی رهاسازی کنترل شده و ممتد دارند، اندازه ای درابعاد سلولی داشته وبا بافت وسلولها، زیست سازگاری دارند. علاوه بر این نانوداروها در خون پایدارو غیر سمی بوده و ازمضراتی چون: لخته کردن خون، تحریک سیستم ایمنی، التهاب زایی و فعال کردن نوتروفیلها عاری هستند.این ذرات زیست تخریب پذیربوده و از سیستم رتیکولو اندوتلیال دوری میکنند و برای حمل انواع مولکولهای دارویی، پروتئینی، پپتیدی یا نوکلوئیک اسیدی، مناسب هستند.روش عمومی تهیه و کپسولاسیون نانوداروهای زیست تخریب پذیر در شکل 2، نشان داده شده است. مولکولهای دارو، هم می توانند به سطح نانوکره متصل شده یا درون نانوکپسول، قرارگیرند.

​

شکل 2- نوع نانو ذرات زیست تخریب پذیر: نانوکپسول و نانوکره (اسفیر)
مولکول های دارو هم می توانند در داخل نانو ذره به تله بیافتند هم بر سطح آن جذب شوند.​

 

[P O U R I A]

3- اصلاح سطح
چندین روش اصلاح سطح برای تولید نانوذرات غیر قابل تشخیص توسط سیستم رتیکواندوتلیال (RES)، وجود دارد. نانوذرات می توانند با مولکول هایی پوشیده شوندکه با ایجاد لایه‌ای آبدوست در سطح، موجب پنهان شدن سطوح آبگریزشود. گونه بسیار رایج برای اصلاح سطح، پلیمرآبدوست و غیر یونی پلی اتیلن گلیکول (PEG)است(شکل٣). پگیله کردن(PEGylation)نیمه عمرگردش خون نانوذرات را تا چندین برابر افزایش می دهد. علاوه براین PEGزیست سازگاری خوبی دارد. انواع دیگر پلیمرها مثل پولاکسامر، پولاکسامین یا کیتوزان برای اصلاح سطح بررسی شدند که این گروه ها از برهمکنش های آبگریز و الکتروستاتیک ممانعت به عمل می آورند. علاوه بر این، مولکول های پلی کلونال ایمونوگلوبولین Gیا (lgG) به عنوان پوشش نانوذرات PLGA مورد استفاده قرارگرفتند که موجب افزایش پاسخ ایمنی نانوذرات شدند. برای پرهیز از جذب شدن توسط سیستم فاگوسیتوز تک هسته ای(mononuclear phagocytic system, MPS) نانوذرات پوشیده شده با کربوهیدرات، گزارش شده اند.

شکل ٣- پگیله کردن نانو ذرات

شکل ٤- نانو ذرات هدف دار​

از دیگر کاربردهای اصلاح سطح، هدف قرار دادن تومورها یااندامها است تا اتصال گزینشی سلولی و ورود از طریق گیرنده های آندوسیتوز را افزایش دهد. اغلب لیگاندهای هدف از طریق اتصالات زنجیره های PEGبه سطح نانو ذرات پیوند می خورند(شکل٤). لازم است که لیگاندها به طور مناسبی به نانو ذرات متصل شوند تا بتوانند تمایل خود را برای اتصال به گیرنده ها حفظ کنند. همانقدر که پوشش مناسبی از PEG برای اجتناب از تشخیص توسط RES لازم است، لیگاندها هم می‌بایست دور از سطوح نانو ذرات قرارگیرند تا بوسیله زنجیره های PEG پوشیده نشوند. همچنین بارهای سطحی نانو ذرات تاثیر مهمی برجذب و برهمکنش آنها با سلول ها دارد.نانو ذرات با بارهای مثبت به دلیل برهمکنش های موجود بین ذرات باردار مثبت و غشاءهای سلولی با بار منفی، مقدار ورود بیشتری را نشان می دهند. علاوه بر این به نظر می‌رسد کهنانو ذرات با بارهای مثبت بعد از ورود وساکن شدن در نزدیکی هسته مجبور به فرار از لیپوزوم ها هستند در حالی که نانو ذرات خنثی یا با بارمنفی به لیپوزوم ها وارد می شوند. نانوذرات PLGA دارای بار منفی هستند و می توانند با اصلاح سطح به بارهای خنثی یا مثبت تغییر کنند.

4- نحوه ورود به بدن
نانوذرات PLGA به تدریج از طریق فاز سیال پینوسیتوزو همچنین از طریق آندوسیتوز به واسطه کلاترین وارد سلول می شوند.نانوذرات PLGA به سرعت از لیزوزوم های درونی گریخته و در مدت زمان نهفتگی ١٠دقیقه ای وارد سیتوپلاسم می شوند (شکل 5). برهمکنش های تسهیل شده نانوذرات با غشاء های وزیکولی، به طورموضعی و موقت منجر به از بین رفتن پایداری غشاء شده و زمینه فرار نانوذرات به درون سیتوزول را فراهم می‌کند. بدن، ذرات آبگریز را به عنوان اجزای خارجی می‌شناسد. سیستم رتیکولو-اندوتلیال (RES) آنها را از جریان خون حذف کرده و به کبد می برد که یکی از مهمترین موانع بیولوژیکی برای دارورسانی کنترل شده پایه نانوذرات محسوب می شود. اتصال پروتئین های اوپسونین موجود در سرم خون به نانوذرات تزریق شده، منجر به اتصال ذرات اوپسنی به ماکروفاژها شده و تدریجا منجر به درونی کردن آنها توسط فاگوسیتوزیز می شود.آقای لوتسیاک و همکارانشان به تازگی نشان داده اند که جذب نانوذراتPLGAتوسط سلولهای دندریتیکی انسانی صورت می پذیرد. نانوذرات PLGA ای که حاوی نشانگر تترامتیل رودامین- دکستران هستند و با روش تبخیر حلال تولید می شوند؛ بر روی سلول های دندریتیکی و ماکروفاژهایی که ازلوکوسیت های فرعی خون بدست آمده اند،آزمایش شد. بررسی سلول ها توسط میکروسکوپ کانفوکال مشخص کرد که بعد از ۲۴ ساعت نانوسفرها همانند ماکروفاژها و به اندازه مساوی در مدل های مختلف سلولبه درون سلولهای دندریتیکی وارد شدند.

شکل5- نمایی از نانوذرات وارد شده به سلول​

 

[P O U R I A]

5- چالشهای نانوذرات PLGA
نانوذرات باید توان کپسوله کردن بالا (میزان درصد داروی بارگیری شده به مقدارکل داروهای استفاده شده برای فرمولاسیون) و توان زیادی در بارگیری دارو(میزان درصد داروی بارگیری شده نسبت بهمقدارکلنانوذرات) داشته باشند. تخمین دقیق ظرفیت دارو آسان نیست چون نانوذرات سیستمی کلوئیدی دارند. بنابراین بیشترین روش مطرح شده برای جداسازی نانوذرات از داروهای کپسوله نشده یا جذب نشده، اولتراسانتریفیوژاست. بازده کپسوله کردن داروها از ٦% تا ٩٠% برای دگزامتازون و پاکلیتاکسل متغیر است.

از چالش های عمده نانوذرات پایه PLGA، بارگیری ضعیف آنها است. بنابراین وقتی اغلب راندمان کپسوله شدن آنها بالا است، بارگیری دارو عموما پایین است(در حدود%١، یعنی نانوذرات حاوی ١ میلی گرم از جزء ترکیبی فعال در ١٠٠ میلی گرم نانوذرات پلیمری هستند). بارگیری ضعیف مشکلاتی را برای برخی از داروها در طرح هاینانوذرات پایه PLGA ایجاد می‌کند. چالش مهم دیگر، رهاسازی انفجاری دارو است که برای اغلب نانوذرات پایه PLGA مطرح می شود. لذا احتمال نرسیدن دارو به بافت یا سلول های هدف وجود دارد که باعث کاهش راندمان می شود.

6- کپسوله کردن انواع داروها در نانوذرات PLGA

1-6- کپسوله کردن پروتئین ها
کپسوله کردن پروتئین های درمانی در نانوذرات PLGA گزینه امیدبخشی برای غلبه بر مشکلاتی است که با تزریق دهانی پروتئین ها ایجاد می‌شود. متصل کردن پروتئین ها به ماتریکس پلیمری، سدی در مقابل تخریب آنزیمی و هیدرولیتیکی در محیط بدن است. ازسوی دیگر احتمال زیست سازگاری و در برخی حالات حمل پروتئین به ناحیه هدف، بهبود بخشیده می شود(شکل6).

2-6- کپسولاسیون هورمون ها در نانوذرات PLGA
استروئید یکی از قدرتمندترین استروژن طبیعی است و عمدتا برای علائم پس از یائسگی، به عنوان بخشی از هورمون درمانی، به تنهایی یا با هورمون دیگری به نام پروجستین تجویز می شود. همچنین دیده شده که جذب استروئید خطر ابتلا به بیماری آلزایمر را به واسطه ارتقاء رشد و بقای نورون های کولینرژیک (cholinergic) وته نشینی آمیلوئید مغزی، کاهش می دهد و بر ساختار اندامی همچون استخوان هم تاثیرگذار است. ازنانوذرات PLGA، برای کپسوله کردن استروئید استفاده می شود. تغییر در وزن مولکولی وترکیب کوپلیمری PLGA در شرایط آزمایشگاهی و بدنی ، رهاسازی متغییری دارد. در شرایط آزمایشگاهی، رهاسازی دارو با افزایش وزن مولکولی و محتوای لاکتیدی PLGA، کاهش می یابد. بنابراین استروئید بارگیری شده با نانوذرات PLGA می تواند موجب بهبود زیست دسترس پذیری دهانی و کاهش میزان دوزهای مصرفی شود و در پی آن کاهش اثرات جانبی و افزایش رضایت بیمار حاصل می شود.

3-6- کپسولاسیون داروی دگزامتازون با نانوذرات PLGA
اغلب دگزامتازون در مورد مننژیت باکتریایی، قبل از آنتی بیوتیک تجویز می شود. این دارو پاسخ التهابی بدن به باکتری، با تحریک آنتی بیوتیک ها را کاهش داده و بازده را بهبود می بخشد. دگزامتازون موجب جلوگیری از نفوذ لوکوسیت ها به ناحیه عفونی می شود. دگزامتازون، کورتکوئیدی کم محلول و کریستالی است که برای معالجه ورم ماکولار دیابتی، به صورت ایمپلنت استفاده می شود. دگزامتازون با روش تبخیر حلال بر نانوذرات PLGA قرار می گیرد. بیشترین بارگیری با مقدارmg ١٠٠ در مخلوط استون- دی کلرو متان بانسبت حجمی (١:١) و mg ١٠ دگزامتازون، بدست آمد. در شرایط آزمایشگاهو بعد از ۴ ساعت نهفتگی در دمای٣۷ درجه سانتی گراد، دارو به صورت کامل از این فرمولاسیون، رها می شود.

4-6- کپسولاسیون داروی دیابت(انسولین) در نانوذرات PLGA
چهار تزریق زیرپوستی انسولین در روز لازم است تا سطح گلوکز سرم در سطح معمولی، قرار بگیرد. فرمولاسیون ویژه ۶/١ % زینک انسولین در PLGA با افزودنی های الیگومر فوماریک انیدرید و اکسید آهن، برای تجویز دهانی موثر یافته شد. بازده این فرمولاسیون درتحویل درون روده ای زینک انسولین ۴/١١ % است و وقتی که با تجمع همزمان گلوکز مواجه شود، قادر به کنترل سطح گلوکز پلاسما است. انسولین بارگیری شده با PLGA استفاده می شود تا استحکام انسولین را در حین فرمولاسیون و تحویل، حفظ کند. هنگامی که نانوذرات با تکنیک تبخیر حلال تهیه شدند، بالاترین بازده کپسولاسیون، ۷٥ % مشاهده می شود.

5-6- کپسولاسیون داروی اعصاب و روان(هالوپریدول) در نانوذرات PLGA
هالوپریدول دارویی علیه بیماری های روان است که برای معالجه اسکیزوفرنی و در حالت های روانی حاد، استفاده می شود. هالوپریدول فعالیت قوی ای علیه توهم وتصور دارد که عمدتا به خاطر انسداد گیرنده دوپامین در مزوکرتکس و سیستم لیمبیک مغز است. از PLGA برای کپسوله و رهاسازی کنترل شده هالوپریدول استفاده می شود. گروههای انتهایی PLGAتاثیر عظیمی بر راندمان تشکیل هالوپریدول و آزادسازی آن از نانوذرات PLGA دارند. میزان راندمان الحاق دارو به نانوذراتPLGA (پوشیده شده)با گروههای انتهایی هیدروکسیلی، بیشتر از ٣٠% است در حالی که همین میزان برای نانوذرات PLGAبا گروههایانتهایی متیلی در حدود ١٠% است. الحاق هالوپریدول به PLGAبا گروههای انتهایی –COOH (پوشیده نشده)، سه برابر بیشتر از PLGA پوشیده شده، می باشد. PLGA های پوشیده نشده رهاسازی اولیه انفجاری کمتر و دوره طولانی تری از رهاسازی هالوپریدول در مقایسه با PLGA پوشیده شده دارند.

6-6- کپسولاسیون داروهای مختلف ضدسرطان با نانوذرات PLGA
PLGA دارای تاییدیه درمانی برای استفاده برای انسان از FDA است وبسیاری از داروهای ضدسرطان در درون PLGAقرارگرفته اند. این نانوذرات بارگیری شده، داروهای با انحلال پذیری ضعیف و ناپایدار را از محیط بیولوژیکی محافظت می کنند و آنقدر کوچک اند که می توانند در مویرگها نفوذ کرده، در سلول ها وارد شده و از آندوزوم فرار کنند. علاوه براین سطح آنها برای تحویل هدفمند مولکول ها به تومور یا سایر بافت ها قابلیت اصلاح دارد (شکل 6). PLGA های با اندازه منافذ بزرگتر دارای کاربری چندگانه بوده و برای تصویربرداری و آشکارسازی مورد استفاده قرار میگیرند. از نانوذرات PLGA برای کپسوله کردن داروهای مربوط به سرطان مثل پاکلی تاکسل، دکسوروبیسین، ٥- فلئورواوراسیل، ٩-نیتروکامپتوتسین، سیس پلاتین، تریپترولین، دگزامتازون و زانتون با موفقیت انجام شده است.

شکل6- شمایی از پلیمر حاوی لیگاندهای هدفمند بارگیری شده با دارو​

7- واکسیناسیون با نانوذات پایه PLGA
تحویل نانوسیستمی قادر به افزایش جذب آنتی ژن ها یا محرک ها توسط سلول های ارائه کننده آنتی ژن(Antigen Presenting Cells , APCs)می باشد و عکس العملهای ایمنی بهتری نسبت به همتاهای محلول خود دارد.
آنتی ژن های زیادی به عنوان پروتئین ها، پپتیدها، لیپوپپتیدها، ویروس ها یا DNA پلاسمید در نانوذات PLGAبا موفقیت فرموله شده اند. رهاسازی طولانی مدت آنتی ژن ها در واکسیناسیون، پاسخ های ایمنی بسیار موثری تولید می‌کند. نانوذات PLGAمی توانند در شرایط آزمایشگاه به طور پیوسته آنتی ژن های گیرافتاده را در مدت زمان طولانی رهاکنند.نانوذاتPLGA به عنوان سیستم های تحویلی می توانند، آنتی ژن، ترکیبی از آنتی ژن های مختلف و یا مهمتر از سایرین، ترکیب آنتی ژن ها وموادکمکی را در ذره یکسان، کپسوله کنند. گفته می شود که بایستیآنتی ژن ها و موادکمکی درذره یکسان و با هم تحویل داده شوند تا به طور همزمان به سلول یکسان وارد شوند. علاوه بر آن نانوذاتPLGA حاوی دوز های بسیار کم آنتی ژن و موادکمکی، منجر به تولید پاسخهای قوی سلول هایT می شوند. مصرف پایین دوزهای این مولکول ها نه تنها در کاهش دادن اثرات جانبی تولید شده توسطموادکمکی موثر است بلکه از دیدگاه اقتصادی هم حائز سودمندی هایی هستند و چندین آنتی ژن و موادکمکی می توانند به طور موفقیت آمیزی در درون نانوذاتPLGAکپسوله شوند.

8- بحث و نتیجه گیری
نانوذات PLGAحائز منافع زیادی در دارورسانی هستند. این نانوذات می توانند دارو ها را از تخریب محافظت کرده و پایداری آنها را زیاد کنند. در این مقاله به معرفی PLGA پرداخته و نحوه ورود به بدنPLGA ، چالش های موجود و شیوه های حمل مولکولهای زیستی مختلف مورد بررسی قرار گرفت.

 

[P O U R I A]

جلسه 23 : دارورسانی مبتنی بر نانوذرات پلیمری پایه PLGA

جلسه 23 : دارورسانی مبتنی بر نانوذرات پلیمری پایه PLGA

فایل این جلسه

 

[P O U R I A]

جلسه 24 : نانو پلیمرهای زیست تخریب پذیر PLA سیستمی دارو رسان

جلسه 24 : نانو پلیمرهای زیست تخریب پذیر PLA سیستمی دارو رسان

نانوذرات زیست تخریب پذیر به عنوان ابزارهای دارورسان مورد استفاده قرارگرفته اند که این امر به دلیل زیست دسترس پذیری بسیارخوب، کپسولاسیون خوب، رهاسازی کنترل شده و سمیت کم، میباشد. نمونه ای از این پلیمرها، PLA است که به وفور در موارد مختلف دارویی و بیوپزشکی مورد مطالعه قرارگرفته است. دراین مقاله به کپسولاسیون برخی از داروها، هورمونها و پروتئینها با PLA و فرم اصلاح سطح شده آن، اشاره خواهد شد.

 

[P O U R I A]

1- مقدمه
نانوذرات زیست تخریب پذیر برای بهبود کیفیت درمانی داروهای پزشکی مختلف (محلول یا نامحلول در آب) و مولکولهای زیست فعال، استفاده شده که با بهبود زیست دسترس پذیری، حلالیت و زمان نگهداری همراه است. فرمولاسیون های نانوذره–دارو، هزینه های پرداختی بیماران و خطر مسمویت با دارو را کاهش می دهند. نانوکپسولاسیون داروها (نانودارو)، بازده دارو، ویژگی های دارو، قابل تحمل بودن و شاخص های درمانی را افزایش می دهد و فواید بسیاری در محافظت در مقابل تخریب زود هنگام، برهمکنش با محیط بیولوژیکی، افزایش جذب به بافت انتخابی،افزایش زیست دسترس پذیری، بهبود زمان نگهداری و نفوذ درون سلولی دارد. چندین مولکول دارو یا مولکولهای زیست فعال مربوط به برخی بیماریها، برای بهبود زیست دسترس پذیری، فعالیت زیستی و تحویل کنترل شده، به طور موفقیت آمیزی کپسوله شده اند. نانو داروهای بیماریهای رعب آوری همچون سرطان، ایدز، دیابت، مالاریا و سل در فازهای مختلف آزمایش برای تست وجود دارند و برخی از آنها تجاری سازی شده اند. به هرحال پیدایش و ظهور نانو حاملهای دارو رسان، امیدهای تازه ای را در خصوص بهبود شاخص های درمانی وکیفیت دارورسانی از خود نشان می دهند. نمونه ای از این سیستم های دارو رسان پلی لاکتید اسید است (شکل۱)،که در این مقاله مد نظر قرار خواهد گرفت.

شکل1- پلیمر پلی لاکتید اسید(PLA)​

2-پلی لاکتید اسید (PLA)
پلیمرهای PLA (polylactic acid) موادی زیست سازگار و زیست تخریب پذیری هستند که در بدن و به دنبال متابولیسم کربوهیدرات، به واحدهای مونومری لاکتیک اسید که واسطه هایی خنثی هستند، تبدیل می شوند. PLA به دلیل زیست سازگاربودن و زیست تخریب پذیر بودن، به طورگسترده ای در پزشکی کاربرد دارد.این ماده به دلیل سهولت تغییر آبگریزی اش، بیشتر در فرمهای PLGA (کوپلیمری ازPLA وpoly(glycolide)(PGA))، استفاده میشود. نانوذرات PLA ازجمله امیدبخش ترین سیستمها برای دارورسانی و دارورسانی هدفمند، محسوب میشود. به منظور موثر بودن نانوذرات PLA می بایست الزامات ویژه ای مثل اندازه، بارسطحی، بازده کپسولاسیون و رفتارهای رهاسازی دارو به خوبی رعایت شوند. برای مثال، برای بافت تومور هدف از طریق هدفگیری غیرفعال و یا برای نفوذ به سدهای بیولوژیکی(مثل سد خونی مغز)، نانوذراتی کوچکتر از ۱۰۰ نانومتر و ابعاد باریک مورد نیاز است. اما روشهای سنتی به نانوذرات PLA با ابعادی بیشتر از ۱۰۰ نانومتر منجر می شود.
شکل ۲ شمایی از شیوه تهیه نانوذرات PLA با قابلیت زیست تخریب پذیری و زیست سازگاری را نشان می دهد.

شکل 2- شمایی از شیوه تهیه نانوذرات PLA با قابلیت زیست تخریب پذیری و زیست سازگاری​

3- روشهای ساخت PLA
نانوذرات PLA بیشتر با روشهایی مثل تبخیرحلال، جابه جایی حلال، نفوذ حلال، پلیمرشدن امولسیونی، نمکی شدن، نانوترسیب وهم ترسیبی، تهیه می شوند. روش نمکی شدن برپایه جداسازی حلال قابل اختلاط با آب از محلول آبی با عاملهای نمکی همچون منیزیم کلرید یا کلسیم کلرید است و روش پلیمرشدن امولسیونی، برای فراهم کردن نانوذراتی با ابعادکمتر از۲۰ نانومتر، بسیار مناسب است. در این روش PLA با کمک کاتالیزور، باگروههای انتهایی آکریلات اصلاح می شود. ماکرومونومرهای حاصل ازطریق پلیمرشدن امولسیونی پلیمریزه میشوند تا نانوذرات پراکنده باریک تولیدکنند (شکل 2). تخریب پذیری و آبگریزی این نانوذرات توسط زنجیرههای جانبی PLA با طولهای مختلف،کنترل می شود. بااین روش نانوذرات PLA با قابلیت تخریب پذیری وآبگریزی در یک محیط واکنش ودر غیاب سورفاکتانت، به راحتی PEG دار می شوند. PLA می تواند با آکریلات و دیگرگروه ها نیز، عامل دار شود.

1-3- اصلاح سطح
همانطورکه عنوان شد، نانوذرات PLA علاوه بر استفاده وسیع در دارورسانی به عنوان بخیه های جراحی و ایمپلنتهای بدن هم استفاده میشوند. اما به دلیل تحریک سیستم ایمنی بدن به عنوان جسم خارجی استفاده از آنها با محدودیت مواجه میشود. این امر به دلیل جذب سریع پروتئین ازسیال بیولوژیکی برسطح PLA است که معمولا باعث پاسخ ایمنی یا منعقد شدن خون میشود. برای حذف یا کاهش جذب سطحی پروتئین بر سطح زیست مواد و نانوذرات، ویژگی سطحی ابزارهای تحویلی می بایست اصلاح شود. سطوح باید آبدوست باشند و لایه های طبیعی پذیرنده باید بیشتر پذیرنده پیوند هیدروژنی باشند تا دهنده آن. به این منظور از ژلاتین یا دکستران برای پوشش PLA استفاده شده است. اما این اصلاح سطح ناموفق بود چرا که نانوذرات با سیستم رتیکولواندوتلیال، حذف میشدند. پلیمر Poly ethylene glycol یا (PEG), یا (poly(ethylene oxide)=PEO)به عنوان یکی ازموثرترین پلیمرهای ساخته شده است که از جذب پروتئین از سیال بیولوژیکی ممانعت میکند. در دارورسانی هدفمند، نانوذرات PEG دار شده به دلیل زمان طولانی مدت گردش در بدن ترجیح داده می شوند. پلیمرآبدوست (tocopheryl polyethylene glycol succinate یا TPGS)، نیز برای اصلاح سطح نانوذرات مورد استفاده قرار می گیرد. این پوشش هم با ایجاد موانع آبدوست، موجب دفع پروتئینهای پلاسما میشود. اصلاح سطح با TPGS موجب افزایش چسبندگی نانوذرات به سطح سلولهای تومور میشود. نانوذرات PLA-TPGS محیط ملایم تری را در مقایسه با PLA تنها ایجاد میکنند.شکل ۳ تهیه نانوذرات تخریب پذیر PLA، PEG دار شده با روش پلیمریزاسیون امولسیونی را نشان می دهد.

شکل3- شمایی از پلیمریزاسیون امولسیونی برای تهیه نانوذرات تخریب پذیر PLA، PEG دار شده (SDS سورفکتانت)​

 

[P O U R I A]

4- انتقال دارو به بدن با حاملهای PLA
نانوحامل های PLA برای انتقال داروهای مختلفی مورد استفاده قرار گرفته است (جدول ۱).

1-4- کپسولاسیون داروی اعصاب (ساوکسپین) در نانوذرات PLA
ساوکسپین ازطریق مسدودکردن گیرنده انتخابگر دوپامین D2 عمل میکند. نانواسفیرهای حامل ساوکسیپین با روش استخراج به شکل نمک، تهیه میشوند. بارگیری دارو به بالاتر از 16.7 % و بازده کپسولاسیون به بیشتر از 95% می رسد. مطالعات رها سازی در شرایط آزمایشگاهی نشان میدهندکه این نوع حاملهای دارویی تحویل گسترده دارو را در بیشتر ازیک هفته انجام میدهند. درمحیط بدن، نانوذرات بارگیری شده با داروی اعصاب ساوکسپین قادر به ایجاد سطوح پلاسمایی پایدار بعد از تزریق درون عضلانی یا درون رگی هستند. نانوذراتی که به شیوه عضلانی تزریق می شوند درناحیه تزریق باقی میمانند، درحالی که موارد تزریق شده در رگ، بیشتر درماکروفاژها متمرکز میشوند. از۶٠٠٠ PEG و۲٠٠٠٠ PEG به عنوان پوششی اضافی، در حین تهیه و کپسولاسیون نانوذرات PLA استفاده میشود. این پوششها درشرایط آزمایشگاهی وحداقل درپلاسما، موانعی حفاظتی را در مقابل جذب گسترده مونوسیتهای انسان، فراهم میکنند. تجزیه پروتئینهای پلاسماکه بر نانوذرات جذب شده اند و بررسیهای آزمایشگاهی بر سلولهای ایزوله شده، نشان دهنده برخی اختلافات بین مراحل فاگوسیت بین نانوذرات معمولی و نانوذرات پوشش دار است.

2-4- کپسوله کردن داروهای جلوگیری از تنگی دوباره عروق (تیرفوستین ها ) در نانوذرات PLA
عارضه اصلی آنژیوپلاستی عروق کرونر تنگی دوباره عروق (ری استنوز) است که مسئول35- 40% شکست بلند مدت عمل آنژیو پلاستی عروق کرونر شناخته می شود. تشکیل لخته های جدید در عروق کرونری به تکثیر و مهاجرت سلولهای ماهیچه ای صاف (SMC) بستگی دارد. انتقال سیگنال از طریق فاکتور رشد مشتق از پلاکت (PDGF) و گیرنده های آن مسئول تنگی دوباره عروق پس از آنژیوگرافی است. تلاش های ناموفق برای کنترل تنگی دوباره عروق توسط مداخلات دارویی متداول بسیاری از پژوهشگران را وادار به تغییر رویکرد درمانی به سوی درمانهای موفق تری همچون روش تحویل موضعی دارو کرده است.گیرنده تیروزین کیناز در رد و بدل کردن سیگنال از غشای سلول نقش دارد، و تیروزین کیناز داخل سلولی در انتقال سیگنال در داخل سلول از جمله هسته شرکت می کند. تیرفوستین ها مولکولهای با وزن پائین هستندکه تیروزین کیناز را مهار می کنند. بنابراین جلوگیری از حلقه پاراکراین و اوتوکراین PDGFو bFGF ممکن می شود. این امر از طریق مهار گیرنده های فاکتورهای رشد مرتبط با فعالیت های تیروزین کیناز صورت می گیرد. تحویل داروی تیرفوستین از طریق سیگنالینگ بین غشایی بسیار ضعیف است. تحویل موضعی بازدارنده تیرفوستین (نام تجاری AG-1295) بارگذاری شده بر نانوذرات PLA به شریان کاروتید موش هیچ تاثیری بر فعالیت پرولیفراتیو و ایجاد لخته جدید در شریان آنژیوپلاستی شده نداشت که نشانگر اثر ضد مهاجرت AG-1295 بر سلول های عضلانی صاف است.

جدول ١- دارو های حمل شده با نانوذرات PLA

​

3-4- کپسولاسیون هورمون ها (پروژسترون) در نانوذرات PLA
پروژسترون هورمونی استروئیدی است. پروژسترون بارگیری شده با نانوذرات PLA-PEG-PLA با روش تبخیر حلال بدست می آید. بازده گیراندازی دارو در حدود %٥ ± ۷٠ با ابعاد١٠٠ ±۲۶٠-٣۲٠ نانومتر گزارش شده است. این اختلاف، به اندازه نانوذرات PLA به دلیل اصلاح سطح با PEG با وزن مولکولی متغیر(۶٠KDa-١۲٠) مربوط می شود. نانوذرات بزرگتر تهیه شده با PEG های با وزن مولکولی مختلف، رهاسازی بیشتری به نسبت نانوذرات PLA اصلاح نشده دارند. مقدار رهاسازی دارو با افزایش محتوای PEG و افزایش وزن مولکولی کوپلیمرهای PLA-PEG-PLA، افزایش می یابد و وزن مولکولی کل کوپلیمر نانوذرات، کاهش می یابد. رهاسازی انفجاری اولیه دارو با حذف قسمتهای با وزن مولکولی کم از پلیمر،کاهش یافت. به نظرمیرسدکه رهاسازی نانوذرات PLA-PEG-PLA با قسمت های آبدوست قرارگرفته بر پلیمر مادر آبگریز(PLA)، کنترل می شود.

4-4- کپسولاسیون اوریدونین در نانوذرات PLA
اوریدونین، یک دی ترپنوئید طبیعی(ترپنوئید: هیدروکربنی غیر اشباء با فرمولC10H16 است که درروغنهای ضروری یافت میشود)، است. این ماده موجب توقف رشد شده و سلولها را از لنفوئید بدخیم متلاشی میکند. موفقیت کاربرد کلینیکی آن به علت حلالیت کم در محیط آبی و شاخص درمانی پایین، بسیار محدود است. اوریدونین بارگیری شده با نانوذرات پلی (لاکتید اسید) با روش نفوذ همزمان امولسیون- حلال تهیه شد. بازده بارگیری۸٣/١%±۸۸/٩۸ و میزان واقعی بارگیری دارو در نانوذرات برابر با %٠٥/٠±٣۲/۲ می باشد. نتایج فارماکوسنتیک نشان میدهدکه اوریدونین کپسوله شده در نانوذرات PLA به طور بارزی درگردش طولانی مدت اوریدونین درخون، موثراست. بعد از تزریق وریدی نانوذره اوریدونین-PLA غلظت پایدار و بالای اوریدونین درکبد، ریه و طحال گزارش شد. درحالی که توزیع این دارو در قلب و کلیه ها، به مقدار قابل توجهی کاهش یافت.

5-4- کپسولاسیون پروتئین (BSA) در نانوذرات PLA
پلیمر قورباغه ای شکل مونو(۶-(۲-آمینواتیل)آمینو-۶-داکسی)ß-سیکلودگسترین-PLA، برای کپسوله کردن موفق آلبومین سرم گاوی (bovine serum albumin, BSA) با روش امولسیون دوگانه و نانو ترسیب، تهیه شد. بازده کپسولاسیون بیشتر از % ۶/۷١ بود. نتایج نشان دادند که کوپلیمر جدید، میتواند به طور موثر BSA را بارگیری کرده و BSA بعد از رهاسازی از نانوذره پایدار باقی می ماند. کپسولاسیون موفق و تحویل پروتئینهای مربوط به بیماریهای گوناگون با این روش، امیدهای تازه ای را برای پروتئین درمانی، ایجاد می کند.

5- مشخصات رهاسازی
رهاسازی دارو از نانوذرات پلیمری به دلیل کاربردهای متصور شده در دارورسانی ممتد، یکی از مهمترین ویژگیهای فرمولاسیون دارو/پلیمرمحسوب می شود. فاکتورهای گوناگونی بر سرعت رهاسازی داروهای گیرافتاده را موثراست. ذرات بزرگتر نسبت به ذرات کوچکتر، رهاسازی اولیه انفجاری کمتر و رهاسازی ممتد طولانی تری دارند. علاوه بر این بارگیری زیادتر دارو موجب انفجار بزرگتر و رهاسازی سریع تری میشود. برای مثال نانوذرات PLA حاوی ساوکسیپین 16.7 %، درمقایسه با نانوذرات حاوی ساوکسیپین ۱/۷ % که محتوای خود را طی سه هفته آزاد میکند، % ۹۰ دارو را طی ۲۴ ساعت رهاسازی میکند. به نظر می رسد که رهاسازی انفجاری اولیه به علت گیراندازی ضعیف دارو و یا جذب دارو در بیرون ذرات باشد. وقتی از پلیمرهایی استفاده میشودکه با دارو پیوند می دهند مثل PLGA که حاوی گروههای COOH آزاد است و یا پروتئینها، رهاسازی انفجاری کمتر میشود و در برخی حالات حتی از بین میرود و رهاسازی دارو طولانی میشود. همچنین افزودن سایر پلیمرها به پلیمرهای پایه PLA میتواند برای رهاسازی کنترل شده دارو مورد استفاده قرارگیرد. مقدار رهاسازی دارو(پروژسترون)، از کوپلیمر PEG - PLA، با وزن مولکولی کوپلیمر، افزایش می یابد. حضور PEG در کوپلیمر، اندازه ذرات و تخریب پلیمرها را تحت تاثیر قرار می دهد. تاثیرات مشابهی با نانوذرات PLGA-mPEG بارگیری شده با سیس پلاتین مشاهده شد. این امکان وجود دارد که بتوان سرعت رهاسازی دارو را با تغییر مقدار PEG درکوپلیمر و وزن مولکولی پلیمرها، تغییر داد.

شکل4- فرمولاسیون داروی ضد سرطان نانوذرات پاکلی تاکسلPtxl– PLA، i: نانوترسیب Ptxl– PLA،ii: نانوترسیب Ptxl– PLAپس از پوشش دادن PLA-PEG، iii: هم ترسیبی Ptxl– PLA و PLA-PEG، NPP= nanoprrecipitatio, CPP= co- precipitation​

7- بحث و نتیجه گیری
نانوپلیمری مثل PLA به عنوان ابزارهای دارورسانی جدید شناسایی شده ومثل سایر فناوری ها کانون تحقیقات عظیمی قرارگرفته است. این نانوذرات هم مثل سایر ابداعات حائز فواید و مضراتی خواهند بود. در بحث فوق به نمونه های موفق PLA در دارورسانی داروهای مختلف، اوریدونین، پروژسترون، تیرفوستین، ساوکسپین وپروتئین (BSA)، پرداخته شد. در اکثر موارد اصلاح سطح موجب بهتر شدن شرایط حمل می شود، اما همانگونه که در متن گفته شد اصلاح سطح داروی گلسیریزین با PEG چندان موثر نیست.

 

[P O U R I A]

جلسه 25 : نانو پلیمرهای زیست تخریب پذیر -کیتوزان سیستمی دارو رسان

جلسه 25 : نانو پلیمرهای زیست تخریب پذیر -کیتوزان سیستمی دارو رسان

کیتوزان بدلیل ویژگیهای فیزیکوشیمیایی و بیولوژیکی بی نظیراش، انگیزه های بسیاری را برای توسعه سالم و موثر سیستم دارورسانی برانگیخته است. گروههای هیدروکسیل وآمین نوع اول واقع شده بر بدنه کیتوزان، اجازه اصلاح شیمیایی برای کنترل خواص فیزیکی را می دهد. وقتی که جزء آبگریز با مولکول کیتوزان مزدوج شود، ترکیب دوگانه دوست ایجادشده ممکن است نانوذرات خودتجمع تشکیل دهد که قادر به کپسوله کردن دارو وتحویل آن به ناحیه هدف، است. اتصال شیمیایی دارو به کیتوزان از طریق گروههای عاملی می تواند پیش داروهای سودمندی تولید کند. براساس آنچه که در ادامه خواهیم خواند از این پلیمر طبیعی درتحویل داروهای مختلف استفاده می شود.

 

[P O U R I A]

1- مقدمه
کشف و توسعه یک داروی جدید شامل مراحلی با چالش های عظیم، پرزحمت و پرهزینه است. مراحل توسعه هر داروی جدید به طور متوسط ۱۵ سال با قیمت تخمینی حدودا 802 میلیون دلار آمریکاست و این قیمت با سرعت سالیانه 4.7 % بیش از ارزش تورم عمومی، افزایش می یابد. بیشتر داروها در فاز کلینیکی بدلیل نداشتن توانایی دستیابی به ناحیه عمل هدف، رد می شوند. مقدار عمده ای از داروهای استفاده شده در بافتها و اندامهای نرمال تخریب می شوند که اغلب منجر به اثرات جانبی شدیدی می شود. دستاورد موثر برای غلبه بر این مشکلات توسعه سیستمهای دارورسان هدفمند است که داروها یا عاملهای زیست فعال را در ناحیه عمل مدنظر، آزاد می کنند. این امر می تواند اطمینان بیمار و بازده درمانی عاملهای درمانی را از طریق بهبود فارماکوسنتیک و توزیع زیستی، افزایش دهد. ایده توسعه دارویی که به طور گزینشی به سلولهای بیمار آسیب رساند بدون اینکه آسیبی به سلولهای سالم وارد کند، در تقریبا یک قرن پیش و توسطPaul Ehrlich پیشنهاد شد. او داروی فرضی اش را " گلوله جادویی" نامید. بنابراین در طی چندین دهه گذشته بسیاری از محققان توجه خود را به توسعه داروهای ایده ال که به طور اختصاصی ناحیه عمل را هدف قراردهند، معطوف کردند. سیستم دارورسان هدفمند شامل سه جزء است: عامل درمانی، جزء هدفدار و سیستم حامل. گستره عظیمی از مواد مثل پلیمرهای طبیعی یا ساخته شده، لیپیدها، سورفاکتانتها و دندریمرها به عنوان حامل به کارگرفته شده اند. در میان آنها پلی ساکاریدها بدلیل ویژگیهای فیزیکی و بیولوژیکی برجسته شان، مورد توجه گسترده ای قرارگرفته اند. کیتوزان یک آمینو پلی ساکارید خطی ترکیبی از رابطهای به طورتصادفی پراکنده شده (۴→۱) واحدهای D-گلوکزآمین و N-استیل-D-گلوکزآمین است. کیتوزان توسط داستیلاسیون کیتین ( پلی ساکارید طبیعی و فراوان موجود در اسکلت خارجی سخت پوستانی همچون خرچنگ و میگو)، تهیه می شود. این پلی ساکارید کاتیونی به دلیل دسترس پذیری فراوان، چسبندگی بی نظیر، خواص دارویی مناسب و دیگرخواص سودمند بیولوژیکی مثل زیست سازگاری، زیست تخریب پذیری، عدم سمیت و تحریک کم سیستم ایمنی، در موارد بیوپزشکی و داروی مورد توجه گسترده قرارگرفته است. خواص فیزیکوشیمیایی و بیولوژیکی کیتوزان به شدت توسط وزن مولکولی و درجه داستیلاسیون، تحت تاثیر قرار می گیرد. حضور گروههای عاملی واکنش پذیر در کیتوزان فرصتهای عظیمی برای اصلاح شیمیایی ایجاد می کند که طیف گسترده ای از مشتقات را نظیر N,N,N- تری متیل کیتوزان، کربوکسی الکیل کیتوزان، کیتوزان گوگرد دارشده،کیتوزانهای تعدبل کننده اسید صفرا و کیتوزانهای با رابطهای سیکلودکسترین را در بر می گیرد. این مشتقات کیتوزان برای بهبود خواص ویژه کیتوزانهای طبیعی طراحی شده اند. برای مثال، گوگرددارکردن کیتوزان به طورقابل توجهی ویژگیهای چسبندگی مخاطی آن را به دلیل تشکیل پیوندهای دی سولفیدی با گلیکوپروتئینهای مخاطی غنی از سیستئین، بهبود می بخشد. اصلاح شیمیایی کیتوزان آبدوستی آنها را آشکار می کند که خصلت مهمی برای تشکیل نانوذرات خود تجمع است و به طور ذاتی برای کاربردهای دارورسانی مناسب است. حفره های آبگریز می توانند به عنوان انبار یا میکرو محفظه برای مواد زیست فعال گوناگون عمل کنند. نانوذرات به دلیل ابعاد کوچکشان می توانند از طریق تزریق های درون وریدی برای دارورسانی هدفمند بکارگرفته شوند. اتصال اجزاء هدفدار به سطح نانوذرات بارگیری شده با دارو، می تواند بازده درمانی دارو را بهبود بخشد (شکل ۱). کیتوزان به فراوانی به عنوان سیستم دارو رسان برای داروهای با وزن مولکولی کم، پپتیدها یا ژن، مورد استفاده قرارگرفته است[۱].

شکل1-پلیمر کیتوزان اصلاح سطح شده با اجزاء آبگریز​

جدول1- مشتقات آبدوست کیتوزان در دارورسانی​

​

2-روشهای ساخت نانوذرات کیتوزان
حداقل چهار روش برای تهیه نانوذرات کیتوزان وجود دارد: ژله ای شدنIONOTROPIC ، میکروامولسیون، نفوذ حلال امولسیفه و کمپلکس پلی الکترولیت. ژله ای شدن IONOTROPIC براساس برهمکنش الکتروستاتیک بین گروههای آمینی کیتوزان و گروههای با بار منفی پلی آنیونی نظیر تری پلی فسفات (TPP) است. در این روش کیتوزان در اسید استیک در حضور یا غیاب عامل تثبیت کننده، حل می شود. سپس پلی آنیون اضافه می شود و نانوذرات به تدریج با همزن مکانیکی تشکیل می شوند. در روش میکروامولسیون، یک سورفاکتانت در حلالی آلی نظیر n-هگزان، حل می شود. سپس کیتوزان در محلول استیک اسید و گلوتارالدئید به مخلوط سورفاکتانت/ هگزان در شرایط همزدن پیوسته در دمای اتاق، اضافه می شود. کمپلکس پلی الکترولیت (Polyelectrolyte complex (PEC))یا پلی الکترولیت خودتجمع واژه ای برای بیان کمپلکسهای تشکیل شده توسط خودتجمعی پلیمرهای کاتیونی و DNA پلاسمید است. مکانیسم تشکیل PEC شامل خنثی سازی بار بین پلیمرکاتیونی و DNA منجر به افت آبدوستی جزء پلی الکترولیت خود تجمع می شود. در این روش نانوذرات به تدریج بعد از افزودن محلول DNA به محلول کیتوزان در استیک اسید در حین همزدن مکانیکی و یا در دمای اتاق، تشکیل می شوند[۱].

3- اصلاح سطح در کیتوزان
1-3- نانوذرات PEG دارشده کیتوزان
مهندسی سطح نانوذرات کیتوزان با PEG توجه زیادی را به دلیل پتانسیل موثر در کاربردهای درمانی، به خود جلب کرده است. PEG دار کردن نانوذرات کیتوزان می تواند خواص فیزیکی آنها را افزایش داده و دوره گردش آنها در خون را از طریق کاهش حذف آنها از سیستم رتیکلواندوتلیال، طولانی تر کند. به علاوه اصلاح کیتوزان با PEG می تواند بارمثبت سطح ذرات را کاهش دهد. نانوذرات کیتوزان PEG دارشده به عنوان حامل برای مولکولهای دارویی کوچکی نظیر پاکلی تاکسل، کامپتوتسن، متوترکسات و همه ترانس- رتینوئیک اسیدها بررسی شده است (شکل2). یافته شده که ذرات PEG دارشده کمتر از انواع فاقد PEG توسط سیستم رتیکولواندوتلیال، فاگوسیت می شوند. در جدول1 چند نوع از کیتوزان های اصلاح سطح شده معرفی شده اند [1].

 

[P O U R I A]

4- دارورسانی با کیتوزان
1-4- کپسولاسیون داروهای ضدهورمونی(گلسیریزین)، در نانوذرات کیتوزان
گلیسیرتیک اسید (Glycyrrhetic acid, GLA) به طور غیرمستقیم با ممانعت از تولید تری فسفوپریدین نوکلئوتید یا به صورت مستقیم با ممانعت از تولید پروژسترون، از متابولیسم پروژسترون جلوگیری می کند. گلیسیرتیک اسید تاثیرات درمانی همچون، ضد التهاب، ضدتوموری و فعالیت ضد سمیت کبدی دارد. گلیسیرتیک اسید، واجد نقشی مهم در فعالیت بیولوژیکی تجویز دهانی گلایسرین است چون بعد از تجویز دهانی گلایسرین، تنها GLA در گردش خون آشکار می شود. نانوذرات کیتوزان ظرفیت بی نظیری برای همراهی با آمونیوم گلایسریزینات، دارند. اصلاح سطح با ساخت پلیمر کیتوزان همراه با آنیونهای تری فسفات و PEG، بدست می آید. این اصلاح سطح موجب کاهش بار مثبت و بازده کپسولاسیون شده و جذب به واسطه افزایش ابعاد ذره را، کاهش می دهد. بنابراین در این مورد خاص اصلاح سطح چندان موثر نیست. پروفایل رهاسازی آمونیوم گلایسریزینات از نانوذرات اثر انفجاری آشکاری دارد و یک فاز رهاسازی آهسته در ادامه آن اتفاق می افتد. نانوذره ممکن است جذب دهانی آمونیوم گلایسریزینات را بهبود بخشد[۲].

2-4- کپسولاسیون انسولین در نانوذرات کیتوزان
انسولین به طورمستقیم توسط انتروسیتها با تماس با روده کوچک و بزرگ درونی می شود و نگهداری دارو در نواحی جذبی با حاملهای چسبنده مخاطی، فاکتور همکاری محسوب می شود. اثر هیپوگلایسیمی وسطح انسولین بیشتر از انسولینی است که از محلول انسولین و مخلوط فیزیکی انسولین دهانی و نانوذرات خالی، بدست می آید. به نظر می رسد که مکانیسم جذب انسولین، ترکیبی از درونی سازی انسولین از طریق ساختار وزیکولی در انتروسیتها و جذب انسولین بارگیری شده با نانوذرات توسط سلولهای محیط کشت Peyers است[2].

3-4- کپسولاسیون داروهای چشمی (سیکلواسپورینA ) بر نانوذرات کیتوزان
توانایی سیکلواسپورینA، (cyclosporin A, Cy A) در ممانعت کردن از فعالیت سلولهای T-شکل، در معالجه بیماریهایی مثل سندروم نفروتیک، بیماری سخت Crohn، سیروز صفرایی، آپلاستیک آنمی، آرتریت روماتیسمی، مایستینی گراویس (ضعف ماهیچه ها) و درماتومیوسیتیس، است. ملاحظات بیشتر در دهه اخیر این ذهنیت را تایید می کند که سرکوب ایمنی موضعی با Cy A برای معالجه بیماریهای چشمی موثر است. علارغم شواهدی که نشان می دهد نواحی هدف سیستمهای تحویل Cy A، برای درمان بیماریهای چشمی، قرنیه و ملتحمه چشم هستند اما تا به حال بررسی ها موفقیت آمیز نبوده است. نانوذرات کیتوزان بارگیری شده با Cy A به دلیل بار مثبت می توانند از نزدیک با سطوح قرنیه و ملتحمه با بر منفی، تماس برقرارکنند و بنابراین بدون لطمه زدن به ساختارهای درونی چشم و در معرض دارو قراردادن سیستمک، تحویل به بافتهای بیرونی چشم افزایش می یابد. این امر به سطح بالای تاثیرگذاری دارو در بافتهای هدف کمک می کند[2].

شکل2- شمایی از زوج کیتوزان- دارو . ساختار شیمیایی a) زوج گلیکول کیتوزان- دکسوروبیسین. b) زوج کیتوزان- پاکلی تاکسل.​

5- جذب داروهای حمل شده با کیتوزان به سلولهای سرطانی
برای داروهای ضدسرطان که مولکولها را درون سلولها مورد هدف قرار می دهند، قبل از بروز اثرات بیولوژیکی، دارو می بایست به غشاء سلولی نفوذکرده و از اندوزوم فرارکند. درمورد پاکلی تاکسل غلظت درون سلولی آن برای اثرات فارماکولوژی، حیاتی است. بنابراین تحویل کافی درون سلولی این داروها برای از بین بردن سرطان ضروری است. اخیرا زوج N-استیل هیستیدین–گلیکول کیتوزان(N-acetyl histidine conjugated glycol chitosan (NAcHis–GC))، برای تحویل موثر درون سیتوپلاسمی پاکلی تاکسل، توسعه یافت. تحت شرایط اسیدی ملایم (مشابه آنچه در اندوزومها یافت می شود)، گروه ایمیدازول از NAcHis پروتنه می شود. وقتی که نانوذرات به سلولها جذب می شوند، ممکن است موجب سرازیر شدن آب و یونها به اندوزوم شوند که موجب برهم خوردن غشاء اندوزومی می شود. درنتیجه نانوذرات واپاشیده می توانند پاکلی تاکسل کپسوله شده را درون سیتوزول آزاد کنند (شکل3)[1].

شکل3- شمایی از مدل متصور شده برای درونی سازی سلولی دارو و رهاسازی آن از نانوذرات NAcHis–GC​

6- بحث و نتیجه گیری
استفاده از پلیمرهایی مانند کیتوزان برای انتقال داروها به محل های مناسب در سیستم های بیولوژیک مورد توجه زیادی است. کیتوزان در طول زمان در سیستم های بیولوژیک تخریب می شود. میزان تخریب پذیری کیتوزان با کنترل مقدار استیل زدائی آن قابل کنترل است. این ویژگی باعث می شود داروها به طور کنترل شده در بدن آزاد شود و بنابراین اثر گذاری آن را افزایش می دهد. گروه های آزاد آمین که به کیتوزان بار مثبت می دهد برای انتقال دارو ضروری است. این بارهای مثبت باعث برهمکنش با بارهای منفی داروها، پلیمرها و مولکولهای زیست فعال، می شود. نانوذرات کیتوزان به دلیل ویژگی های منحصربه فرد آن برای انتقال انواع مختلفی از داروها مانند داروهای ضد هورمونی، انسولین و داروهای ضد سرطان استفاده شده اند.

 

[P O U R I A]

جلسه 26 : نانوذرات و دارورسانی از طریق پوست

جلسه 26 : نانوذرات و دارورسانی از طریق پوست

به منظور بهبود انتقال داروها از طریق پوست فناوری های متنوع شیمیایی و فیزیکی ابداع شده اند. یک نمونه از این فناوری ها بکارگیری نانوذرات در دارورسانی است. برای بهینه‏ سازی دارورسانی می بایست ابتدا با فیزیولوژی پوست آشنا شد و روش هایی را که متناسب با سلول های این ساختار گسترده بر بدن است، استفاده نمود. با توجه به اندازه بسیار کوچک راه های ورود ترکیبات به پوست (کمتر از 10 نانومتر)، برای تهیه‏ فرمولاسیون های نانوذرات باید از ترکیباتی استفاده شود که بتوانند به ورود مواد به لایه های عمیق تر پوست کمک ‏کنند. ترکیباتی مانند سورفاکتانت‏ها در فرمولاسیون نانوذرات به‏ عنوان عاملی برای بهینه‏ سازی جذب مواد از خلال پوست شناخته شده اند. به همین دلیل است که در ساختمان بیشتر نانوذراتی که قابلیت مصرف موضعی یافته اند (مانند نانوذرات لیپیدی و نانوذرات پلیمری)، از سورفاکتانت ها استفاده شده است.

 

[P O U R I A]

1- مزایای دارورسانی موضعی از طریق پوست
پوست انسان تمام سطح بدن را می پوشاند و باعث ایجاد تماس بین محیط اطراف و بدن می‏شود. این سطح وسیع به راحتی قابل دسترسی است و در نتیجه به‏عنوان یک راه آسان و غیر تهاجمی برای دارورسانی انتخاب می‏شود. دارورسانی موضعی از سطح پوست نسبت به سایر راه ها مزایای زیادی دارد از جمله امکان استفاده از غلظت بالای دارو بر روی پوست، کاهش استفاده‏ی سیستمیک از دارو و به دنبال آن کاهش عوارض جانبی، امکان حضور طولانی‏مدت دارو بر سطح و کاهش دفعات مصرف به ویژه برای داروهایی با نیمه عمر کوتاه، آسان و بدون درد بودن مصرف و افزایش همراهی بیمار [1].

با وجود این مزایا پوست فقط توانسته است کمتر از ده داروی موجود را به روش سیستمی انتقال دهد. زیرا پوست انسان برای اغلب داروها نفوذناپذیر است. برای رفع این مشکل راهکارهای مختلفی استفاده می‏شود که در ادامه به آنها اشاره می گردد [1].

2- لایه ‏های پوست
پوست از سه لایه‏ اصلی تشکیل شده است (شکل 1):
• اپیدرم غیر زنده یا لایه‏ شاخی
سد اصلی نفوذ داروها که باعث محافظت پوست انسان در برابر خروج رطوبت و ورود ترکیبات سمی و میکروارگانیسم ها نیز می شود، لایه‏ شاخی (horny layer) پوست است که ضخامتی حدود 8-5 میکرومتر دارد. این لایه از کورنئوسیت ها (corneocytes) در داخل ماتریکسی از لیپید بین سلولی تشکیل شده است. این ساختار را به دیواری آجری (که آجرها همان کورنئوسیت ها و سیمان آن لیپیدها هستند)، تشبیه می کنند. لایه‏ شاخی میزان آب بسیار کمتری در مقایسه با لایه های زیرین پوست دارد.
اگرچه کورنئوسیت ها 85% ساختار لایه‏ شاخی را شامل می‏شوند اما 15% دیگر یعنی لیپیدها از اهمیت بیشتری برخوردارند و نقش سد را در برابر ورود مواد به ویژه ترکیبات آبدوست به پوست ایفا می نمایند [2و1].

شکل 1- ساختار پوست و لایه های آن [2]​

• اپیدرم زنده
در زیر لایه‏ شاخی، لایه‏ اپیدرم (با ضخامت 100- 50 میکرومتر) قرار می‏گیرد. این لایه از سلول‏های کراتینوسیتی (keratinocytes) تشکیل شده است. سلول‏های این لایه هرچه به سطح پوست حرکت کنند ویژگی‏های سلولهای لایه‏ی شاخی را بدست میآورند [2و1].
• درم
در زیر اپیدرم لایه‏ درم با ضخامت 2-1 میلی‏متر قرار دارد. در این لایه از پوست عروق خونی، اعصاب، غدد عرق و فولیکول های مو موجود هستند که در انتقال موادی نظیر داروها و مواد مغذی به داخل خون و بافت های زیرین پوست دخیل می‏باشند [2و1].

3- ویژگی‏های ذرات مناسب برای عبور از پوست
داروهای بکار برده شده روی پوست به دو منظور استفاده می‏شوند: گاه هدف، درمان موضعی بیماری¬های پوستی است که در این مورد باید دارو بر سطوح خارجی پوست نفوذ کند تا به محل اثر خود برسد. در چنین حالتی جذب سیستمی ناچیز و یا صفر است. در مقابل برخی مواقع هدف، رسیدن دارو به جریان خون است. برای این منظور دارو باید به درم برسد تا از این طریق به عروق خونی راه یابد [1].

برای عبور از پوست، ترکیبات باید وزنی حدود 0.6 کیلودالتون، حلالیت مناسب در روغن و آب و غلظت بالا داشته باشند. ضریب توزیع ترکیبات نیز باید بین 1 تا 3 باشد تا بهترین نفوذ را در داخل پوست نشان دهند [3].

4- مکانیسم‏های عبور ذرات از پوست
در شرایط طبیعی سه راه برای جذب مواد از پوست وجود دارد:
از درون سلول ها (transcellular)
از بین سلول ها (intercellular (paracellular))
و از خلال ضمائم پوست (transappendageal) (شکل 2).
راه عبور از خلال ضمائم شامل انتقال دارو از غدد عرقی (sweat glands) و یا فولیکول های مو و غدد سباسه است. به این راه ها مسیرهای انحرافی یا میانبر (shunt) نیز می‏گویند زیرا دیگر نیازی به عبور از مسیرهای معمولی پوست نیست. البته مسیرهای ضمائم پوست چندان اهمیتی ندارند زیرا حدود 0.1% کل سطح پوست را شامل می‏شوند. در نتیجه، عبور اغلب ترکیبات از مسیرهای سلولی انجام می‏پذیرد. راه عمده‏ نفوذ، از طریق روش intercellular است. از این رو روش های بهبود دارورسانی نیز بیشتر بر این روش انتقال متکی هستند [1].

شکل 2- راه های عبور ذرات از پوست [1]​

 

[P O U R I A]

5- راهکارهای غلبه بر سد پوست
در طی سال‏های گذشته محققان راهکارهای متعددی را برای بهبود عبور داروها از پوست ارائه نموده اند:
• روش های فیزیکی
Iontophoresis: شامل استفاده از جریان ضعیف درون یک الکترود است که در تماس با پوست قرار دارد و موجب بهبود نفوذ داروها و کاهش مقاومت پوست می‏شود.

Electroporation: شامل ایمپالس های الکتریکی با ولتاژ بالا است که در زمان کوتاهی بر پوست وارد شده و موجب ایجاد سوراخ های موقتی بر سطح پوست می‏گردد.

Sonophoresis: به معنای استفاده از انرژی فراصوت با فرکانس پایین برای تخریب موقت لایه‏ی چربی در پوست و ایجاد سوراخ های مایی برای عبور بهتر داروها است.

Micro-needles array: شامل از دست دادن موقتی سختی پوست تا زمانی است که خود پوست به¬طور طبیعی دوباره بازیابی و ترمیم شود [2].

• روش های شیمیایی
افزایش آبرسانی به پوست با استفاده از فرمولاسیون هایی مانند پمادها که مانع از دست رفتن آب از سطح پوست می‏شوند، یک نمونه از روش های شیمیایی برای بهبود دارورسانی به پوست است. نمونه ای دیگر استفاده از بهبوددهنده ها (enhancers) می‏باشد که شامل ترکیباتی نظیر آزون ها، الکل ها و اسیدهای چرب هستند و با کمک به تغییر ساختار پروتئینی غشا و یا افزایش انحلال دارو در پوست، موجب افزایش دارورسانی می‏گردند. مهم ترین عیب بهبوددهنده ها آن است که اغلب آنها موجب تحریک و ایجاد حساسیت در پوست و نیز آسیب به عملکرد طبیعی آن در طولانی‏مدت می‏شوند [2].
• سیستم های دارورسانی نوین
با کمک حامل‏های نانو می‏توان پایداری و بارگیری دارو را افزایش داد و امکان استفاده از داروهای آبدوست و آبگریز را فراهم کرد.

6- انواع نانوذرات بکار رفته در انتقال داروها از طریق پوست
• نانوذرات لیپیدی جامد (Solid lipid nanoparticles, SLNs)
ویژگی های اصلی این ساختارها پایداری فیزیکی، حفاظت داروی بارگیری شده از تخریب، هدف‏درمانی برای سلول های خاص و زیست تخریب‏پذیر بودن آنها است [4].
روش‏های ساخت این ذرات متفاوت است و شامل هموژنایز کردن داغ و سرد، میکروامولسیون، تبخیر حلال، امولسیون دوگانه و چند روش کمتر رایج دیگر می‏باشد که در مقالات دیگر به آنها اشاره شده است [4].
در بسیاری از مقالات از این ساختارها برای بارگیری داروهایی نظیر کلوتریمازول، ایزوترتینوئین، کورتون ها و ... استفاده شده است و نتایج حاصل در مجموع نشان دهنده‏ی افزایش حضور دارو در موضع، کاهش دفعات مصرف، کاهش عوارض جانبی نظیر التهاب و آزادسازی کنترل شده‏ی دارو می‏باشد [4و2].

با وجود آنکه SLNها توانایی بارگیری دارو را دارند اما محدودیت¬هایی نیز برای ورود به بازار دارویی خواهند داشت از جمله:

• محدودیت بارگیری دارو با توجه به محدودیت انحلال دارو در لیپید جامد
• بیرون راندن دارو بر اثر تبدیل لیپید به فرم پایدار آن
• غلظت کم ذرات در پراکندگی های مایی (از 1 تا حداکثر 30 درصد)

برای غلبه بر این محدودیت ها از حامل‏های جدیدی به نام NLC استفاده شد [5].
• حامل‏های لیپیدی با ساختار نانو (Nanostructured lipid carriers, NLCs)
تفاوت این ساختارها با SLN در آن است که احتمال کریستاله شدن این ذرات کمتر از SLN می‏باشد در نتیجه، یکی از معایب بزرگ ذکر شده برای SLN توسط NLC مرتفع گردیده است [1]. مفهوم NLC با کمک تبدیل لیپید به نانوذره و مفهوم SLN با تبدیل شدن لیپید مایع موجود در امولسیون روغن در آب به لیپید جامد شکل می گیرد. در NLC از مخلوط لیپید مایع و جامد استفاده می‏شود [5]. آزادسازی دارو از ساختارهای NLC توسط انتشار یا تخریب لیپید در بدن انجام می پذیرد. در مقالات پیشین به انواع شکل های SLN اشاره شد که شامل سه مدل زیر است:
(الف) ماتریکس همگن (homogeneous matrix) که اغلب توسط روش هموژنایز سرد ایجاد می‏شود.
(ب) پوسته‏ی غنی از دارو (drug-enriched shell) که توسط روش هموژنایز داغ ایجاد می‏گردد.
(ج) هسته‏ی غنی از دارو (drug-enriched core) نیز هنگامی ایجاد می‏شود که غلظت ماده‏ی مورد نظر (دارو) بالا و به نقطه‏ی اشباع نزدیک باشد. در این حالت در هنگام تبخیر حلال میزان محلولیت ماده کم شده و در مرکز ذره تجمع می‏یابد.
NLC نیز سه مدل ساختاری دارد:
(الف) مدل کریستال ناقص (imperfect crystal model): این مدل هنگامی که لیپیدهای جامد با تعداد کمی از روغن های مایع همراه می‏شوند، به‏دست می آید.
(ب) مدل آمورف (amorphous model): این مدل نیز هنگامی که از لیپیدهای خاص مانند ایزوپروپیل میریستات (isopropylmyristate) استفاده ‏شود حاصل می‏گردد زیرا این نوع لیپیدها نمی‏توانند بعد از هموژنایز و خنک شدن مجددا به ساختار کریستالی تبدیل شوند.
(ج) مدل چندگانه (multiple model): این مدل نیز هنگامی ایجاد می‏شود که مخلوط لیپیدهای مایع و جامد به صورتی است که میزان محلولیت لیپید جامد افزایش می یابد. از این ساختار برای بارگیری چندگانه‏ داروها استفاده می‏شود.

شکل 3- انواع مدل های بارگیری دارو در NLC و SLN از منبع [5]​

 

[P O U R I A]

• نانوذرات میسلی (Micellar nanoparticles, MNP)
در یک توضیح کلی، MNP یک نانوامولسیون چندفازی است. در یک سیستم MNP پنج ترکیب پایه وجود دارد: ماده‏ی دارویی حلال پایدارکننده روغن و محیط مایی. هنگامی که این ترکیبات با هم مخلوط شوند ماده‏ی فعال دارویی در یک یا چند قسمت می‏تواند قرار گیرد:
ذرات جامد
داخل میسل
در فاز روغنی
حل شده در محیط مایی یا حلال (شکل 4) [6].

شکل 4- انواع محل های قرارگیری دارو در داخل میسل ها [6]​

این ساختارها هم داروهای محلول در آب و هم داروهای کم محلول را بارگیری می‏کنند. بسته به ویژگی‏های فیزیکوشیمیایی دارو و دوز مورد نیاز، تا حدود 20 درصد بارگیری توسط این ساختارها گزارش شده است. حلال رایج در تهیه‏ی MNP اتانول است، گرچه از حلال‏های دیگری نظیر پروپیلن گلیکول، پلی اتیلن گلیکول های با وزن کم و متیل پیرولیدینون نیز استفاده می‏شود. فاز روغنی در حقیقت فاز داخلی امولسیون است که بسته به نوع دارو می‏توان از این فاز نیز برای افزایش انحلال دارو استفاده نمود. فاز مایی نیز معمولا آب یا بافر با pH معین است. جدول زیر به برخی از داروهایی که با کمک فرمولاسیون MNP تهیه شده اند، اشاره می‏ کند. ترکیبی با نام تجاری Estrasorb که حاوی داروی استرادیول است یک نمونه‏ تجاری شده از میسل های حاوی دارو است که برای هورمون‏درمانی از آن استفاده می‏شود. این فرمولاسیون موجب آزادسازی تدریجی دارو در بدن شده و در مقایسه با فرمولاسیون هایی نظیر ژل و قرص خوراکی استرادیول نیمه‏ عمر طولانی تری دارد [6].

جدول 1- برخی از داروهای بارگیری شده در ساختار میسل ها و فاز تحقیقاتی آنها [6]

​

• نانوذرات پلیمری
کاربرد این دسته از نانوذرات به اندازه‏ی نانوذرات لیپیدی مانند SLN و NLC نیست. پلیمرهای طبیعی مانند پروتئین ها و پلی ساکاریدها نیز چندان برای ساخت مورد توجه نیستند زیرا برای خلوص آنها مشکلاتی وجود دارد. به علاوه برای ساخت نانوذرات پلیمری گاه از فرآیندهایی استفاده می‏شود که باعث تخریب دارو می گردد [2].

اغلب پلیمرهای بکار رفته سنتزی هستند و بیشتر از polyalkylcyanoacrylates، poly(glycolic acid)، poly(lactic acid) یا کوپلیمرهای آنها مثل
poly(lactide-co-glycolide)استفاده می‏شود. با کمک این ساختارها می‏توان دارو را به‏عنوان یک مخزن در داخل نانوذرات پلیمری نگهداری کرد و از آنها برای انتقال دارو استفاده نمود [2].

یک نمونه‏ی استفاده‏ی پوستی از نانوذرات پلیمری تولید کرم های ضد آفتاب با این فناوری است. اکتیل متوکسی‏سینامات (octyl methoxycinnamate, OMC) با کمک پلیمرهایی نظیر سلولزاستات فتالات و پلی کاپرولاکتون به صورت نانوذرات درمی‏آید و موجب افزایش میزان ماندگاری و اثرگذاری ضد آفتاب می‏گردد [7].

در تحقیقی دیگر با کمک نانوذرات پلیمری حاوی پلیمر polycaprolactone-poly ethyleneglycol و داروی ماینوکسیدیل مقدار غلظت بافتی به میزان 1.5 برابر افزایش یافته است [6].
ساختارهای دیگری از نانوذرات مانند لیپوزوم ها نیز در حال تحقیق برای بارگیری داروها به منظور دارورسانی به پوست هستند.

7- عبور نانوذرات از پوست
در بسیاری از تحقیقات نشان داده شده است که ذراتی در حد 100 تا 200 نانومتر قابلیت عبور از پوست را ندارند. با توجه به آنکه اندازه‏ی منافذ پوست برای عبور بسیار کوچکتر است (در حدود 10 نانومتر) در نتیجه باید به فکر عوامل دیگری برای بهبود عبور نانوذرات به داخل پوست باشیم. البته ذرات یاد شده توانایی جذب از راه ضمائم پوستی نظیر فولیکول های مو را دارند.
یکی از این عوامل سورفاکتانت های استفاده شده در فرمولاسیون های نانوذرات مثل میسل ها است. سورفاکتانت ها می‏توانند به‏ عنوان بهبود دهنده عمل کرده و باعث افزایش نفوذ داروها به داخل پوست شوند [8].
به علاوه روشی دیگر برای عبور ذرات از سد پوست، میزان آب موجود در فرمولاسیون ها است که موجب ایجاد یک گرادیان آب از خلال لایه‏ شاخی و ورود ذرات به لایه های بعدی پوست می‏گردد [8].

بحث و نتیجه ‏گیری
موفقیت یک فرمولاسیون جدید بستگی به میزان انتقال دارو به بافت هدف مورد نظر به همراه عوارض کم و سهولت مصرف برای بیمار دارد. مصرف موضعی داروها دارای مزیت های زیادی نظیر کنترل آزادسازی دارو، همکاری بیشتر بیمار و سطح جذب بالا است. البته انتقال پوستی دارو نیازمند توجهات خاص به طبیعت و عملکرد محل اثر می‏باشد. باید به خاطر داشت که عملکرد اصلی پوست محافظت در برابر ورود مواد بیگانه است. در نتیجه ورود نانوذرات به پوست نیز مشکل خواهد بود. اما با بهینه‏ سازی فرمولاسیون های نانوذرات می‏توان باعث انتقال آنها به پوست و دارورسانی مناسب به بافت ها شد.

 

[P O U R I A]

جلسه 27 : اتوزوم (Ethosome) و کاربرد آن در دارورسانی پوستی

جلسه 27 : اتوزوم (Ethosome) و کاربرد آن در دارورسانی پوستی

اتوزوم ها حامل های داروئی غیرتهاجمی هستند که توانایی دارو رسانی به لایه های عمیق تر پوست (درمال) و یا گردش خون سیستمیک (ترانس درمال، بین جلدی) را دارا می باشند. این وزیکول ها نرم و قابل انعطاف بوده و با وجودی که سیستم پیچیده ای تصور می شوند، آماده سازی آنها بسیار ساده بوده و از ایمنی و اثربخشی بالائی برخوردارند و همین خصوصیات باعث گسترش کاربردهای آنها گردیده است. در این مقاله، مروری خواهیم داشت بر ترکیب و محتوای اتوزوم ها، نحوه ی آماده سازی و مکانیسم نفوذ دارو توسط اتوزوم ها و در نهایت روش های مختلفی که برای آنالیز وشناسایی اتوزوم ها به کار گرفته میشود.

 

[P O U R I A]

1.مقدمه
اتوزوم در واقع همان لیپوزوم میباشد که به مقدار بسیار ناچیز اصلاح شده است. این حامل ها توسط Touitou و همکارانش در سال 1997 توسعه یافتند. اتوزوم ها متشکل از فسفولیپید، الکل (اتانول و ایزوپروپیل الکل) با غلظت نسبتا زیاد (%45-20) و آب میباشند (شکل 1). اتوزوم ها می توانند مولکولهای داروئی با خصوصیات فیزیکوشیمیائی مختلف یعنی نوع هیدروفیل (آب دوست) ، لیپوفیل (چربی دوست) و یا آمفی فیل (دارای یک سر آب دوست ویک سرآب گریز) را بدام بیاندازند. محدوده ی سایز اتوزوم ها ممکن است بسیار متغیر بوده و از ده ها نانومتر تا چندین میکرون را شامل شود. غلظت بالای اتانول خصوصیات منحصر به فردی به اتوزوم بخشیده است، از جمله اینکه باعث نفوذ وزیکول به داخل لایه شاخی1 (خارجی ترین لایه ی پوست که در اپیدرم واقع شده و سد اصلی نفوذ داروها به لایه های زیرین محسوب می شود) می شود و همچنین غلظت بالای اتانول باعث میشود غشای لیپیدی اتوزوم ثبات معادل ولی فشردگی کمتری در مقایسه با وزیکول های رایج داشته باشد و همین خصوصیات ساختار قابل انعطافی در وزیکول به وجود آورده است که باعث بهبود توزیع دارو در لیپیدهای لایه شاخی می شود. اگر چه مکانیسم دقیق نفوذ اتوزوم در لایه های عمیق تر پوست هنوز روشن نشده است ولی تصور می شود اثر هم افزایی2 ترکیب فسفولیپیدها و غلظت بالای اتانول موجود در فرمولاسیون وزیکول، مسئول توزیع عمیق تر و نفوذ در لیپیدهای دو لایه ای پوست باشد [1و2].

شکل 1- نمای شماتیک اتوزوم [3]

​

2.مزایای دارورسانی اتوزومی
در مقایسه با سایر سیستم های دارورسانی درمال وترانس درمال، نفوذ تسهیل یافته تری از دارو از طریق پوست فراهم می شود.
انتقال مولکولهای درشت تر(پپتیدها،مولکولهای پروتئین) امکان پذیر میباشد.
در فرمولاسیون آن مواد اولیه غیرسمی به کار رفته است.
پذیرش بالای بیماران (داروهای اتوزومی در فرم ژل یا کرم تهیه میشوند).
سیستم اتوزومی غیرفعال، غیرتهاجمی و قابل تجاری سازی میباشد.
سیستم دارورسانی اتوزومی می تواند به طور گسترده در دارورسانی، دامپزشکی و وسایل آرایشی به کار گرفته شود [3].

3.ترکیب اتوزوم
سیستم اتوزومی محتوی فسفولیپیدها، الکل وآب میباشد. ساختار شیمیایی فسفولیپیدها متنوع بوده وشامل فسفاتیدیل کولین (PC)، فسفاتیدیل کولین هیدروژنه، فسفاتیدیل اتانول آمین (PE)، فسفاتیدیل گلیسیرول (PPG)، فسفاتیدیل اینوزیتول(PI) و... میباشد. الکل ممکن است شامل اتانول و ایزوپروپیل الکل باشد. علاوه بر این، رنگ ها یا پروب فلورسنت آمفی فیلیک مثل D-289، ردامین-123، فلورسن ایزوتیوسیانات (FITC) و6-کربوکسیل فلوروسنس اغلب به منظور مطالعه ی خصوصیات و در فازهای مطالعاتی به اتوزوم اضافه می گردد[4].

​

مواد به کاررفته درترکیب اتوزوم در جدول 1 نشان داده شده است.

نوع ترکیب	مثال	مورد استفاده
فسفولیپید	فسفولیپیدسویا،فسفولیپید تخم مرغ، دی پالمیتیل فسفاتیدیل کولین، دی ستیریل فسفاتیدیل کولین	ترکیب سازنده ی وزیکول
پلی گلیکول	پروپیلن گلیکول،ترانس کوتولRTM	تسهیل کننده ی نفوذ به پوست
الکل	ایزو پروپیل الکل،اتانول	نرم کننده ی غشای وزیکول، بعنوان تقویت کننده ی نفوذ
کلسترول	کلسترول	پایدارکننده ی غشای وزیکول
رنگ	ردامین-123،ردامین قرمز فلورسن ایزوتیوسیانات 6-کربوکسیل فلورسنس	جهت مطالعه ی خصوصیات
ناقل (vehicle)	Ð934کربوپول	به عنوان سازنده ی ژل

​

4- مکانیسم نفوذ دارو
چنین تصور میشود که اولین بخش از مکانیسم نفوذ مربوط به اثر اتانول باشد، به این صورت که برهمکنش اتانول با لیپیدهای بین سلولی سیالیت لیپیدها را افزایش داده و تراکم لیپیدهای چند لایه ای را کاهش می دهد. مرحله ی بعد به وسیله ی اثر اتوزوم اعمال می شود که شامل نفوذ به داخل لیپیدهای بین سلولی و باز کردن مسیرهای جدید به علت انعطاف پذیری و آمیخته شدن اتوزوم با لیپیدهای پوست می باشد. نفوذ اتوزوم هنوز به وضوح مشخص نشده است، اما احتمالا نفوذ داروئی در پی دو فاز اتفاق می افتد (شکل 2).

4-1- اثر اتانول
اتانول با سر قطبی مولکولهای لیپید واکنش می دهد، در نتیجه سختی لیپیدهای لایه شاخی پوست را کاهش داده و سیالیت آنها را افزایش می دهد.

4-2- اثر اتوزوم
سیالیت لیپید غشای سلول که به وسیله ی اتانول موجود در اتوزوم اتفاق می افتد، نفوذپذیری پوست را افزایش می دهد. به همین علت اتوزوم ها به راحتی تا نزدیکی لایه های عمقی پوست نفوذ می کنند و در آنجا با لیپیدهای پوست ادغام شده و دارو در داخل لیپیدهای عمقی پوست آزاد می شود.
​

​

شکل2 مکانیسم نفوذ دارو توسط اتوزوم - [2]​

​

​

 

[P O U R I A]

5- روشهای آماده سازی اتوزوم
اتوزوم ها توسط دو روش ساده و آسان روش گرم (شکل3) و روش سرد (شکل4) آماده میشوند.

5-1- روش گرم

در این روش فسفولیپید به وسیله ی گرم کردن در یک حمام آب در دمای ℃40 در آب پخش میشود تا یک محلول کلوئیدی به دست آید، در ظرف جداگانه ی دیگر اتانول و پروپیلن گلیکول مخلوط شده و تا ℃40 گرم می شوند، سپس دارو بستگی به محلولیتش در آب یا اتانول حل شده و اضافه می گردد، در مرحله ی بعد فاز آلی در فاز آبی پخش می شود. اندازه وزیکول اتوزوم آماده شده بااستفاده از روش های سونیکاسیون3 و اکستروژن4 به اندازه ی مطلوب کاهش داده میشود.

شکل3- مراحل کلی آماده سازی اتوزوم به روش گرم[4]

5-2- روش سرد
این روش به طور گسترده برای آماده سازی اتوزوم مورد استفاده قرار می گیرد. در این روش فسفولیپیدها، دارو وسایر مواد لیپیدی در دمای اتاق و در یک ظرف سربسته در اتانول حل شده و محکم هم زده می شود، پروپیلن گلیکول و سایر پلی گلیکول ها طی هم زدن اضافه شده و مخلوط تا دمای ℃30 گرم میشود. در یک ظرف جداگانه ی دیگری آب تا ℃30 گم شده و به مخلوط اضافه میشود و به مدت 5 دقیقه هم زده می شود

اندازه ی وزیکول اتوزوم آماده شده با استفاده از روشهای سونیکاسیون و اکستروژن به اندازه ی مطلوب کاهش داده می شود [4].

​

​

شکل4- مراحل کلی آماده سازی اتوزوم به روش سرد[4]


6- روش های مختلف شناسایی اتوزوم

6-1- شکل وزیکول (Vesicle shape)
اتوزوم ها توسط میکروسکوپ الکترونی نگاره (SEM) و میکروسکوپ الکترونی گذاره (TEM) به راحتی قابل مشاهده می باشند [1](شکل 5)

شکل5- تصویر (TEM) گرفته شده از اتوزوم، بزرگنمائی(x 80, 000)-​

​

6-2- اندازه وزیکول و توزیع اندازه (Vesicle Size and Size distributio)

اندازه و توزیع اندازه وزیکول ها با روش پراکندگی دینامیکی نور (DLS) تعیین می شود. محدوده ی اندازه ی وزیکول ها بین ده ها نانومتر تا چندین میکرون بوده که بسیار تحت تاثیر ترکیب اتوزوم میباشد. در محدوده ی غلظت اتانول %50-10 اندازه اتوزوم ها با افزایش غلظت اتانول کاهش می یابد (شکل 6). درشت ترین وزیکول ها با اندازه8± 235 نانومتر با محتوای الکلی %10 و کوچکترین وزیکول بااندازه5±91 نانومتر و محتوای الکلی %50 ارائه شده است .

شکل 6- اثر غلظت اتانول بر اندازه اتوزوم[5]

یک افزایش هشت تائی در غلظت فسفولیپید از 5/. تا4% افزایش چشمگیری در اندازه ی اتوزوم ها از5±128نانومتر به8±128نانومتر مشاهده شده است (شکل7) [5].



​

​

شکل 7. اثر غلظت فسفولیپید بر اندازه اتوزوم[ 5]​

​

​

​

​

​

​

​

 

[P O U R I A]

6-3- راندمان به دام انداختن دارو (Drug Entrapment Efficiency)
راندمان به دام انداختن دارو توسط اتوزوم را می توان با استفاده از روش اولتراسانتریفوکاسیون به دست آورد [3].

6-4- گنجایش داروئی (Drug content)
گنجایش داروئی اتوزوم ها بااستفاده از اسپکتروفتومتر UV-Visible سنجیده می شود و می توان با استفاده از روش کروماتوگرافی مایع (liquid chromatographic method) به صورت کمی بیان کرد].

6-5- مطالعه ی پایداری
پایداری وزیکول ها با ارزیابی اندازه و ساختار وزیکول در طول زمان تشخیص داده می شود. اندازه توسط روش پراکندگی دینامیکی نور (DLS3) وتغییر ساختار نیز توسط TEM قابل مشاهده می باشد[1].

6-6- مطالعه ی نفوذ پوستی
توانائی نفوذ اتوزوم های آماده شده به داخل لایه های پوستی با استفاده از میکروسکوپ CLSM (Confocal Laser Scanning Microscopy) قابل ارزیابی میباشد [1].

7- پایداری اتوزوم ها
• انتخاب مناسبی از ترکیب لیپید به نظر میرسد عامل مهمی در به دست آوردن ثبات پراکندگی اتوزوم4 به همراه خصوصیت مناسب داروئی و درمانی آن باشد. در مورد لیپوزوم ها پس از ذخیره سازی بسیاری از تغییرات مختلف می تواند رخ دهد.
• لیپوزوم ها تمایل دارند باهم جوش خورده و وزیکول های بزرگتری را تشکیل دهند و این، هم جوشی لیپوزوم ها در ذخیره سازی آنها یک مشکل مهم محسوب می شود که باعث نشت دارو از وزیکول می گردد.
• فقدان دافعه ی الکترواستاتیک به احتمال زیاد علت تجمع5 لیپوزوم های خنثی می باشد، ولی در مورد اتوزوم ها، اتانول باعث به وجود آمدن بار منفی وافزایش ثبات پراکندگی6 و جلوگیری از انباشتگی7 سیستم شده، درنتیجه ممکن است منجر به کاهش اندازه وزیکول گردد.
• افزایش غلظت اتانول از15 تا%45 به علت افزایش سیالیت غشا وزیکول راندمان به دام انداختن8 را افزایش می دهد.
• افزایش بیشتر در غلظت اتانول بالاتر از%45 احتمالا باعث نشت پذیری غشاء وزیکول می گردد، بنابراین راندمان به دام انداختن کاهش یافته و اتوزوم ها ناپایدار می گردند.
• فسفولیپیدهایی که حاوی اسیدهای چرب غیر اشباع هستند متحمل واکنش های اکسیداتیو (oxidative reactions) شده و محصولات واکنش باعث تغییرات نفوذپذیری اتوزوم دولایه ای می گردند.
• با افزودن آنتی اکسیدان ها نظیر α-توکوفرول (-tocopherol α) و با حفاظت چربی آماده شده از نور می توان تخریب اکسیداتیو چربی ها را به حداقل رسانید [2].

8- مطالعات مختلف مربوط به استفاده از اتوزومها به عنوان یک سیستم حامل
مطالعات مختلف با استفاده از فرمولاسیون اتوزومی نفوذپذیری پوستی بهتر داروها را نشان داده است. استفاده از اتوزوم ها به عنوان سیستم حامل برای دارورسانی سیستمیک و موضعی در جدول زیر به صورت خلاصه آورده شده است.

ردیف	دارو	هدف از دارورسانی اتوزومی	کاربرد
1	Azelaic acid(آزلائیک اسید)	بهبود رهش پایدار	درمان آکنه (جوش صورت وپوست)
2	DNA	بیان داخل سلولهای پوست	درمان اختلالات ژنتیکی
3	Diclofenac(دیکلوفناک)	به طور انتخابی هدف قرار دادن سلولها	ضد التهاب غیر استروئیدی
4	Erythromycin(اریترومایسین)	جذب بهتر سلولی	آنتی میکروب
5	Zidovudine (زیدوودین)	جذب بهتر سلولی	ضد ویروسHIV
6	Bacitracin (باسیتراسین)	جذب بهتر سلولی	آنتی باکتری
7	Insulin (انسولین)	ممانعت ازتجزیه معدی-روده ای	درمان دیابت
8	Trihexyphenidyl Hydrochloride(تری هگزی فنیدیل هیدروکلراید)	4.5بار موثرتر از لیپوزوم	درمان بیماری پارکینسون
9	Cannabidol (کانابیدول)	به علت فراهمی زیستی پایین	درمان روماتوئید
10	Acyclovir (آسیکلوویر)	به علت نفوذ ضعیف پوستی	درمان هرپس لبی
11	Enalaprilmaleate(انالاپریل مالئات)	فراهمی زیستی پایین عوارض جانبی عمده دراستفاده خوراکی	درمان افزایش فشار خون
12	Minoxidil (ماینوکسیدیل)	هدف قرار دادن پیلوسباسئوس افزایش تجمع در پوست	درمان طاسی
13	Ammonium glycyrrhizinate(آمونیوم گلیسریزینات)	به علت نفوذ ضعیف پوستی فراهمی زیستی پایین	درمان التهاب مبتنی بر بیماریهای پوستی
14	Fluconazole (فلوکونازول)	به علت نفوذ ضعیف پوستی	درمان کاندیدیازیس (candidiasis)
15	Methotrexate(متوترکسات)	به علت نفوذ ضعیف پوستی	درمان پسوریازیس(psoriasis)
16	Salbutamol(سالبوتامول)	تسهیل دارورسانی از راه پوست	ضد آسم
17	پروتئین وپپتیدها	مولکولهای درشت	غلبه برمشکلات مرتبط با دارو رسانی دهانی

بحث ونتیجه گیری
ابداع اتوزوم ها فضای جدیدی را در تحقیق روش وزیکولی به منظور دارورسانی پوستی آغاز کرده است، این وزیکول ها به صورت قابل توجهی بر لایه ی اپیدرم پوست که به عنوان فاکتور اصلی محدود کننده ی نفوذ داروئی میباشد فائق می آیند در نتیجه می توانند داروها را درلایه های عمیق تر پوست و درنهایت گردش خون سیستمیک توزیع کنند. اتوزوم ها فرصت مناسبی را جهت دارورسانی مولکولهای درشت مثل پپتیدها و پروتئین ها فراهم می کنند و چون به فرم نیمه جامد (ژل یا کرم) تهیه می شوند به راحتی توسط بیماران پذیرفته می شوند. این مولکولها کاربردهای مختلفی در حیطه ی داروسازی، دامپزشکی و لوازم آرایشی فراهم می کنند.

 

[P O U R I A]

جلسه 28 : لایه هیدروکسیدهای مضاعف و کاربرد در دارورسانی

جلسه 28 : لایه هیدروکسیدهای مضاعف و کاربرد در دارورسانی

ترکیب مواد لایه ای دوبعدی و تکنیک میان لایه سازی دوران تازه ای در توسعه نانوهیبریدها ایجاد کرده است. لایه هیدروکسیدهای مضاعف، (Layered double hydroxides =LDH) موادی معدنی و ساخته شده با بار مثبت و از لایه هایی از نوع brucite (بروسیتها: مواد معدنی شامل هیدروکسیدمنیزیم آبدار و به رنگهای سفید، خاکستری و سبزرنگ) و مخلوط هیدروکسیدهای فلزی، تشکیل می شوند. چون بیشتر بیو مولکولها دارای بار منفی هستند، می توانند در فواصل LDHs قرار بگیرند. انواعی از داروها نیز میتوانند با LDHs به منظور رهایش کنترل شد، حمل شوند.