Серебряные наночастицы как носители противораковых препаратов для эффективного целенаправленного воздействия на раковые клетки

Традиционными терапевтическими стратегиями, используемыми при лечении рака, являются химиотерапия, хирургическое вмешательство и лучевая терапия. Эти методы лечения используются регулярно в зависимости от патологической стадии и клинических признаков заболевания. Несмотря на достижения в протоколах лечения, долгосрочная выживаемость пациентов низкая, а частота побочных эффектов химиотерапии высока. Часто препараты, используемые в химиотерапии, плохо растворяются в воде. Гидрофобные препараты обладают пониженной биосовместимостью, поэтому для достижения терапевтических концентраций их необходимо назначать в более высоких дозах. Кроме того, низкая гидрорастворимость приводит к снижению биодоступности лекарственного средства и высокой системной токсичности. Кроме того, химиотерапевтические препараты, как правило, малоспецифичны и наносят значительный вред здоровым тканям и, как следствие, вызывают побочные реакции.

Нанотехнологии включают в себя широкую междисциплинарную область, которая за последнее десятилетие очень быстро развивалась во всем мире. Слово «наночастица» происходит от греческого слова «нанос», что означает «карликовая» частица. Приставка «нано» означает «одна миллиардная». Согласно стандарту наночастица — это частица, размер которой составляет от 1 до 100 нм.

Наночастицы серебра (AgNP) обладают собственными антибактериальными и противораковыми свойствами благодаря нескольким механизмам, например, за счет ионов серебра или образования радикальных частиц, высвобождаемых и образующихся соответственно после того, как AgNP поглощаются живыми клетками или бактериями, что вызывает дерегуляцию важных клеточных механизмов, и в последствии приводит к усугублению клеточного повреждения и смерти. Так, в настоящее время AgNP уже используются в качестве пропитки в антисептических медицинских повязках и пищевых контейнерах.

Возможность сопряжения противораковых свойств AgNP с фармакологическим действием противораковых препаратов может стать ответом на лечение опухолей, которые через некоторое время перестают реагировать на химиотерапию или лучевую терапию. Учитывая возможность использования AgNP для доставки противораковых препаратов к месту опухоли, а AgNP высвобождают лекарство «in situ» и начинают действовать против раковых клеток после поглощения клетками, это представляет собой многообещающий подход к лечению рака. рак. Таким образом, в данном обзоре будет проанализировано использование AgNP как систем одновременной адресной доставки лекарств, в частности противораковых препаратов.

Наноносители для доставки лекарств.

Пероральный и инъекционный способы введения лекарственных средств являются наиболее распространенными способами введения лекарственных средств посредством традиционных препаратов, таких как растворы, эмульсии, суспензии и твердые фармацевтические формы (таблетки, капсулы и т. д.). Однако в некоторых случаях эти препараты могут иметь ограничения, а именно пониженную эффективность из-за того, что лекарству трудно достичь исключительно своего конкретного места действия, циркулируя по всему организму и воздействуя как на нездоровые, так и на здоровые клетки, что может вызывать серьезные побочные эффекты.

В настоящее время нанотехнологии позволили достичь необычайного прогресса в транспортировке и высвобождении лекарств в определенных целевых местах живых организмов, а также в определенное время (контроль времени высвобождения лекарств). Разработка наносистем, настроенных на высвобождение лекарства в определенном целевом месте, зачастую позволяет снизить некоторые побочные эффекты и токсичность переносимого лекарства. В настоящее время исследуются несколько наноносителей, в том числе органические (липосомы, дендримеры, мицеллы и др.) и неорганические наночастицы (НЧ), такие как магнитные, серебряные НЧ, золотые НЧ, квантовые точки и т. д. Помимо органических и неорганических, среди НЧ существуют также наночастицы гибридной природы, например НЧ с неорганическим ядром, окруженным органическим материалом

Система адресной доставки лекарства должна позволять контролировать судьбу лекарства в организме, защищая клетки и ткани, не являющиеся мишенью терапии. Наноносители этих препаратов наделены оптимизированными и четко определенными физическими, химическими и биологическими свойствами, позволяющими эффективно улучшить их клеточное усвоение или лекарство по отношению к более крупным молекулярным структурам. Кроме того, возможность контролировать размер, поверхностный заряд и химию поверхности наночастиц, действующих в качестве носителей, а также высвобождение предварительно загруженных лекарств в определенном месте позволяет преодолеть другие ограничения традиционных методов лечения, а именно необходимость для более высоких дозировок, низкой биодоступности и химической нестабильности вводимого препарата. Если наноносители будут разработаны и произведены так, чтобы успешно накапливаться на мишени, частота системных побочных эффектов будет ниже, а терапевтическая эффективность будет выше. В настоящее время производство наночастиц с заранее заданными физико-химическими свойствами позволило адаптировать наночастицы для доставки лекарств к конкретному раку и к различным типам противораковых препаратов, поскольку каждый тип рака имеет уникальные биологические проявления.

Наночастицы серебра.

Наночастицы металлов, таких как НЧ серебра, золота и платины, обычно имеют небольшой размер, около 50 нм, и имеют большую площадь поверхности. Они обладают способностью пересекать капилляры в тканях и клетках благодаря своему уменьшенному размеру. Большая площадь поверхности, которую они обеспечивают, вместе с возможностью химической модификации их поверхности (настраиваемая химия поверхности) позволяют им переносить разумное количество лекарств.

Наночастицы серебра были широко изучены и признаны полезными инструментами в терапии, поскольку они имеют высокое соотношение поверхность/объем, простоту синтеза, настраиваемую химию поверхности и функционализацию поверхности, а также хорошее проникновение и отслеживаемость в организме. Несмотря на то, что AgNP широко применяются в исследованиях in vitro с использованием различных моделей раковых клеток (из-за их собственного противоракового эффекта), использование AgNP в сочетании с противораковыми фармацевтическими препаратами было целью некоторых недавних научных исследований, направленных на повышение противоопухолевой эффективности. , особенно при синергическом использовании с природными противораковыми продуктами, используемыми при их синтезе (подходы зеленой химии).

Размер НЧ является одним из факторов, используемых для прогнозирования времени циркуляции внутри живых организмов. В здоровых тканях наночастицы удаляются из кровообращения системой клубочковой фильтрации (НЧ диаметром менее 20 нм быстро выводятся почками), а НЧ диаметром более 200 нм легко выводятся из ретикулоэндотелиальной системы (РЭС). После системного введения НЧ могут накапливаться в селезенке за счет механической фильтрации и затем выводиться РЭС. Основным механизмом удаления РЭС является эндоцитоз. Взаимодействие макрофагов с мишенями, такими как AgNP, зависит от их размера. Приблизительно от 100 до 200 нм считается идеальным размером наноносителей, но исследования также показали, что диаметр наночастиц ~ 50 нм продлевает системный кровоток и предотвращает непреднамеренное выведение, поскольку они достаточно велики, чтобы предотвратить фильтрацию в селезенке и поглощение в печени. Частицы диаметром менее 5 нм быстро выводятся из кровообращения, например, посредством почечного клиренса. Однако частицы диаметром более 15 нм накапливаются в ряде органов, а именно в печени, селезенке и костном мозге. Кроме того, меньший размер наночастиц способствует увеличению площади поверхности, растворимости, дисперсии, скорости растворения и пероральной биодоступности препарата.

Противораковые препараты, связанные с наночастицами серебра.

Благодаря своим исключительным характеристикам наночастицы серебра могут стать инновационным подходом к лечению рака в двух аспектах: они обнаруживают внутренние противораковые свойства и могут использоваться в качестве носителей противораковых лекарств, обеспечивая двойное лечение. Что касается последнего подхода, транспортные системы имеют много преимуществ перед свободными противораковыми веществами, о которых упоминалось ранее. В дополнение к уже перечисленным преимуществам существует тот факт, что серебро само по себе обладает противораковой активностью.

Противораковыми препаратами, способными связываться с наночастицами серебра, были метотрексат, доксорубицин, алендронат, эпирубицин, паклитаксел, иматиниб и гемцитабин.

Выводы

Наночастицы серебра могут быть очень полезны при транспортировке противораковых лекарств, преодолевая некоторые трудности традиционных методов лечения. Наночастицы серебра могут оказывать синергетический эффект с противораковыми препаратами, позволяя использовать более низкие дозы. Следовательно, эти наноносители также обеспечивают меньшую токсичность для здоровых клеток, потенциально уменьшая побочные эффекты, вызываемые противораковыми агентами. Более того, эффект ЭПР и активное нацеливание также могут способствовать большей селективности в отношении опухолей. Однако серебро не используется широко в наносистемах доставки лекарств, поскольку существуют некоторые опасения относительно его токсичности и стабильности. Вместо этого его заменяют золотом или другими наноматериалами, например липосомами.

Ожидается, что в ближайшие годы эта область исследований будет расширена за счет большего разнообразия используемых противораковых препаратов и более глубоких знаний о поведении наносистем in vivo с точки зрения абсорбции, распределения, метаболизма, выведения и т. д. и токсичность.

Оригинал статьи можно прочитать тут www.mdpi.com