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Nanotechnologie und Dermatologie - die Rolle der Nanotechnologie in der Dermatologie-Forschung

durch Dr. Adam Friedman

Dr. Adam Friedman, Direktor der Dermatologischen Forschung, Abteilung der Dermatologie, Albert Einstein-College von Medizin
Entsprechender Autor: ajf0424@yahoo.com

Einleitung

Haut- Medikamentenverabreichung bietet viele Vorteile über alternativen Verwaltungswegen in Bezug auf spezifische Auswirkung des Ziels, verringerte Körpergiftigkeit, Vermeidung des ersten Durchlaufmetabolismus, variable Dosierungszeitpläne und erweitertes Hilfsprogramm verschiedenen Patientenpopulationen an.

Ein Erschwerungsfaktor ist, dass die Haut Vorrichtungen entwickelt hat, um exogene Moleküle zu behindern, besonders die hydrophile, von der sicheren Durchführung. Das Stratum Corneum des Schicht corneum (die Oberseite die meiste Schicht der Haut) wird fest zu einer interzellulären Lipidgrundmasse geklebt, die die Durchführung von Therapeutik eine ernste Herausforderung macht1. Diese starke Sperre zur molekularen Aktivität ist am Blockieren von großen Drogen (molekulare Masse > 500 DA) ziemlich effektiv, die selbstverständlich die Mehrheit der aktiven Therapeutik bilden2.

Mechanische Schleifmaschinen und Mikronadeln können eine beschränkte Anzahl verhältnismäßig breite (≥ 10 nm3 ) Poren in der Hautsperre öffnen, kann die vorübergehende Durchführung von kleinem und sogar von großen Molekülen (oder sogar von Bakterien) zulassen3. Unterbrechung entweder mit Ultraschall (phonopheresis) oder der elektrischen Hochspannungspulsierung (Electroporation) ist verwendet worden, um größere Materialien durch diese komplexe Sperre zu erzwingen. Chemische Durchdringenvergrößerer werden auch verwendet, um die epidermiale Sperre zu stören, obwohl Sicherheitsinteressen ihre Wirksamkeit begrenzt haben4-6.

Außerdem viele Substanzen, die, in der Theorie, verwendet werden konnten, da aktuelle Therapeutik einige Nachteile dadurch haben, dass sie sind:

1. schwach oder nicht löslich im Wasser;
2. vermindert oder vor dem Erreichen des passenden Ziels inaktiviert;
3. unspezifisch verteilt auf Gewebe und Organe, mit dem Ergebnis der unbegründeten nachteiligen Nebenwirkungen und der begrenzten Wirksamkeit an der Zielsite

Nanotechnologie und Trägerwaffen

Die Neuen Trägerwaffen, die durch Nanotechnologie erzeugt werden, stellt das aufregende in Aussicht für esteuerte und nachhaltige Medikamentenverabreichung über der undurchdringlichen Hautsperre. Partikel 500 nm und kleinere Ausstellung ein Hauptrechner von eindeutigen Eigenschaften, die ihren Massenmaterialkollegen überlegen sind7-9. Ist ein notwendiges Merkmal Klein, aber andere Eigenschaften sind erforderlich, damit Nanomaterials Wirksamkeit als aktuelle Trägerwaffe erzielen.

Optimal sollten diese nanoparticles:

1. tragen Sie Drogen durch Haut- Poren in der Haupthautsperre;
2. geben Sie die transportierte Droge spontan frei, sobald Durchdringen erzielt wird; und
3. visierten Ausstellungsniedrige raten des Haut- Drogenabstands, zulassend tief/, Absetzung an und dehnten Vorgang der Transportunternehmer-transportierten Drogen aus.

Zusätzlich sollten diese Produkte in der Lage sein, auf relevante physiologische Varianten als Teil ihrer Auslegung und Anvisierens einzustellen.

Werdene Nanotechnologie ein Bedeutender Fokus in der Dermatologie-Forschung

Den möglichen beträchtlichen therapeutischen Nutzen Gegeben, der oben ausgedruckt wird, ist es keine Überraschung, dass Nanotechnologie ein bedeutender Fokus der dermatologically orientierten Produktentwicklung wird7, 10-14. Der Sixth - größter Patentinhaber der Nanotechnologie in den Vereinigten Staaten ist eine Kosmetikfirma15,16. Tatsächlich sind kosmetische Firmen über der Kurve in Bezug auf ihre Nanotechnologieforschungsaufwände verglichen mit Branchengiganten wie Motorola und Kodak. Während Nano-herstellung sein teuer und benötigen kann, ist hoch entwickelte Teildienste, Großserienfertigung, abnehmende Preise und exponentielles Wachstum erwartete Steuerkosten in der Zukunft und lässt diese Wissenschaft blühen. Einiges schätzt Platznanotechnologie bis 2012, um $2 zu sein Trillion Industrie und setzt zwei Million in den Vereinigten Staaten allein7ein. Anwendungen sind in der Medizin und in der Dermatologie für die Früherkennung, die Diagnose und die gerichtete Therapie der Krankheit laufend7,9,10,12,13,17-24.

Wie mit jeder möglicher Technologie in seiner Kindheit erwartet werden kann, vom Potenzial und von der Aufregung muss mit der Realisierung gemildert werden, dass es noch Gefahren und restliche Interessen betreffend Sicherheit gibt23,25-35. Die Haut ist der erste Punkt des Kontaktes für die meisten Umweltnanomaterials, unabhängig davon Medium, in dem sie entbunden werden. Die Gefahren von Nanomaterials in der Welt der Dermatologie sind deshalb umfangreich und reichen von der Reiz- oder allergischen Kontaktdermatitis bis zu Fremdkörperreaktionen bis zu Gewebetod27.

Theoretisch sprechend, kann das giftige Potenzial jedes möglichen Materials vorausgesagt werden, um zu einer Abnahme an der Teilchengröße exponential proportional zu sein. Zuerst kleiner lässt tieferes Durchdringen von eingekapselten Chemikalien und erhöhtes intrazelluläres Durchdringen und Körperabsorption zu. Zweitens gerade als größere Fläche zu Volumenverhältnis confer Nanomaterials mit beträchtlichen Vorteilen über ihren makromolekularen Kollegen, tut sie so auch erhöhen drastisch die Verfügbarkeit von Oberflächengruppen für Interaktion mit Geweben und Zellen. Wenn die Oberflächengruppen chemisch reagierend sind und zum Erzeugen von reagierenden Sauerstoffspezies fähig sind, erhöht das Potenzial für Reaktivität mit abnehmender Teilchengröße28. Zuletzt kann die Giftigkeit von unlöslichen und trägen nanoparticles in den Säugetier- Zellen mit ihrem zellulären ausziehenden Wetterschacht direkt zusammenhängen. Einige Zellen, wie keratinocytes, haben die Fähigkeit zu phagocytose kleinen Molekülen, und wenn Nanomaterial internalisiert werden, können sie in den Zellen und schließlich im Ergebnis in DNS-Schaden und in der Cytotoxizität durch die Generation des oxidativen Stresses akkumulieren36.

Deshalb ist es von größter Wichtigkeit, dass die Toxikologie von Nanotechnologien passend zu beiden schützen die Öffentlichkeit vor möglicherweise schädlichen Materialien, aber, allgemeine Furcht und Mediavermutung auch zu mildern aufgeklärt wird, die diese viel versprechende Technologie an kultiviert werden und verwendet werden verhindern kann.

Die Gegenwärtige Lage der Nanotechnologie in der Dermatologie

Viele Bereiche von Medizin, wie Onkologie37 und Diagnoseradiologie38 haben Nanotechnologie in ihren Unterricht, in Ausbildung und in Forschung enthalten. Dermatologie hat in diesem Bereich trotz der scheinbar paradoxen Beobachtung wärm isoliert, dass ein signifikanter Anteil Neuentwicklungen in der Nanotechnologie in der Verbraucherhautpflege gewesen sind. Neue Daten von einer Pilotstudie (Friedman und Nasir, unveröffentlicht) deckten auf, dass es eine starke Vereinbarung unter Dermatologen im Ganzen Land gibt, die Nanotechnologieunterricht, -ausbildung und -forschung notwendige und wichtige Facetten der Dermatologie sind.

Außerdem zeigten Antwortende an, dass es einen Bedarf an verbesserter und rigoroserer Aufsicht und an Regelung dieser Technologien gibt, obwohl sie irgendein unklar war, wie diese erreicht sein könnte, oder wie Dermatologen sich beteiligen können. Tatsächlich bis vor kurzem hat es keine Dermatologieeinteilungen oder -gruppen in den Vereinigten Staaten gegeben, die dem Ansprechen dieser Punkte eingesetzt werden.

Die Nanodermatology-Gesellschaft (NDS)

Die Nanodermatology-Gesellschaft wurde im Jahre 2010 gegründet, um Einzelpersonen von einer breiten Reihe verbundenen Disziplinen zusammenzubringen, die ein öffentliches Interesse an der Nanotechnologie teilen, während sie auf Dermatologie in Verbindung steht.

Die Gesellschaft und die Bauteile werden mit dem folgenden Auftrag aufgeladen:

1. zu überwachen Sie nah Entwicklungen in der Nanotechnologie, wie sie auf Dermatologie in Verbindung stehen;
2. sich an den Kongressen, wissenschaftliches conferenceand an unterrichtenden Ereignissen mit dem Zweck der Erziehungsund informierenden Bauteile auf Entwicklungen in der Nanotechnologie und in der Dermatologie informell und formal treffen;
3. Forschung und Ideen auf Nanotechnologiefortschritten austauschen;
4. Forschung und Ausbildung in der Nanotechnologie fördern; und
5. politische Richtlinien und Stellungen entwickeln, um Verbraucher, Hochschule, Regulierungsbehörden und Industrie zu fördern11.

Der Hauptfokus des NDS wird Nanotechnologie überwachen, Neuentwicklungen auf dem Gebiet studieren und auswerten ihr Potenzial. Das NDS konzentriert sich auf mögliche sinnvolle Verwendung dieser neuen Technologie sowie mögliche Gefahren. NDS-Bauteile stellen kritisch den vorgeschlagenen Nutzen und die Gefahren von den erhältlichen und sich entwickelnden Nanotechnologien in Frage, die auf den rezenteststen verfügbaren Daten basieren. Die Auswirkung auf Verbraucher, Arbeitskräfte, medizinisches Personal, Gesellschaft und die Umgebung wird alle betrachtet. Am wichtigsten, werden Ergebnisse als Teil des pädagogischen Auftrags des NDSS durch verschiedene Ausgänge geteilt und verteilt.

Als Teil seines regelnden Auftrags entwickelt das NDS die Sicherheitskorrekturlinien, die auf aktuellem medizinischen und dermatologischen Verständnis und den Berichten von den Toxikologieprüfungsagenturen basieren. Das NDS kommuniziert diese Ergebnisse zur Gesellschaft, Regulierungsbehörden und zum Gesetz und zu den politischen Entscheidungsträgern.

Die dermatologische Gemeinschaft berücksichtigt nicht allen Nutzen und Nachteile zur Nanotechnologie noch. Jedoch, ist Dermatologie eine vibrierende Disziplin, die balanciert wird, um neue Entdeckungen in der Diagnose und im Management der Krankheit zu erbringen Nanotechnologie verwendend. Dieses ist die perfekte Zeit, Dermatologen, Kollegen, Verbraucher und Arbeitskräfte über Nanotechnologie zu erziehen.

Hybrides Nanoparticles als Fahrzeug für die Lieferung des StickstoffOxids

Zinsen am therapeutischen Potenzial des Stickstoffoxids (NO) sind exponential in den letzten Jahrzehnten wachsend gewesen39-51. Diese Zinsen sind ein direktes Ergebnis der Ergebnisse, die eine stetig wachsende Reichweite der Funktionalitäten zeigen, die ohne untere physiologische Bedingungen dazugehört werden. Diese festgelegten Eigenschaften haben nicht nur direkte therapeutische Auswirkungen für die Behandlung der Infektion, Modulation von vasoactivity, Angiogenesis und Wundheilung, aber bieten auch eine Basis für unser Verständnis vieler Krankheiten, die von Asthma zu Psoriasis reichen52-55.

Die Nutzbarmachung dieses Potenzials hat schwieriges geprüft, wie durch die intensiven aber verhältnismäßig erfolglosen Bemühungen reflektiert, nützlich KEINE Lieferungseinheiten/-fahrzeuge therapeutisch zu entwickeln56. Klinischer Gebrauch von diesen Materialien hat begrenztes, Cytotoxizität, Instabilität der chemischen Verbindungen, mögliche Karzinogenizität und Entwicklung der Toleranz zu den KEINEN freigebenden Substanzen kosten sollen56. Die hybriden nanoparticles gleicht viele der vorhandenen Beschränkungen aus, die mit dem Strom KEINE freigebenden Strategien verbunden sind.

Er kombiniert die nützlichen Merkmale von zwei eindeutigen Materialien. Erstens Polysaccharid-berechnete glasige Grundmassen, die die Umwandlung des Nitrits zu KEINEM sowie der Speicherung ohne innerhalb die Grundmasse unterstützen57; Zweitens Siliziumwasserstoff-berechnetes, poröses Hydrogel, das ein verhältnismäßig steifes Skelett liefert. Allein, glasige Grundmassen leiden unter der Beschränkung, der sie schnell folgende Belastung durch Wasser auflösen. Die Hydrogelgrundmasse, zwar stabiler im Wasser, ist in hohem Grade porös und erlaubt ein schnelles Entweichen des Inhalts. Die hybride Plattform gleicht diese Beschränkungen aus, indem sie nicht nur die glasige Grundmasse, um KEIN zu erzeugen, aber verwendet die Poren des Hydrogels auch einzustecken. Das Hydrogelbauteil liefert die Zelle und Stabilität und in gelöster Form verlangsamt den Zusammenbruch des Glases58.

Das Nanoparticleskelett wird unter Verwendung der alkoxysilanes gebildet, die zwei Schlüsselnutzen haben. Zuerst sind er bereits in der Produktion von selbst-Formungsnanoparticles weit verbreitet. Das heißt, benötigen die Produkte, die auf alkoxysilanes basieren, keine Teilchengröße-Reduzierungsschritte, um den Nanoparticle herzustellen: sie werden während des Herstellungsverfahrens selbst hergestellt. Zweitens ist die körperliche Zelle dieser Baumuster von nanoparticles die eines in hohem Grade porösen Netzes oder des Skeletts59-63. Die KEINE glasige Grundmasse ist ein eindeutiges Konzept, das weithin bekannte Chemie ausnützt und drei Hauptbauteile enthält. Natriumnitrit in Anwesenheit der Glukose in einer glasigen Grundmasse macht eine Redoxreaktion durch, die KEIN Gas erzeugt57,64,65.

In der aktuellen Plattform werden die glasigen Eigenschaften geglaubt, vom starken Wasserstoffmasseverbindungsnetz berechnet zu werden, das von der Interaktion zwischen Chitosan, einem kationischen Polysaccharid und den anionischen Hydrogelseitenketten geschmiedet wird. Es ist dieses starke Wasserstoffmasseverbindungsnetz, das beide die Glukose-vermittelte Generation ohne zulässt, sowie die Verleitung des KEINES Gases. Polymere des Polyäthylenglykols (KLAMMER) von verschiedenen Molekulargewicht werden verwendet, um die Kinetik ohne Freigabe zu regeln. Wie, nach Aussetzung zu einer wässrigen Umgebung vorher erwähnt, löst die glasige Grundmasse das Erlauben der Freigabe von NEIN auf.

Die Zusammensetzung der nanoparticles gewährt beide für Speicherung von NEIN innerhalb der trockenen Partikel sowie für langsame nachhaltige Freigabe von therapeutischen Stufen ohne lange übermäßigzeiträume, wenn sie Feuchtigkeit/Wasser freigelegt wird58. Anders Als viele des Stroms benötigt KEINE freigebenden Materialien, KEINE Freigabe von den nps weder chemische Aufspaltung noch enzymatische Katalyse. Stattdessen benötigt Freigabe ohne von die nps nur Belastung durch Wasser56. Das Freigabeprofil für KEIN wird gefunden, durch Geradeausmanipulation der relativen Konzentrationen der Bauteile leicht justiert zu werden, die wenn man vorbereitet das Hydrogel/die Glaszusammensetzungen, das, verwendet werden, Basis für die NP-Plattform ist58.

Die Anwendung des StickstoffOxids als Medikamentenverabreichungs-Fahrzeug

Das Potenzial für breite Anwendbarkeit für diese KEINE freigebende nanoparticulate Plattform taucht zwar eine Reihe Übersetzungsprojekteaauf. In erster Linie ist Haut- Durchdringen und Sicherheit der hybriden nanoparticles in vivo bis jetzt demonstriert worden. Durchdringen von Leuchtstoffnanoparticles wurde mit Ganzkörperinfrarotdarstellung bis zwanzig vier Stunden Anfangsanwendung auch folgend und durch die histologische Einteilung der beteiligten Haut in den Tiernägeln der baumuster von den menschlichen Personen sichtbar gemacht. Wiederholte Anwendungen der nanoparticles zur Mausehaut zeigten keine pathologischen Änderungen an der beteiligten Haut, wie Thickeneing der Epidermis oder erhöhten entzündliches einsickern. Obwohl diese Anfangsstudien viel versprechend sind, sind anhaltende Untersuchungen laufend, alle mögliche Punkte mit Sicherheit völlig zu schätzen.

Weil die Rolle ohne in Wundheilung und in antibiotische Aktivität gut eingerichtet ist42,54,66-70, ist es ein bedeutender Fokus dieser Arbeit. Behandlung mit Ergebnissen NO--nps in beschleunigter gedrehter Schließung in den Fibroblastsystemumstellungswertbestimmungen und in in vivo eingeschientem gedrehtem Mausebaumuster71-73. Antibiotische in-vitrowirksamkeit gegen das Methicillin Beständiges S goldfarbig (MRSA)74, Mykobakteriumtuberkulose, Acenitobacter-baumannii75 ist festgelegt worden.

Aktuelle Anwendung ohne nanoparticles in vivo zu MRSA und zu A.-baumannii infizierte Ausrottungsbaumusterergebnisse in der Beschleunigung der Wundheilung und im Abstand der bakteriellen Belastung verglichen mit Bediengeräten klinisch und histologisch74,75. Zu diese Ergebnisse, aktuelle Anwendung ohne nps in einem verursachten in vivo MRSA-Abszessbaumuster weiter ausdehnen, eine mengenabhängige Auswirkung auf die Verletzungsauflösung basiert auf gedrehter Größe, Gewebelehre und den Cytokine zeigend, der von den Abszesssites ein Profil erstellt76. Therapeutische Vergleichsstudien sind laufend, und Vorstudie hat gezeigt, dass aktuelle und intralesional Behandlung ohne nps im MRSA-Abszessbaumuster effektiver als aktuelles Retapamulin und intravenöse der Vancomycin war, die vier Behandlungstagen folgt, die auf klinischen Einschätzungs- und Wundkulturen basierten.

Die wichtige Rolle ohne, wenn sie Gefäßgesundheit beibehält, führen zu unsere Prüfung, welche die Wirksamkeit ohne nps, wenn sie Bedingungen adressierte, mit endothelial Funktionsstörungen dazugehörte. KEINE nps erhöhten aufrichtbare Funktion, als aktuell zugetroffen auf die Penis von Ratten, die als Baumuster der erektiler Dysfunktion entwickelt wurden77. In einer mengenabhängigen Art atmete (iv) intravenös verabreicht, KEINE erhöhten nps verteilend KEINE Konzentrationen, verringerte Mittel- arteriellen Blutdruck (KARTE) und erhöhte microvascular Fluss in einigen Stunden aus, ohne eine entzündliche Antwort zu verursachen verglichen mit Steuer-nanoparticles78.

Als bis zwei weithin bekannt KEINE Spender, DETA NONOate und DPTA NONOate verglichen, wurden ähnliche Abnahmen an der KARTE gezeugt. Jedoch war die Auswirkung auf den Gefäßton, der NONOate-Gebrauch folgt, verglichen mit KEINEN nps in hohem Grade ineffizient und benötigte 30mal mehr KEINE Freigabe, eine ähnliche physiologische Reaktion zu verursachen. Diese Gefahr verkündet als erhebliche Auswirkung auf Methämoglobinentstehung durch NONOate-Verwaltung mit nachfolgender Abnahme an Tragfähigkeit des Hämoglobinsauerstoffes.

Diese Ergebnisse Übertragend, ist die mögliche Rolle des NO--nps in den Gefäßstörungen der hemodynamic Bedrängnisses nachgeforscht worden. Verabreichte Intravenös KEINE nps werden beobachtet, um folgender Infusion des Körperbluthochdrucks eines KEINES basierten Sauerstoffträgers des Ausstossens von Unreinheiten entgegenzuwirken Hämoglobin und verbesserte Körper- und microvascular Funktion. Außerdem IV waren NO--nps in der Lage, das Negativ, möglicherweise die lebensbedrohenden hemodynamic Änderungen während des hemorrhagic Schocks - kontinuierliche KEIN freigegeben durch die NO--nps zurückgekehrte arteriolar Gefäßverengung, die wieder hergestellte haarartige funktionelldichte und die microvascular Durchblutungen und der verhinderte Herzdecompensation zu korrigieren. Diese Daten schlagen, dass die KEINE nps ein klares Potenzial haben aufzufüllen NEIN in den Situationen waren KEINE Produktion wird beeinträchtigt vor, unzureichend oder verbraucht (z.B. endothelial Funktionsstörung, Stoffwechselstörung und hämolytische Krankheiten).

Zusammen zeigen diese Daten das klare Potenzial der KEINER nps nicht nur als therapeutischer Agens für entzündliches, ansteckendes und Gefäß-/kardiovaskuläres, aber als viel versprechendes Hilfsmittel, unser Verständnis ohne Signalisierenvorrichtungen auch zu fördern.


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aDie präklinischen Untersuchungen, die behandelt wurden, würden nicht ohne die folgenden Mitarbeiter möglich gewesen sein: George Han, Doktor, Luis Martinez, Doktor, Joshua Nosanchuk, MD, Moses-Teer, Doktor, Kelvin Davies, Doktor, Pedro Cabrales, Doktor, Parimala Nacharaju, Doktor, Joel Friedman, MD, Doktor

Copyright AZoNano.com, Dr. Adam Friedman (Albert Einstein-College von Medizin)

Date Added: Nov 21, 2010 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 14. June 2013 04:12

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