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审查
,卷:10(5)

纳米技术作为大脑靶向药物输送系统

*通信:
Nishikant D印度马哈拉施特拉邦那格浦尔市那格浦尔市RTM那格浦尔大学shrmati Kishoritai Bhoyar药学院药理学学系
电话:919960228657;电子邮件: (电子邮件保护)

收到:2016年7月10日;接受:2016年8月10日;发表:2016年8月18日

引用:王志刚,王志刚,等。纳米技术作为目标药物输送系统到大脑。纳米科学纳米技术,2016;10(5):104

摘要

改善药物对中枢神经系统(CNS)的作用将受到技术的限制。的药物由于缺乏药物靶向的功能平台,大颗粒药物无法输送到大脑。全世界大约有15亿人正在经历不同类型的神经系统疾病。为了克服这一问题,制药创新正在推进纳米颗粒的生产。纳米药物的合理应用是控制中枢神经系统疾病的重要途径之一。纳米颗粒是大小在1纳米到100纳米之间的颗粒。纳米技术是可以想象的药物穿过血脑屏障(BBB)的特定组织位置。各种纳米颗粒可用于治疗中枢神经系统疾病。这些是聚合物纳米颗粒,固体脂质纳米颗粒,脂质纳米颗粒等等。

关键字

纳米药物;有针对性的药物输送系统;血脑屏障;神经障碍。

简介

一个多世纪以来,中枢神经系统药物的发展是由技术驱动的,重点是大分子药物的输送,如抗菌药物、反义药物和重组蛋白。然而,由于缺乏中枢神经系统作用的功能平台药物由于聚焦分子较大,药物无法输送到大脑,从而无法达到完整的治疗效果药物无法实现[12].为了解决这一问题,最前沿的药物创新生产纳米颗粒。纳米颗粒是大小在1纳米到100纳米之间的颗粒。在纳米技术;分子的特征是一个小的转运体,它承载着关于它的载体和性质的所有单元。粒子可根据直径进一步分类[3.4].纳米颗粒体积小,流动性好,可提高穿透血脑屏障(BBB)的能力,专注于药物输送框架。全世界大约有15亿人患有不同类型的神经疾病,比如脑膜炎、脑炎、神经退行性疾病,比如阿尔茨海默病、帕金森病和肿瘤,多形性成胶质细胞瘤5-8].

因此,有效和有针对性的治疗是患者的强烈需求。如不采取有效措施,预计到2020年,患有中枢神经系统疾病的人数将约为19亿。[9].研究人员一直在开发新技术来解决这个问题。纳米技术赋予了纳米医学,另外它正在更好地影响增强中枢神经系统的问题。纳米医学,即将纳米技术应用于医疗服务,为推进恢复性药物治疗、快速诊断、成像、药物转运和组织变性提供了不可思议的保证。纳米材料和纳米器件现已获得临床批准,不同的产品正在临床试验中进行评估[10].在中枢神经系统靶向药物治疗中,纳米颗粒系统提供了更好的诊断和治疗化合物的渗透,与传统药物相比,降低了危险。通过利用纳米技术,可以想象通过血脑屏障将药物输送到目标组织,以可控的速度输送药物,并避免降解过程。降低对周围器官的毒性和生物降解性也可以通过这些系统来完成。许多治疗性化合物在水溶液中不溶或完全不溶。这些药物给口服或父母运输它们带来了困难,然而,通过纳米颗粒创新,这些药物可以具有巨大的优势。通过处理肝脏代谢系统和直接集中大脑,可以更有效地利用药物[11].有针对性的药物输送是聚合的方法吗药物在相对于身体其他部位的特定部位。这提高了疗效,减少了不良症状。药物靶向是指将药物运送到受体或器官或身体其他特定的需要的部位,只运送药物。在这篇综述文章中,我们试图强调纳米颗粒如何作为一个靶标穿过血脑屏障药物输送系统(12].

血脑屏障

血脑屏障(BBB)是一种选择性渗透的屏障,将流动的血液与脑细胞外液隔离开来。血脑屏障由单层极化内皮细胞组成细胞(EC)与复杂紧密连接(TJ)相关。它是一致的拉链一样紧密连接内皮细胞层。这些紧密连接(TJ)完全受阻,粘附连接(200 Å) [1314].由于这个原因,这些紧密的内皮连接比其他狭窄的内皮连接紧密大约100倍。这些紧密连接的结构在20世纪60年代首次确定。TJ增加的电阻使物质进入大脑的细胞旁运动紧张。粘附结蛋白的作用与TJ蛋白相同。星形胶质细胞(胶质细胞)在细胞外基质中包裹血管,并在EC上撞击运输[15-18].问题一旦出现在角色星形胶质细胞在BBB。目前已知相邻的星形胶质细胞之间有20纳米的缝隙。脑髓顶端EC层的p -糖蛋白(P-gp)从大脑流入循环系统的物质(图1).脚部突出星形胶质细胞构建一个包含血管的复杂系统,这种邻近细胞的联系在诱导和支持阻碍特性方面是必不可少的。神经元向小动脉平滑肌的轴突投射含有血管活性神经递质和控制局部脑血。

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图1:p -糖蛋白在血脑屏障[21]中的定位和活性。

血脑屏障的主要功能是保护大脑,使其与循环系统中可能存在的破坏性毒素隔离。血脑屏障允许水、某些气体和脂质溶剂分子的被动运输扩散1920.].

血脑屏障有效地保护大脑免受许多常规细菌疾病的侵害。沿着这些路线,大脑污染是非常罕见的。然而,由于抗体太大而无法穿过血脑屏障,因此发生的脑部疾病很严重,治疗起来也很复杂。病毒然而,有效地穿过血脑屏障,将自己与循环免疫细胞结合。血脑屏障表达某些酶,如肽酶,以及几种胞质酶和外排p-糖蛋白系统艾滋病流出的药物从内皮细胞细胞回到血液中,有助于进一步保护大脑微环境[2223].因此血脑屏障通常是决定恢复性药物扩散到大脑的速率限制成分。

血脑屏障是一个动态的生物实体,其活跃的代谢系统和载体介导的转运。通过心血管系统向中枢神经系统的药物运输经常受到相当大的障碍的阻碍,即血脑屏障和血脑脊液屏障(BCB) [24-27].血脑屏障限制了血液的跨细胞和细胞旁通道细胞和分子从体循环进入中枢神经系统,反之亦然。亲水颗粒的跨细胞转运受到限制,因为a滤泡率,a到很大程度胞浆作用,atp限制盒(ABC)家族的动态外排膜泵的连接,例如p -糖蛋白,以及高代谢作用(胞浆化合物和转运蛋白)[28].紧密连接内皮细胞结果反式内皮电阻高达1500 Ω.cm2到2000年Ω.cm2对比3 Ω.cm2致33 Ω.cm2其他组织,减少了在另一个器官中看到的以液体为基础的细胞旁分散[29-31].

靶向大脑的纳米颗粒药物

神经系统疾病是导致死亡的重要原因,占全世界总死亡人数的12% [32].在神经系统疾病中,阿尔茨海默据估计,2005年,在高收入国家,不同的痴呆症占总死亡人数的2.84%,而脑血管疾病占总死亡人数的8%左右[33].

在上述能力中,纳米颗粒如果有效地穿过血脑屏障(BBB),就可以有效地聚焦到大脑,并且它将是脂溶性的,在大多数情况下是动态的,而不是被动的扩散34-36].应该指出的是,NPs是测量在1纳米和100纳米左右的物品,就传输和性能而言,它们在所有单位都有效。通过这种方式,纳米疗法是将全球中枢神经系统疾病的死亡率降至最低的必要治疗方法之一[3738].

纳米粒子的药物浓度在血脑屏障细胞内部或管腔表面扩大,在血液和大脑之间建立了一个局部的高浓度梯度,高于系统给予免费药物后的实际浓度梯度,然后应该支持改进的被动扩散药物[39-42].在说明方面,这一工作可以通过将功能化的NPs整合到目标大脑细长内皮细胞而得到认可。这一特征可以采取后或不采取他们的后续摄取从集中细胞43].通过进入中枢神经系统,纳米颗粒携带药物。这一分配可以被认为是增强脑薄内皮细胞的NPs聚焦细胞以及它们随后的跨细胞进入血脑屏障[44-47].

药物靶向大脑的障碍

在上面这篇文章中,我们清楚地了解到小分子迅速穿过血脑屏障。在任何情况下,实际上,每个小分子中只有不到2%的小分子能轻松穿过血脑屏障。在综合恢复化学(CMC)数据库中,有>7000个药物只有5%的药物可以治疗中枢神经系统疾病[48].据研究,100%的大分子药物和98%的小分子药物药物不要越过BBB。要使小分子药物以临界量通过血脑屏障,该分子必须具备两个必要的品质,如分子质量必须低于400da和高脂质偿付能力[49-51].由于这些原因,药物研究人员关注的大脑药物变得更加麻烦。如何提高脑靶向给药能力,最大限度地减少中枢神经系统疾病的发生,是目前世界各国制药机构面临的一个极其困难的问题。

靶向大脑的纳米颗粒类型

脂质纳米颗粒

脂质体:脂质体最初描述于1965年,是已建立的药物和基因传递载体,临床证实其充足性和一些经济上可获得的认可临床配方[5253].脂质体是人造的球形小泡,可由胆固醇和天然无毒磷脂制成。由于它们的大小和疏水性和亲水性(除了生物相容性),脂质体是否有前景的药物输送框架脂质体是第一代纳米颗粒药物递送框架,由一个或多个由两亲性脂质制成的囊泡双分子层(片层)构成,划定内部流体室。脂质体已经在很大程度上用于大脑药物的获取,用于脑缺血的治疗,用于阿片类药物的运输以及大脑肿瘤[54].脂质体可以捕获疏水和亲水分子,与捕获混合物的衰变保持战略距离,并在指定的目标处释放。鉴于它们的生物相容性,生物降解性,毒性,弯捕既亲水进一步,亲脂性药物和解缠部位的特定药物输送肿瘤组织(55].

阳离子脂质体:阳离子脂质体含有正电荷的脂质已被生产出来,并首先用作转染载体,将遗传物质(DNA)运输到细胞中,保持对溶酶体消化的战略预防。阳离子脂质体利用bolaphiles,其中包含亲水基团包围疏水链,以加强包含药物的纳米囊泡的限制。bolaamphiphiles或bolaamphiphiles可以穿过血脑屏障,并允许药物在有控制的情况下释放到目标部位[56].

固体脂质纳米颗粒(SLNs):这些是稳定的脂质基纳米载体,具有强疏水脂质中心,药物可以分散在其中。它们是由生物相容性的脂类,如脂肪酸、甘油三酯或蜡。总的来说,它们很小,可以穿过紧密的内皮细胞细胞血脑屏障和脱离网状内皮系统(RES) [5758].高压均质或微乳化可用于纳米颗粒的制备。此外,用聚乙二醇(PEG)对固体脂质纳米颗粒表面进行功能化可导致血脑屏障孔隙率的扩大。sln的优点是控制释放合并的药物治疗可以在几周内完成。此外,还有一个程度的药物靶向通过涂层或连接图例。由于它们的小分子大小,它们可以毫不费力地穿过肝脏和脾脏[59].

聚合物纳米粒子

聚合物纳米粒子:在最近的十年中,聚合物纳米颗粒在靶向药物分子到大脑方面引起了科学家的注意。高分子纳米颗粒是由天然或合成聚合物制成的纳米级转运体(1纳米至1000纳米),药物可在其中以固态或溶液状态堆叠,或吸附或化学连接到表面[60].目前,聚合物纳米颗粒的利用是最令人鼓舞的方法之一的中枢神经系统药物运输。顾名思义,聚合物纳米颗粒是由聚合物制成的纳米颗粒。最流行的是聚乳酸(PLA),聚糖colides (PGA),聚(乳酸-共糖colides) (PLGA),聚酸酐,聚氰丙烯酸酯和聚己内酯。不考虑对不同制造和半工程聚合物的改进,此外还可以使用常规聚合物,例如壳聚糖。纳米颗粒可以从预成型中合成聚合物或在聚合过程中由单体合成,如由于氰基丙烯酸烷基酯[61].

纳米球或纳米胶囊可以被编排,其结果结构服从于在组装中使用的创新。纳米球是药物分散在其中的厚聚合物框架,而纳米胶囊是由聚合物外壳包围的流体中心。包括单体聚合在内的大多数程序都是将单体膨胀成乳液的分散相、反向微乳液或分解成不可溶解的聚合物[62].最后,提出了用人造聚合物排列纳米颗粒的两种主要方法。主要方案的假设是在聚合物的水不混溶有机溶液乳化后,在含有表面活性剂的水相中,然后通过溶剂蒸发。第二种方法是在聚合物沉淀后,在聚合物的非溶剂膨胀后[63].

陈等人。[33的研究表明,聚合物纳米颗粒是大脑的合适输送系统。他们已经绘制了不同的系统,用于纳米颗粒被大脑吸收药物[64].这些包括:

•脑血管的维护升级,在毛细血管壁上吸附,在血脑屏障上产生高浓度梯度。

•由于纳米颗粒的存在,紧密连接开放。

•纳米颗粒通过内皮细胞的胞吞作用。

聚合物纳米颗粒的兴趣点是通过大量的策略轻松有效地增加任何挥发性药物制剂的稳定性,将更高浓度的药物化合物传递到目标位点。

聚合物胶束:聚合物胶束是聚合物颗粒的纳米水分散基团,是光动力治疗药物的理想纳米载体。与光敏剂一起,氧化铁纳米颗粒被封装在纳米载体内,这使得它们能够对外部施加的磁场做出反应。这是磁引导的药物输送是否允许使用较低浓度的药物来提供治疗剂量,显著减少PDT的量药物在正常组织中积累。光动力疗法(PDT)是一种治疗浅表肿瘤的新型治疗技术。在该疗法中,光敏剂用于恶性细胞的光化学照射。通过壳链和芯链之间的交联可以提高稳定性。聚合物胶束的另一个站得住的特征是可能使它们对外界刺激(pH值、光、温度、超声波等)作出反应[65].

树枝状分子:树状大分子是一种被拉伸的聚合物,有助于树的结构。树突状分子有规则地围绕中心对称,当适当地扩大时,它在水中有规则地拥抱一个球状的三维形态。树状大分子展示了一个深度扩展的3D工程,包含一个启动器中心,几个由重散列单元组成的内部层,以及各种动态表面终端聚集[66-68].树突状大分子的分支和表面聚集随着树突状大分子的生成(G)呈指数增长,而树突状大分子之间的距离随着生成增加约1nm。

树突分子的一些有趣之处包括它们的扩散结构和对表面有用性的控制,使它们成为对大脑进行多种药物治疗的显著载体;它们有很高的堆叠限制毒性。它们的使用障碍包括组装的高成本和评估引入树状分子的长期人类福祉结果的要求在活的有机体内67-72].

结论

在上述讨论中,假定纳米技术的形成是为了运输药物通过血脑屏障进入大脑肿瘤以及不同的中枢神经系统疾病治疗。目前有许多药物被用作纳米药物,它们的组织过程和使用利用。NPs为药物传输提供了临床兴趣点,例如,减少药物测量,最小化反应,延长药物半衰期,以及改善药物在血脑屏障中的跨越的可能性。通过这种方式,纳米医学的重点是减少全世界的中枢神经系统疾病。

参考文献

谷歌学者引证报告
引用数:113

纳米科学与纳米技术:一份印度期刊根据谷歌学者报告获得113次引用

编入索引中

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