Populasi yang menua, harapan yang tinggi untuk kualitas hidup yang lebih baik dan perubahan gaya hidup masyarakat Eropa panggilan untuk perbaikan, perawatan kesehatan yang lebih efisien dan terjangkau. Nanoteknologi dapat menawarkan resolusi yang mengesankan, ketika diterapkan pada tantangan medis seperti kanker, diabetes, Parkinson atau penyakit Alzheimer, masalah kardiovaskular, penyakit inflamasi atau infeksi. Para ahli dari tingkat tertinggi dari pusat penelitian industri, dan akademisi bersidang untuk mempersiapkan visi ini mengenai prioritas penelitian mendatang di nano. Sebuah kesimpulan utama adalah rekomendasi untuk membentuk Platform Teknologi Eropa pada nano dirancang untuk memperkuat Eropa 'S kompetitif posisi dan meningkatkan kualitas hidup dan perawatan kesehatan warganya. Artikel ini telah diekstraksi dari visi kertas "Platform Teknologi Eropa di nano - Nanoteknologi untuk Kesehatan" yang diproduksi oleh Komisi Eropa. Target Obat Pengiriman dan Release Pengenalan Kemajuan sangat lambat dalam pengobatan penyakit berat telah menyebabkan adopsi pendekatan multidisiplin untuk pengiriman target dan pelepasan obat, didukung oleh nanosains dan nanoteknologi. Sistem pengiriman baru obat (DDS) menggabungkan ilmu polimer, farmasi, kimia dan biologi molekular bioconjugate. Tujuannya adalah untuk kontrol yang lebih baik farmakokinetik obat, farmakodinamik, non-spesifik toksisitas, imunogenisitas dan biorecognition sistem dalam upaya untuk meningkatkan keberhasilan. Pengiriman obat dan sistem penargetan dalam pengembangan bertujuan untuk meminimalkan degradasi obat dan kerugian, mencegah efek samping yang berbahaya dan meningkatkan ketersediaan obat di lokasi penyakit. Pembawa obat termasuk mikro dan nanopartikel, mikro dan nanocapsules, lipoprotein, liposom, dan misel, yang dapat direkayasa untuk perlahan-lahan menurunkan, bereaksi terhadap rangsangan dan spesifik lokasi. Mekanisme penargetan juga bisa secara pasif atau aktif. Sebuah contoh dari penargetan pasif adalah akumulasi preferensial dari agen kemoterapi pada tumor padat sebagai akibat dari perbedaan dalam vaskularisasi jaringan tumor dibandingkan dengan jaringan sehat. Penargetan aktif melibatkan 'dekorasi' kimia dari permukaan pembawa obat dengan molekul yang memungkinkan mereka untuk secara selektif melekat pada sel yang sakit. Pelepasan terkontrol obat juga penting untuk keberhasilan terapi. Pelepasan terkontrol dapat dipertahankan atau berdenyut. Berkelanjutan (atau kontinyu) pelepasan obat melibatkan polimer yang melepaskan obat pada tingkat yang terkendali, dengan difusi dari polimer atau oleh degradasi dari polimer dari waktu ke waktu. Rilis berdenyut sering disukai, karena erat meniru cara dengan mana tubuh secara alami memproduksi hormon seperti insulin. Hal ini dicapai dengan menggunakan obat-membawa polimer yang merespon rangsangan tertentu (misalnya paparan terhadap cahaya, perubahan pH atau suhu). Lain pendekatan berbasis nano untuk pemberian obat difokuskan pada menyeberangi penghalang fisik tertentu, seperti penghalang darah-otak, atau pada menemukan rute alternatif dan dapat diterima untuk pengiriman generasi baru obat berbasis protein selain melalui gastro- saluran usus, di mana degradasi dapat terjadi. Nanosains dan nanoteknologi dengan demikian dasar teknik pengiriman inovatif yang menawarkan potensi manfaat besar untuk pasien dan pasar baru untuk perusahaan pengiriman farmasi dan obat. Selama lebih dari 20 tahun, para peneliti di Eropa telah menggunakan teknologi nano sebagai dasar perbaikan besar dalam pemberian obat dan penargetan dan Eropa sekarang juga ditempatkan untuk membangun tubuh pengetahuan ini. Sistem Pengiriman Obat Obat Operator Sebuah sistem pembawa obat yang sukses perlu menunjukkan loading obat yang optimal dan properti rilis, rak hidup panjang dan toksisitas rendah. Sistem koloid, seperti misel, vesikel solusi dan dispersi kristal cair, serta dispersi nanopartikel yang terdiri dari partikel kecil dari 10-400 berdiameter nm menunjukkan janji besar sebagai pembawa dalam sistem pengiriman obat. Misel Obat dapat terjebak dalam inti misel dan diangkut pada konsentrasi bahkan lebih besar dari kelarutan dalam air intrinsik mereka. Sebuah shell hidrofilik dapat membentuk sekitar misel, efektif melindungi isinya. Selain itu, kimia luar shell dapat mencegah pengakuan oleh sistem retikuloendotelial, dan karena itu eliminasi awal dari aliran darah. Sebuah fitur yang membuat misel lanjut menarik adalah bahwa ukuran dan bentuk dapat diubah. Teknik kimia menggunakan molekul silang dapat meningkatkan stabilitas dan kontrol misel duniawi mereka. Misel juga dapat kimiawi diubah untuk selektif target berbagai situs penyakit. Liposom Liposom adalah vesikel yang terdiri dari satu sampai beberapa, kimia-aktif bilayers lipid. Molekul obat dapat dienkapsulasi dan solubilised dalam bilayers. Tertentu (saluran) protein dapat dimasukkan dalam membran liposom, yang bertindak sebagai filter ukuran-selektif hanya memungkinkan difusi zat terlarut kecil seperti ion, nutrisi dan antibiotik. Jadi, obat dikemas dalam sebuah 'nanocage' liposom yang telah difungsikan dengan protein saluran, secara efektif dilindungi dari degradasi dini. Molekul obat, bagaimanapun, adalah mampu menyebar melalui saluran, didorong oleh perbedaan konsentrasi antara interior dan eksterior dari 'nanocage'. Dendrimers Dendrimers adalah berukuran nanometer, makromolekul polimer. Mereka terdiri dari inti pusat, unit percabangan dan kelompok-kelompok fungsional terminal. Kimia inti menentukan sifat pelarut rongga dalam inti, sedangkan kelompok-kelompok kimia eksternal menentukan kelarutan dan sifat kimia dari dendrimer itu sendiri. Target ini dicapai dengan melampirkan linker khusus untuk permukaan eksternal dari dendrimer yang memungkinkan untuk mengikat ke situs penyakit, sementara stabilitas dan perlindungan dari fagosit dicapai oleh 'dekorasi' dendrimers dengan rantai polietilen glikol. Kristal Cair Kristal Cair menggabungkan sifat negara baik cair dan padat. Kristal cair dapat dibuat untuk membentuk geometri yang berbeda, dengan lapisan polar dan non polar alternatif (yaitu, fase pipih), di mana larutan obat berair dapat dimasukkan. Nanopartikel Nanopartikel, termasuk nanospheres dan nanocapsules, bisa amorf atau kristal. Mereka mampu menjerap dan / atau membungkus obat, sehingga melindungi itu terhadap kimia dan degradasi enzimatik. Dalam nanocapsules, obat terbatas pada rongga yang dikelilingi oleh membran polimer, sedangkan nanospheres adalah sistem matriks yang di dalamnya obat secara fisik dan seragam tersebar. Dalam beberapa tahun terakhir, nanopartikel polimer biodegradable telah menarik perhatian yang cukup besar dalam pelepasan obat terkontrol dalam penargetan organ tertentu / jaringan, sebagai pembawa DNA dalam terapi gen dan kemampuan mereka untuk memberikan protein, peptida dan gen melalui rute oral. Hidrogel Hidrogel adalah polimer tiga dimensi jaringan yang membengkak, tetapi tidak larut dalam media air. Mereka digunakan untuk mengatur pelepasan obat dalam reservoir berbasis sistem atau sebagai pembawa pembengkakan yang dikendalikan rilis perangkat. Di garis depan pengiriman obat terkontrol, hidrogel, sebagai enviro-cerdas dan sensitif rangsangan-sistem gel, dapat memodulasi pelepasan obat dalam menanggapi pH, suhu, kekuatan ionik, medan listrik, atau perbedaan analit tertentu konsentrasi. Rilis dapat dirancang untuk terjadi dalam area tertentu dari tubuh. Hidrogel sebagai sistem penghantaran obat yang sangat menjanjikan jika dipadukan dengan teknik pencetakan molekuler. Molekuler dicetak Polimer Polimer molekuler dicetak memiliki potensi besar untuk sistem pengiriman obat. Contohnya termasuk: tingkat-diprogram pemberian obat, dimana obat difusi dari sistem harus mengikuti profil tingkat tertentu; aktivasi-termodulasi pengiriman obat, di mana rilis ini diaktifkan oleh beberapa, proses fisik kimia atau biokimia, dan umpan balik-diatur pemberian obat, dimana tingkat pelepasan obat diatur oleh konsentrasi agen memicu, yang diaktifkan oleh konsentrasi obat dalam tubuh. Meskipun aplikasi yang sudah dikembangkan, penggabungan dari pendekatan pencetakan molekuler untuk pengembangan sistem pengiriman obat pada tahap awal. Hal ini dapat diharapkan bahwa dalam beberapa tahun ke depan kemajuan yang signifikan akan terjadi, mengambil keuntungan dari perbaikan dalam teknologi ini di daerah lain. Konjugasi Molekul Polimer sintetik Biologi dan Konjugasi molekul biologis (peptida / protein) dan polimer sintetik adalah cara yang efisien untuk meningkatkan kontrol atas pembentukan struktur nano dari polimer sintetis yang dapat digunakan sebagai sistem pengiriman obat. Konjugasi polimer sintetis cocok untuk peptida atau protein dapat mengurangi toksisitas, mencegah reaksi antigen imunogenik atau samping, meningkatkan waktu sirkulasi darah dan meningkatkan kelarutan obat. Modifikasi polimer sintetik dengan urutan peptida, yang dapat bertindak sebagai antibodi terhadap epitop tertentu, juga dapat mencegah distribusi acak obat seluruh tubuh pasien dengan aktif penargetan. Para fungsional dari polimer sintetik dengan urutan peptida yang berasal dari protein matriks ekstraselular adalah cara efisien untuk menengahi adhesi sel, misalnya. Selain kemampuan urutan peptida kationik pada DNA kompleks dan oligonukleotida menawarkan prospek untuk pengembangan non-virus vektor untuk pengiriman gen, berdasarkan bahan sintetis polimer hibrida. In-Situ Pembentukan Implants Bidang-situ implan pembentuk telah berkembang pesat dalam beberapa tahun terakhir. Formulasi cair menghasilkan sebuah depot (semi-) solid setelah injeksi subkutan adalah sistem pengiriman menarik untuk aplikasi parenteral (non-oral) karena mereka kurang invasif dan menyakitkan dibandingkan dengan implan. Mereka memungkinkan obat yang akan dikirim secara lokal atau sistemik selama jangka waktu yang lama, biasanya sampai beberapa bulan. Sistem ini depot dapat meminimalkan efek samping dengan mencapai konstan, profil obat 'infus-seperti', sangat penting untuk memberikan protein dengan indeks terapeutik yang sempit. Mereka juga menawarkan keuntungan yang relatif sederhana dan biaya yang efektif untuk memproduksi. Sistem microelectromechanical (MEMS) Tujuan utama dalam pelepasan terkontrol adalah pengembangan perangkat microfabricated dengan kemampuan untuk menyimpan dan melepaskan beberapa zat kimia pada permintaan. Kemajuan baru dalam sistem microelectromechanical (MEMS) telah memungkinkan pembuatan dikendalikan-release microchip, yang memiliki keuntungan sebagai berikut: · Beberapa bahan kimia dalam bentuk apapun (misalnya padat, cair atau gel) dapat disimpan dan dilepaskan · Kimia rilis dimulai oleh disintegrasi dari membran penghalang dengan menerapkan potensial listrik · Berbagai obat yang sangat ampuh berpotensi dapat disampaikan secara akurat dan aman · Pola rilis kompleks (rilis berdenyut konstan dan simultan misalnya) dapat dicapai · Pengiriman lokal adalah mungkin, mencapai konsentrasi tinggi obat mana diperlukan, sambil menjaga konsentrasi obat sistemik pada tingkat yang rendah · Air penetrasi ke dalam waduk dihindari oleh membran penghalang dan dengan demikian stabilitas obat protein berbasis dengan kehidupan rak terbatas ditingkatkan. Rute Administrasi Pilihan obat sering dipengaruhi oleh cara itu diberikan, karena hal ini dapat membuat perbedaan antara sukses dan kegagalan obat. Jadi pilihan rute pengiriman dapat didorong oleh penerimaan pasien, sifat penting dari obat (misalnya kelarutan), kemampuan untuk menargetkan lokasi penyakit, atau efektivitasnya dalam berurusan dengan penyakit tertentu. Rute pemberian obat yang paling penting adalah rute peroral. Peningkatan jumlah obat protein dan peptida berbasis. Mereka menawarkan potensi terbesar untuk pengobatan yang lebih efektif, tetapi mereka tidak mudah silang permukaan mukosa dan membran biologis, mereka mudah didenaturasi atau rusak, mereka rentan terhadap izin yang cepat dalam hati dan jaringan tubuh lainnya dan mereka memerlukan dosis yang tepat. Saat ini, obat protein biasanya diberikan melalui suntikan, namun rute ini kurang diterima oleh pasien dan juga menimbulkan masalah konsentrasi obat darah berosilasi. Jadi, meskipun hambatan untuk pengiriman obat sukses yang ada dalam saluran pencernaan (misalnya asam-diinduksi hidrolisis dalam perut, degradasi enzimatik seluruh fermentasi, saluran pencernaan bakteri dalam usus besar), rute peroral masih yang paling intensif diinvestigasi karena menawarkan keuntungan dari kemudahan, murahnya administrasi dan penghematan biaya produksi. Rute parenteral Rute parenteral (misalnya intravena, intramuskular atau subkutan) sangat penting. Para nanosystems satunya saat ini di pasar, liposom, yang diberikan secara intravena. Pembawa obat Nanoscale memiliki potensi besar untuk meningkatkan pengiriman obat melalui rute nasal dan sublingual, yang keduanya menghindari pertama-pass metabolisme, dan untuk okular akses yang sulit, otak dan rongga intra-artikular. Telah memungkinkan untuk memberikan vaksin peptida dan sistemik menggunakan rute hidung melalui asosiasi makromolekul obat aktif dengan nanopartikel. Selain itu, ada kemungkinan meningkatkan bioavailabilitas obat mata jika diberikan dalam suatu pembawa obat koloid. Paru Pengiriman Pengiriman paru juga penting dan dipengaruhi dalam berbagai cara - melalui aerosol, sistem inhaler dosis terukur, bubuk (inhaler bubuk kering) dan solusi (nebulizers), yang mungkin mengandung struktur nano seperti liposom, misel, nanopartikel dan dendrimers. Produk aerosol untuk pengiriman paru terdiri lebih dari 30% dari pasar pengiriman obat global. Penelitian pengiriman paru didorong oleh potensi untuk protein sukses dan pengiriman obat peptida dengan rute ini dan dengan janji suatu mekanisme pengiriman yang efektif untuk terapi gen (misalnya dalam pengobatan fibrosis kistik), serta kebutuhan untuk menggantikan propelan chlorofluorocarbon dalam sistem inhaler dosis terukur. Pemberian obat paru menawarkan penargetan lokal untuk pengobatan penyakit pernapasan dan semakin tampaknya menjadi pilihan yang layak untuk pengiriman obat sistemik. Namun, keberhasilan pengiriman obat protein paru berkurang oleh protease di paru-paru, yang mengurangi bioavailabilitas mereka secara keseluruhan, dan oleh penghalang antara darah kapiler dan alveolus udara (penghalang udara-darah). Pengiriman Obat Transdermal Pengiriman obat transdermal menghindari masalah seperti iritasi gastrointestinal, metabolisme, variasi tingkat pengiriman dan gangguan karena adanya makanan. Hal ini juga cocok untuk pasien tidak sadar. Teknik ini umumnya non-invasif, diterima dengan baik oleh pasien dan dapat digunakan untuk menyediakan pengiriman lokal selama beberapa hari. Keterbatasan termasuk tingkat penetrasi lambat, kurangnya fleksibilitas dosis dan / atau presisi, dan pembatasan terhadap obat dosis relatif rendah. Trans-Jaringan dan Sistem Pengiriman Lokal Trans-jaringan dan sistem pengiriman lokal sistem yang perlu diperbaiki secara ketat untuk jaringan resected selama operasi. Tujuannya adalah untuk menghasilkan efek farmakologis ditinggikan, sementara meminimalkan sistemik, administrasi terkait toksisitas. Trans-jaringan sistem termasuk: obat-loaded gel agar-agar, yang terbentuk in-situ dan mematuhi jaringan resected melepaskan obat-obatan, protein atau gen adenovirus-encoding; antibodi tetap gel agar-agar (penghalang sitokin) yang membentuk penghalang yang pada target jaringan tubuh dapat mencegah perembesan sitokin dalam jaringan yang; berbasis sel pengiriman, yang melibatkan gen-ditransduksi epitel mukosa oral yang ditanamkan sel-lembar; perangkat diarahkan pengiriman - infus perangkat isi ulang obat yang dapat dilampirkan ke situs resected. Gene Pengiriman Pengiriman gen adalah tugas yang menantang dalam pengobatan kelainan genetik. DNA plasmid harus diperkenalkan ke dalam sel target. Ini kemudian perlu ditranskripsi, dan informasi genetik pada akhirnya diterjemahkan ke protein yang sesuai. Untuk mencapai hal ini, sejumlah rintangan yang harus diatasi. Sistem pengiriman gen harus ditargetkan ke sel target, diangkut melalui membran sel, diambil dan terdegradasi di endolysosomes, dan DNA plasmid diperdagangkan intrasel ke inti. Dasar Untuk Agenda Penelitian Strategis Perumusan Untuk semua formulasi rute pengiriman adalah penting dan menyajikan tantangan baru. Penelitian cara baru untuk memperkenalkan nanomedicines ke dalam tubuh adalah sama pentingnya dengan obat itu sendiri. Penelitian Formulasi menambahkan nilai di pasar yang kompetitif dimana perubahan yang cepat sekarang. Paradigma ini tidak dapat bertahan; contoh adalah meningkatkan pangsa pasar sekarang ditempati oleh suntikan needleless. Nanopartikel dan nanoformulations telah digunakan sebagai sistem pengiriman obat dengan sukses besar dan sistem pengiriman obat nanoparticulate masih memiliki potensi besar untuk banyak aplikasi, termasuk anti-tumor, terapi gen, terapi AIDS, radioterapi, dalam pengiriman protein, antibiotik, virostatics , vaksin, dan sebagai vesikel untuk melewati penghalang darah-otak. Nanopartikel memberikan keuntungan besar tentang penargetan obat, pengiriman dan rilis, dan dengan potensi tambahan mereka untuk menggabungkan diagnosis dan terapi, akan muncul sebagai salah satu alat utama dalam nano. Tujuan utamanya adalah untuk meningkatkan stabilitas mereka dalam lingkungan biologis, untuk menengahi bio-distribusi senyawa aktif, untuk meningkatkan loading obat, penargetan, transportasi, rilis dan interaksi dengan hambatan biologis. Cytotoxicity dari nanopartikel atau produk degradasi mereka tetap menjadi masalah utama dan perbaikan dalam biokompatibilitas jelas adalah perhatian utama dari penelitian masa depan. Platform Teknologi Eropa nano perlu merefleksikan kekuatan Eropa di daerah ini untuk menjadi kompetitif. Dalam pemberian obat, ini adalah dalam polimer terapi, non-virus pengiriman gen, model biologis untuk sel dan jaringan untuk di-vitro pengujian dan pada kanker penargetan dan terapi. Ini membentuk dasar untuk perkembangan lebih lanjut, seperti: · Sistem pengiriman nano-obat yang memberikan jumlah besar tetapi sangat lokal obat ke daerah tertentu, yang akan dirilis dalam cara yang terkontrol · Rilis terkendali profil, terutama untuk obat yang sensitif · Bahan untuk nanopartikel yang biokompatibel, biodegradable dan tidak beracun · Arsitektur / struktur, seperti polimer biomimetik dan nanotube · Teknologi untuk self-assembly · Baru fungsi (obat aktif menargetkan, pada-perintah pengiriman, rilis perangkat cerdas obat / sistem dipicu bioresponsive, diatur sendiri sistem pengiriman, pengiriman pintar) · Virus-seperti sistem untuk pengiriman intraseluler · Nanopartikel untuk meningkatkan perangkat implantable · MEMS (ditingkatkan dengan nanoteknologi) untuk rilis nanopartikel dan sistem obat multi reservoir pengiriman · Nanopartikel untuk teknik jaringan, misalnya untuk pengiriman sitokin untuk mengendalikan pertumbuhan sel dan diferensiasi dan untuk merangsang regenerasi · Biodegradable berlapis lapisan pada implan untuk rilis berkelanjutan molekul aktif · Lanjutan pembawa polimer untuk pengiriman peptida terapi / protein (biopharmaceutics). Dan juga dalam pengembangan: · Terapi kombinasi dan pencitraan medis, misalnya, nanopartikel untuk diagnosis dan manipulasi selama operasi (thermotherapy misalnya dengan partikel magnetik) · Universal formulasi skema yang dapat digunakan sebagai intravena, intramuskular atau obat peroral · Sel dan sistem penargetan gen · Perangkat untuk mendeteksi perubahan sifat magnetik atau fisik setelah mengikat ligan spesifik pada nanopartikel paramagnetik yang dapat berkorelasi dengan jumlah ligan · Baik penyakit penanda dalam hal sensitivitas dan spesifisitas instrumentasi nanoanalytical untuk peningkatan pemahaman, teknik, dan kontrol sistem pengiriman obat · Tinggi throughput di-vitro dan sistem pengujian in-vivo untuk skrining imunologi dan toksikologi dari nanopartikel dan nanoformulations. |