Nanotechnologie et Dermatologie - Le Rôle de la Nanotechnologie dans la Recherche En Matière de Dermatologie

par M. Adam Friedman

M. Adam Friedman, Directeur de la Recherche Dermatologique, Division de la Dermatologie, Université d'Albert Einstein de Médicament
Auteur Correspondant : ajf0424@yahoo.com

Introduction

L'accouchement Cutané de médicament offre beaucoup d'avantages par rapport aux voies de l'administration alternatives quant à l'incidence particulière d'objectif, à la toxicité systémique diminuée, à la manière d'éviter du premier métabolisme de passe, aux programmes de dosage variables, et à l'installation élargie à de diverses populations des patients.

Un facteur de complication est que la peau a évolué des mécanismes pour entraver les molécules exogènes, particulièrement les hydrophiles, de la canalisation sûre. La couche cornée du corneum de strate (le haut la plupart de couche de la peau) est fortement collée sur une modification intercellulaire de lipide effectuant à la canalisation de la thérapeutique un sérieux défi1. Ce barrage intense à l'activité moléculaire est tout à fait pertinent à bloquer les grands médicaments (la masse moléculaire > 500 Danemark), qui naturellement composent la majorité de thérapeutique active2.

Les meuleuses et les micro-pointeaux Mécaniques peuvent ouvrir un numéro limité (≥ 10 nanomètre)3 des pores relativement larges dans le barrage de peau, cela peut tenir compte de la canalisation passagère du petit et même des grandes molécules (ou même des bactéries)3. L'Interruption avec l'ultrason (phonopheresis) ou la palpitation électrique à haute tension (électroperméabilisation) a été employée pour forcer de plus grands matériaux par ce barrage complexe. Des amplificateurs Chimiques de pénétration sont également employés afin de perturber le barrage épidermique, bien que les préoccupations de sécurité aient limité leur efficacité4-6.

En Outre, beaucoup de substances qui pourraient, dans la théorie, être utilisées car la thérapeutique topique ont plusieurs inconvénients du fait ils sont :

1. faible ou non soluble dans l'eau ;
2. dégradé ou inactivé avant d'atteindre l'objectif approprié ;
3. non spécifique distribué aux tissus et aux organes, ayant pour résultat des effets secondaires défavorables anormaux et l'efficacité limitée au site d'objectif

Véhicules de Nanotechnologie et d'Accouchement

Les véhicules d'accouchement Nouveaux produits par la nanotechnologie soulève l'espérance passionnante pour l'accouchement réglé et supporté de médicament en travers du barrage de peau impénétrable. Particules 500 nanomètre et plus petit document une foule de seules propriétés qui sont supérieures à leurs homologues de matériau en vrac7-9. La Petite taille est une caractéristique technique nécessaire mais d'autres propriétés sont nécessaires pour que les nanomaterials réalisent l'efficacité comme véhicule d'accouchement topique.

De Façon Optimale ces nanoparticles devraient :

1. transportez les médicaments par les pores cutanés dans le barrage de peau primaire ;
2. relâchez le médicament transporté spontanément une fois que la pénétration est réalisée ; et
3. les tarifs faibles de document de l'habilitation cutanée de médicament tenant compte de profondément/ont visé le dépôt et ont prolongé l'action des médicaments porteur-transportés.

Supplémentaire, ces produits devraient pouvoir régler sur des variations physiologiques appropriées en tant qu'élément de leur design et désignation d'objectifs.

Nanotechnologie Devenant un Foyer Important dans la Recherche En Matière de Dermatologie

Vu les avantages thérapeutiques significatifs potentiels indiqués ci-dessus, il n'est aucune surprise que la nanotechnologie devient un centre important de développement de produits dermatologically installé7, 10-14. Le sixième - le plus grand détenteur de brevets de la nanotechnologie aux Etats-Unis est une compagnie de cosmétiques15,16. En fait, les compagnies cosmétiques sont au-dessus de la courbure en ce qui concerne leurs efforts de recherche de nanotechnologie par rapport aux géants industriels comme Motorola et Kodak. Tandis Que la nano-fabrication peut être coûteuse et exiger les installations sophistiquées, la production de masse, les prix décroissants, et l'accroissement exponentiel sont des coûts prévus de contrôle à l'avenir et permettent à cette science de se développer. Quelques estimations mettent la nanotechnologie d'ici 2012 pour être des $2 trillion d'industrie, utilisant deux millions seuls aux Etats-Unis7. Les Applications sont en cours en médicament et dermatologie pour le dépistage précoce, le diagnostic, et le traitement visé de la maladie7,9,10,12,13,17-24.

Comme peut être prévu avec n'importe quelle technologie dans son enfance, du potentiel et de l'excitation doit être gâché avec la réalisation qu'il restent des pièges et des préoccupations restantes concernant la sécurité23,25-35. La peau est le premier point de contact pour la plupart des nanomaterials environnementaux, indépendamment du support dans lequel ils sont livrés. Les risques des nanomaterials dans le monde de la dermatologie sont pour cette raison vastes, s'échelonnant de la dermite de contact irritante ou allergique aux réactions de corps étranger à la mort des tissus27.

Théoriquement parlant, le potentiel toxique de n'importe quel matériau peut être prévu pour être exponentiellement proportionnel à une diminution de dimension particulaire. D'abord, plus de petite taille tient compte pour une pénétration plus profonde des produits chimiques encapsulés, et de la pénétration intracellulaire améliorée et de l'absorption systémique. En Second Lieu, juste comme une surface plus grande au taux de volume s'entretiennent des nanomaterials avec des avantages importants par rapport à leurs homologues macromoléculaires, le fait tellement aussi augmentent considérablement la disponibilité des groupes extérieurs pour l'interaction avec des tissus et des cellules. Si les groupes extérieurs sont chimiquement réactifs et sont capables de produire des espèces réactives de l'oxygène, le potentiel pour la réactivité augmente avec la dimension particulaire décroissante28. Pour Finir, la toxicité des nanoparticles insolubles et inertes en cellules mammifères peut être directement liée à leur prise cellulaire. Quelques cellules, telles que des keratinocytes, ont la capacité aux petites molécules de phagocytose, et quand le nanomaterial sont internalisés, elles peuvent s'accumuler dans les cellules et éventuel le résultat dans les dégâts d'ADN et la cytotoxicité par le rétablissement du stress oxydant36.

Par Conséquent, il est primordial que la toxicologie des nanotechnologies soit convenablement élucidée à les deux protègent le public contre les matériaux potentiellement nuisibles, mais apaiser également des craintes et la spéculation publiques de medias qui peut empêcher cette technologie prometteuse d'être cultivée et employée.

L'État Actuel de la Nanotechnologie en Dermatologie

Beaucoup de domaines de médicament, tels que l'oncologie37 et la radiologie diagnostique38 avaient comporté la nanotechnologie à leur enseignement, éducation, et recherche. La Dermatologie avait traîné dans cette zone en dépit de l'observation apparemment paradoxale qu'une part importante de nouveautés en nanotechnologie ont été dans des soins de la peau du consommateur. Les données Récentes d'une étude pilote (Friedman et Nasir, non publiés) ont indiqué qu'il y a une convention intense parmi les dermatologues au niveau national que l'enseignement, l'éducation, et la recherche en matière de nanotechnologie sont des facettes nécessaires et importantes de la Dermatologie.

En Outre, les défendeurs ont indiqué qu'il y a un besoin de supervision améliorée et plus rigoureuse et de règlement de ces technologies, bien qu'il ait été peu clair l'un ou l'autre comment ceci pourrait faire ou comment les dermatologues peuvent devenir impliqués. En fait, jusque récemment, il n'y a pas eu aucuns organismes ou groupe de dermatologie aux Etats-Unis consacrés à aborder ces délivrances.

La Société de Nanodermatology (NDS)

La Société de Nanodermatology a été fondée en 2010 pour rassembler des personnes d'un choix grand de disciplines jointes qui partagent un intérêt commun pour la nanotechnologie pendant qu'elle associe à la dermatologie.

La société et les membres sont chargés de la mission suivante :

1. suivez attentivement les développements en nanotechnologie comme ils associent à la dermatologie ;
2. pour se réunir officieusement et formellement aux congrès, aux événements de enseignement de conferenceand scientifique en vue des membres de instruction et de avis sur des développements en nanotechnologie et dermatologie ;
3. pour permuter la recherche et les idées sur des avances de nanotechnologie ;
4. pour prendre en charge enseignement et de recherche en nanotechnologie ; et
5. pour développer des polices et des positions pour bénéficier les consommateurs, le milieu universitaire, les organismes de normalisation, et l'industrie11.

Le centre primaire du NDS surveillera la nanotechnologie, étudiera des nouveautés dans le domaine, et évaluera leur potentiel. Le NDS se concentrera sur des utilisations avantageuses de potentiel de cette technologie neuve, ainsi que des dangers potentiels. Les membres de NDS remettront en cause en critique les avantages et les risques suggérés des nanotechnologies disponibles et se développantes basées sur les dernières données disponibles. L'incidence sur des consommateurs, des travailleurs, le personnel médical, la société, et l'environnement tout sera considérée. Avant tout, des découvertes seront partagées et distribuées en tant qu'élément de la mission éducative du NDS par les prises variées.

En tant qu'élément de sa mission de réglementation, le NDS développera des recommandations de sécurité basées sur la compréhension et les états médicaux et dermatologiques actuels des agences de test de toxicologie. Le NDS communiquera ces découvertes à la société, organismes de normalisation, et à la loi et aux décideurs politiques.

La communauté dermatologique ne se rend pas encore compte de tous les avantages et inconvénients à la nanotechnologie. Cependant, la dermatologie est une discipline vibrante portée en équilibre pour fournir des découvertes neuves dans le diagnostic et le management de la maladie employant la nanotechnologie. C'est l'heure parfaite d'instruire des dermatologues, des collègues, des consommateurs, et des travailleurs au sujet de nanotechnologie.

Nanoparticles Hybride comme Véhicule pour l'Accouchement de l'Oxyde Nitrique

L'Intérêt pour la possibilité thérapeutique de l'oxyde nitrique (NO) s'était développé exponentiellement pendant les dernières décennies39-51. Cet intérêt est un résultat direct des découvertes expliquant un domaine jamais-en expansion des fonctionnalités associées sans des conditions physiologiques de dessous. Ces propriétés déterminées ont non seulement des implications thérapeutiques directes pour la demande de règlement des infections, modulation de vasoactivity, angiogenèse, et cicatrisation, mais constituent également une base pour notre compréhension de beaucoup de maladies s'échelonnant de l'asthme au psoriasis52-55.

L'Exploitation de ce potentiel a difficile prouvé comme réfléchi par les efforts forts mais relativement infructueux pour ne développer thérapeutiquement utile AUCUN dispositif/véhicule d'accouchement56. L'Utilisation clinique de ces matériaux a été due limité au coût, à la cytotoxicité, à l'instabilité des composés chimiques, au pouvoir carcinogène potentiel, et au développement de la tolérance aux AUCUNE substances de relâchement56. Les nanoparticles hybrides surmonte plusieurs des limitations existantes associées avec le courant AUCUNE stratégies de relâchement.

Il combine les caractéristiques techniques avantageuses de deux matériaux distincts. Premièrement, modifications vitreuses polysaccharide-dérivées qui supportent la conversion du nitrite en AUCUN ainsi que de la retenue sans dans modification57; Deuxièmement, hydrogel silane-dérivé et poreux qui fournit un squelette relativement rigide. Les Seules, vitreuses modifications souffrent de la limitation qu'elles dissolvent rapidement l'exposition suivante à l'eau. La modification d'hydrogel, cependant plus stable dans l'eau, est hautement poreuse, permettant une évasion rapide des teneurs. La plate-forme hybride surmonte ces limitations à l'aide de la modification vitreuse non seulement pour produire de l'AUCUN, mais pour brancher également les pores de l'hydrogel. Le composant d'hydrogel fournit la structure et la stabilité, ralentissant la panne de la glace en solution58.

Le squelette de nanoparticle est formé utilisant les alkoxysilanes, qui ont deux avantages principaux. D'abord, ils sont déjà très utilisés dans la production des nanoparticles de auto-formation. C'est-à-dire, les produits basés sur des alkoxysilanes n'exigent d'aucune phase de réduction de dimension particulaire afin de produire le nanoparticle : ils sont produits pendant le processus de fabrication lui-même. En Second Lieu, la structure matérielle de ces types de nanoparticles est celle d'un réseau ou d'un squelette hautement poreux59-63. L'AUCUNE modification vitreuse n'est un seul concept qui capitalise des chimies réputées et comporte trois composantes principales. Le nitrite De Sodium en présence du glucose dans une modification vitreuse subit une réaction redox qui ne produit d'AUCUN gaz57,64,65.

Dans la plate-forme actuelle, les propriétés vitreuses sont censées pour être dérivées du réseau intense de métallisation d'hydrogène modifié de l'interaction entre le chitosan, un polysaccharide cationique, et les chaînes latérales anioniques d'hydrogel. C'est ce réseau intense de métallisation d'hydrogène sans lequel les deux tient compte du rétablissement glucose-assisté, ainsi que l'occlusion de l'AUCUN gaz. Des polymères de polyéthylène glycol (ANCRAGE) de différents poids moléculaires sont employés pour régler les tarifs sans release. Comme mentionné précédemment, lors de l'exposition à un milieu aqueux, la modification vitreuse dissout permettre la release du NON.

La composition des nanoparticles laisse les deux pour la retenue du NON dans les particules sèches, ainsi que pour la release supportée lente des niveaux thérapeutiques sans périodes de long temps finies une fois exposée à l'humidité/à eau58. À La Différence d'on du courant Matériaux de relâchement, AUCUNE release des nps n'exige pas ni la décomposition chimique ni la catalyse enzymatique. Au Lieu De Cela, la release sans de nps exige seulement l'exposition à l'eau56. Le profil de release pour l'AUCUN s'avère pour être facilement ajusté par la manipulation droite des concentrations relatives des composants utilisés en préparant l'hydrogel/composés en verre qui sert de base à la plate-forme du NP58.

L'Application de l'Oxyde Nitrique comme Véhicule d'Accouchement de Médicament

Le potentiel pour des possibilités d'application grandes pour cette AUCUNE plate-forme de relâchement de nanoparticulate apparaît cependant une suite de projets de translationa. En premier lieu, la pénétration cutanée et la sécurité des nanoparticles hybrides in vivo jusqu'ici a été expliquée. La Pénétration des nanoparticles fluorescents a été conçue utilisant la représentation infrarouge au corps entier jusqu'à vingt-quatre heures suivant la première utilisation et par le sectionnement histologique de la peau impliquée dans des clous de modèles animaux aussi bien des sujets humains. Les applications Répétées des nanoparticles à la peau murine n'ont expliqué aucune modification pathologique à la peau impliquée, telle que thickeneing de l'épiderme ou ont augmenté inflammatoire infiltrent. Bien Que ces études initiales soient prometteuses, les investigations prolongées sont en cours pour apprécier pleinement toutes les délivrances avec la sécurité.

Puisque le rôle sans dans cicatrisation et activité antimicrobienne est bien établi42,54,66-70, c'est un centre important de ce travail. Demande De Règlement avec les résultats NO--nps dans la suture accélérée dans les analyses de transfert de fibroblaste et le modèle murin in vivo éclissé de blessure71-73. L'efficacité in vitro Antimicrobienne contre la Méthicilline S Résistant dorée (MRSA)74, Bacille de la tuberculose, baumannii d'Acenitobacter75 a été déterminée.

L'Application topique sans nanoparticles in vivo à MRSA et à excision infectée de baumannii d'A. modélise des résultats dans l'accélération de la cicatrisation et l'habilitation du fardeau bactérien par rapport aux contrôles cliniquement et histologiquement74,75. Pour étendre ces résultats davantage, application topique sans nps dans in vivo un modèle induit d'abcès de MRSA, expliquant une incidence dépendante de la dose sur la définition de lésion basée sur la taille de blessure, l'histologie, et la cytokine profilant des sites d'abcès76. Les études comparatives Thérapeutiques sont en cours, et les études préliminaires ont expliqué que la demande de règlement topique et intralésionnelle sans des nps dans le modèle d'abcès de MRSA était plus pertinente que Retapamulin topique et Vancomycines intraveineuses suivant quatre jours de demande de règlement de basé sur des cultures d'évaluation clinique et de blessure.

Le rôle majeur sans dans mettre à jour la santé vasculaire aboutissent à notre test l'efficacité sans nps en adressant des conditions associées avec des dysfonctionnements endothéliaux. Nps n'a pas augmenté la fonction érectile une fois appliqué topique au pénis des rats qui ont été développés comme modèle de dysfonctionnement érectile77. D'une façon dépendante de la dose, en intraveineuse (iv) géré, ne diffusant AUCUN nps accru n'a exhalé AUCUNE concentration, a diminué la moyenne tension artérielle (PLAN) et a augmenté le flux microvasculaire au-dessus de plusieurs heures, sans induire une réaction inflammatoire par rapport aux nanoparticles de contrôle78.

Si comparé à deux réputés AUCUN donneur, DETA NONOate et DPTA NONOate, les diminutions assimilées du PLAN n'étaient étés témoin. Cependant, l'incidence sur le tonus vasculaire suivant l'utilisation de NONOate était hautement inefficace par rapport à AUCUN nps, n'exigeant 30 fois plus d'AUCUNE release d'induire une réaction physiologique assimilée. Ce piège manifesté comme effet significatif sur la formation de méthémoglobine par la gestion de NONOate avec la diminution ultérieure de la capacité de chargement de l'oxygène d'hémoglobine.

Traduisant ces découvertes, le rôle potentiel du NO--nps dans les affections vasculaires de la défaillance hémodynamique a été vérifié. N'a en intraveineuse géré AUCUN nps sont observés pour contrecarrer l'hypertension artérielle systémique après l'infusion d'un AUCUN porteur basé de l'oxygène d'hémoglobine de balayage, améliorant le fonctionnement systémique et microvasculaire. En Outre, IV NO--nps pouvaient rectifier le négatif, les modifications hémodynamiques potentiellement potentiellement mortelles pendant le choc hémorragique - l'AUCUN continu relâché par la vasoconstriction artériolaire retournée par NO--nps, la densité capillaire fonctionnelle récupérée et les flux sanguins microvasculaires, et la décompensation cardiaque évitée. Ces données suggèrent que l'AUCUN nps n'ait un potentiel dégagé de compléter le niveau NON dans les situations n'ait été AUCUNE production soit causé la détérioration, insuffisant ou absorbé (par exemple dysfonctionnement endothélial, troubles métaboliques et maladies hémolytiques).

Ensemble ces données expliquent le potentiel dégagé des AUCUN nps non seulement comme agent thérapeutique pour inflammatoire, infectieux, et vasculaire/cardiovasculaire, mais également comme outil prometteur d'introduire notre compréhension sans mécanismes de signalisation.


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aLes investigations précliniques discutées n'auraient pas été possibles sans collaborateurs suivants : George Han, PhD, Luis Martinez, PhD, Joshua Nosanchuk, DM, Goudron de Moïse, PhD, Kelvin Davies, PhD, Pedro Cabrales, PhD, Parimala Nacharaju, PhD, Joel Friedman, DM, PhD

Droit d'auteur AZoNano.com, M. Adam Friedman (Université d'Albert Einstein de Médicament)

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

Last Update: 14. June 2013 04:06

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