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ナノテクノロジーおよび皮膚科学 - 皮膚科学の研究に於いてのナノテクノロジーの役割

先生によってアダムフリードマン

、アダムフリードマン先生 Dermatologic 研究、皮膚科学薬のアルベルト・アインシュタインの大学の分割のディレクター
対応する著者: ajf0424@yahoo.com

導入

皮膚の薬剤配達は最初パスの新陳代謝のターゲット特定の影響、減らされた全身の毒性、回避、可変的な投薬のスケジュールおよび多様な患者数に広げられたユーティリティに関して管理の代替ルート上の多くの利点があります。

複雑な要素は安全な道からの特に親水性の物、外因性の分子を妨害するために皮がメカニズムを展開させたことです。 層の corneum (上皮のほとんどの層) の角質層は therapeutics の道に深刻な挑戦をする細胞間脂質のマトリックスと堅く結ばれます1。 分子活性へのこの強い障壁は実行中の therapeutics より当然大半を構成する大きい薬剤 (分子量 > 500 Da) の妨害でかなり有効です2

機械研削器およびマイクロ針は皮膚保護剤の比較的広い (≥ 10 nm)3 気孔の限られた数を開くことができますそれは小さくおよび大きい分子ことができます (また更に細菌) の一時的な道を可能にする3。 超音波 (phonopheresis) または高圧に電気に脈打つことを用いる中断が (電気穿孔法) この複雑な障壁を通してより大きい材料を強制するのに使用されていました。 化学浸透の増強物はまた安全心配が効力を限定したけれども表皮の障壁を混乱させるために利用されます4-6

なお、次のとおりであること項目 therapeutics に複数の不利な点があるので、理論で、使用できる多くの物質:

1. 水で弱くまたは溶けない;
2. 適切なターゲットに達する前に低下させるか、または非アクティブにされて;
3. ターゲットサイトで過度で不利な副作用および限定された効力に終ってティッシュおよび器官に無指定に、配られて

ナノテクノロジーおよび配達手段

ナノテクノロジーによって生成される新しい配達手段は突き通せない皮膚保護剤を渡る制御された、支えられた薬剤配達のためのエキサイティングな見通しを上げています。 粒子 500 nm およびより小さい展示品第一次製品の同等より優秀である一義的な特性の多く7-9。 小型必要な機能はですが、項目配達手段として効力を達成するために他の特性は nanomaterials のために必要です。

理想的にはこれらの nanoparticles はべきです:

1. 一次皮膚保護剤の皮膚の気孔を通して薬剤を運んで下さい;
浸透が達成されたら 2. 運ばれた薬剤を自発的に解放して下さい; そして
3. 皮膚の薬剤のクリアランスの展示品の低いレートは深くを可能にして/沈殿を目標とし、キャリア運ばれた薬剤の処置を延長しました。

さらに、これらの製品はデザインおよび目標とすることの一部として関連した生理学的な変化に調節べきです。

皮膚科学の研究の主要な焦点になるナノテクノロジー

上でリストされている潜在的で重要な治療上の利点を与えられてそれはナノテクノロジーが dermatologically 方向づけられた製品開発の主要な焦点になっているという驚きではないです7, 10-14。 米国のナノテクノロジーの 6番目に大きい特許所有権者は化粧品の会社です15,16。 実際は、装飾的な会社は Motorola およびコダックのような業界最大手と比べて彼らのナノテクノロジーの研究活動に関してカーブの上にあります。 nano 製造業が高価でそして必要となることができる間、洗練された機能、大量生産、減少した価格および急激な増加は将来期待された制御費用で、この科学が活気付くようにします。 一部は 2012 年までに $2 単独で米国の 2,000,000 を用いるであるために場所のナノテクノロジーを兆の企業推定します7。 アプリケーションは病気の早期検出、診断および目標とされた療法のための薬そして皮膚科学で進行中です7,9,10,12,13,17-24

幼年時代のあらゆる技術と期待することができるように潜在性および興奮の今でも安全に関する落とし穴そして残りの不安があること認識と和らげられなければなりません23,25-35。 皮はそれらが渡される媒体に関係なくほとんどの環境の nanomaterials のための接触の最初のポイント、です。 従って皮膚科学の世界の nanomaterials の危険は広範で、刺激性かアレルギーの接触性皮膚炎から異物の反作用ティッシュの死までまで及びます27

論理上話して、あらゆる材料の有毒な潜在性は粒度の減少に指数関数的に比例するために予測することができます。 最初に、小型カプセル化された化学薬品のより深い浸透と高められた細胞内の浸透および全身の吸収を可能にします。 2 番目にボリューム比率 nanomaterials へのより大きい表面積が高分子同等上の重要な利点の相談するように、そう余りにそれを劇的に高めますティッシュおよびセルとの相互作用のために表面のグループのアベイラビリティをします。 表面のグループが化学的に反応で、反応酸素種を生成することができれば、反応のための潜在性は減少した粒度と増加します28。 最後に、哺乳類セルの不溶解性および不活性の nanoparticles の毒性は細胞通風管と直接関連していることができます。 あるセルに、 keratinocytes のような phagocytose の小さい分子に、能力があり、 nanomaterial が内面化されるとき、 DNA の損傷のセルおよび最終的に結果および酸化圧力の生成を通って細胞毒性で集まってもいいです36

従って、それはナノテクノロジーの毒物学が有害性がある材料から両方に適切に保護するパブリックを、またこの有望な技術は耕され、利用ことを防ぐことができる公共の恐れをおよび媒体の投機を静めるために明瞭になること最重要です。

皮膚科学のナノテクノロジーの現状

腫瘍学および診断放射線学のような薬の37 多くの地域は、38 ずっと教授、教育および研究にナノテクノロジーを組み込んでいます。 皮膚科学は表面上は逆説的な観察にもかかわらずずっとこの領域でナノテクノロジーの新しい開発のかなりの比率が消費者スキンケアにあったこと遅れています。 パイロット・スタディからの最近のデータは (フリードマンおよび Nasir、出版されていない) ナノテクノロジーの教授、教育および研究が必要で、重要な面皮膚科学のである dermatologists 間に全国的に強い一致があることを明らかにしました。

なお、被告はこれが堪能であることができるか、またはどのように dermatologists が関与できるか明白でなかったどちらかけれどもこれらの技術の改善され、より厳密な手落ちそして規則のための必要性があることを示しました。 実際は、最近まで、これらの問題を扱うことに専用されている米国に皮膚科学の組織またはグループがずっとありません。

Nanodermatology の社会 (NDS)

Nanodermatology の社会は 2010 年に皮膚科学に関連していると同時にナノテクノロジーの共通の利益を共有するリンクされた訓練の広いアレイからの個人をひとつにまとめるために創設されました。

社会およびメンバーは次の代表団と満たされます:

1. 皮膚科学に関連しているようにナノテクノロジーの開発を厳密に監視して下さい;
2. ナノテクノロジーおよび皮膚科学の開発の教育し、知らせるメンバーを目的に議会、科学的な conferenceand の教授のイベントで非公式そして形式的に会うため;
3. ナノテクノロジーの前進の研究そして考えを交換するため;
4. ナノテクノロジーの研究そして教育を後援するため; そして
5. 規定および位置を消費者、学究的な世界、取締機関および企業に寄与するために開発するため11

NDS の一次焦点はナノテクノロジーを監察して、フィールドの新しい開発を調査しましたり、潜在性を評価します。 NDS はこの新技術の潜在性の有利な使用、また潜在的な危険に焦点を合わせます。 NDS のメンバーは批判的に最新の使用できるデータに基づいて使用でき、成長のナノテクノロジーの提案された利点そして危険に質問します。 消費者、労働者、医学の人員、社会および環境の影響はすべて考慮されます。 最も重要な点として、調査結果はさまざまなアウトレットを通した NDS の教育代表団の一部として共有され、配られます。

規定する代表団の一部として、 NDS は毒物学のテスト代理店からの現在の医学および dermatologic 理解そしてレポートに基づいて安全に関する推奨事項を開発します。 NDS は社会、取締機関をと法律および政策当局者とこれらの調査結果伝えます。

dermatologic コミュニティはナノテクノロジーにすべての利点および欠点まだに気づいていません。 しかし、皮膚科学はナノテクノロジーを利用する病気の診断そして管理の新しい発見をもたらすために安定する活気に満ちた訓練です。 これはナノテクノロジーについての dermatologists、同僚、消費者および労働者を教育する完全な時期です。

一酸化窒素の配達のための手段としてハイブリッド Nanoparticles

ずっと一酸化窒素の治療上の潜在性の興味は (NO)指数関数的に過去数十年にわたって育っています39-51。 この興味は下の生理学的な条件無しで関連付けられる機能性の常に拡大の範囲を示す調査結果の直接結果です。 これらの確立された特性ただ伝染の処置、 vasoactivity の変調、直る angiogenesis および傷のための直接治療上の含意を持つためしかし喘息から乾癬まで及ぶ多くの病気の私達の理解にまた基礎を提供するため52-55

この潜在性を利用することは有用配達装置/手段を治療上発達させないための強く比較的不成功な努力によって反映されるように困難証明しました56。 これらの材料の臨床使用はずっと解放の物質に、化合物の細胞毒性、不安定な状態、許容の潜在的な発癌性および開発要して限定された当然ではないです56。 ハイブリッド nanoparticles は流れと関連付けられる既存の限定の多数を解放の作戦克服しません。

それは 2 つの個別の材料の有利な機能を結合します。 _初めに、変換の亜硝酸塩への、またの保留船舶をマトリックスの内のいいえサポートはいけない多糖類得ガラス状のマトリックス57; 2 番目に、比較的堅い骨組を提供するシラン得られた、多孔性のヒドロゲル。 マトリックスだけは、ガラス状の急速に水への次の露出を分解する限定に苦しみます。 水でより安定したヒドロゲルのマトリックスは、しかし非常に多孔性で、内容の急速な脱出を許可します。 ハイブリッドプラットホームはまたしか生成しなかったり、ヒドロゲルの気孔を差し込むのにガラス状のマトリックスの使用によってこれらの限定を克服しません。 ヒドロゲルのコンポーネントは解決のガラスの故障を遅らせる構造および安定性を提供します58

nanoparticle の骨組は 2 つの主な利点がある alkoxysilanes を使用して形作られます。 最初に、それらは既に自己形成 nanoparticles の生産で広く利用されています。 すなわち、 alkoxysilanes に基づく製品は nanoparticle を作成するために粒度の減少のステップを要求しません: それらは製造工程自体の間に作成されます。 2 番目に、これらのタイプの nanoparticles の物理構造は非常に多孔性ネットワークか骨組のそれです59-63。 ガラス状のマトリックスは有名な化学を生かし、 3 つの主要なコンポーネントから成り立つ一義的な概念ではないです。 ガラス状のマトリックスのブドウ糖の前の亜硝酸ナトリウムはガスを生成しないレドックスの反作用を経ます57,64,65

現在のプラットホームでは、ガラス状の特性はキトサン、カチオンの多糖類および陰イオンのヒドロゲルの側鎖間の相互作用から造られる強い水素の結合ネットワークから得られると信じられます。 それは両方とものブドウ糖仲介された生成のために可能にしない、またガスのわなに掛ける事ではないですこの強い水素の結合ネットワーク。 異なった分子量のポリエチレングリコール (止め釘) ポリマーがリリースのレートを調整するのに使用されていません。 、水様の環境への露出に前に述べられるように、ガラス状のマトリックスはのリリースを許可することをいいえ分解します。

nanoparticles の構成は湿気/水に露出されたときの保留船舶のための乾燥した粒子の内のいいえ、また治療上のレベルの遅い支えられたリリースのための両方をの長い時間のピリオドにいいえ割り当てません58。 流れの多数とは違って解放材料は、 nps からのリリース化学分解も酵素の触媒作用も必要としません。 その代り、リリースはの nps 露出だけからの水へのいいえ必要としません56。 のためのリリースプロフィールは容易に np のプラットホームのための基礎であるガラス合成物/ヒドロゲルの準備で使用されるコンポーネントの相対的な集中の簡単な処理によって調整されるためにありません58

薬剤配達手段として一酸化窒素のアプリケーション

この解放の nanoparticulate のプラットホームの広い適用の可能性のための潜在性は一連の翻訳のプロジェクトしかし現れていませんa。 まず第一に、ハイブリッド nanoparticles の皮膚の浸透そして安全は生体内でこれまでに示されました。 蛍光 nanoparticles の浸透は複雑な皮の組織学的の区分によって 24 時間まで視覚化され、総ボディ赤外線イメージ投射を最初のアプリケーションに人間の題材からの動物モデルまた続く釘で使用します。 ネズミ科の皮への nanoparticles の繰り返されたアプリケーションは表皮の thickeneing のような複雑な皮への病理学変更を、示しませんでしたし、または炎症性を浸透します増加しませんでした。 これらの最初の調査が有望であるけれども十分に安全の問題を認めるために、継続的調査は進行中です。

傷の治療および抗菌作業に於いての役割はのいいえ確立していないので42,54,66-70、この作業の主要な焦点です。 繊維芽細胞の移行の試金および生体内で副木をされたネズミ科の傷モデルの両方加速された傷の閉鎖の非nps 結果を用いる処置71-73。 、結核菌 aureus、 Methicillin 抵抗力がある S (MRSA)74に対する抗菌生体外の効力 Acenitobacter の baumannii は75 確立されました。

生体内の MRSA および A. の baumannii への Nanoparticles の項目アプリケーションは制御と比べて臨床的にそして組織学的に傷のおよび細菌の重荷のクリアランス治療の加速の切除モデル結果を感染させませんでした74,75。 これらの結果、傷のサイズに更に拡張するため、膿瘍のサイトから側面図を描く組織学基づく損害の解像度の線量の依存した影響および cytokine を示す誘導された生体内の MRSA の膿瘍モデルの Nps 無しの項目アプリケーションを76。 治療上の比較研究は進行中であり、 MRSA の膿瘍モデルの nps 無しの項目および intralesional 処置が臨床査定および傷文化に基づいて 4 日の処置に続く項目 Retapamulin および静脈内のバンコマイシンより有効だったことを予備の調査は示しました。

管の健康の維持に於いての重要な役割はのいいえ endothelial 機能障害と関連付けなかった条件のアドレス指定の Nps の効力が私達のテストに導きません。 nps は勃起不全のモデルとして開発されたラットの陰茎に原則的に適用されたとき勃起性機能を高めませんでした77。 高められた Nps を循環しない線量依存した方法では、静脈内で (iv) は管理されて集中を、減らし、中間の動脈血圧力 (マップ) を高めました制御 nanoparticles と比べる炎症性応答を誘導しないで数時間にわたる microvascular 流れを、吐き出しませんでした78

提供者、 DETA NONOate および DPTA NONOate を有名な 2 と比較されなかったとき、マップの同じような減少は目撃されました。 ただし同じような生理学的な応答を誘導する、 NONOate の使用に続く管の調子の影響は 30 倍より多くのリリースを必要としない Nps と比べて非常に非能率的ではなかったです。 ヘモグロビンの酸素の収容量のそれに続く減少を用いる NONOate の管理が methemoglobin の形成に対する重要な効果として明示するこの落とし穴。

これらの調査結果を変換して、血行力学の苦脳の管の無秩序に於いての非nps の潜在的な役割は調査されました。 静脈内で Nps を掃気ヘモグロビンによって基づいた酸素のキャリアの全身の高血圧の続く注入を妨害するために観察され管理し全身および microvascular 機能を改善します。 なお、 IV 非nps 出血性の衝撃 - 非nps 戻された arteriolar 血管収縮によって、回復機能毛管密度および microvascular 血の流れ解放された訂正連続的なの間に陰性、可能性としては生命にかかわる血行力学の変更および防がれた心臓 decompensation はできませんでした。 これらのデータは Nps に補充する明確な潜在性が状態のいいえだった生産損なわれるないことを、不十分か消費されて提案します (例えば endothelial 機能障害、新陳代謝の無秩序および hemolytic 病気)。

ともにこれらのデータはまた炎症性、伝染性、および有望なツールとして管/心血管のための治療上のエージェントとしてだけ Nps の明確な潜在性を、シグナリングメカニズムの私達の理解を促進する示しません。


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a論議された前臨床調査は次の共作者なしで可能でなかろうでしよう: ジョージハン、 PhD、 Luis マルチネーゼ、 PhD、ジョシュア Nosanchuk、 MD のモーゼの Tar、 PhD、ケルビン Davies、 PhD、ペドロ Cabrales、 PhD、 Parimala Nacharaju、 PhD、 Joel フリードマン、 MD、 PhD

、版権 AZoNano.com アダムフリードマン (薬のアルベルト・アインシュタインの大学) 先生

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