Nanotecnologia e Dermatologia - O Papel da Nanotecnologia na Pesquisa da Dermatologia

pelo Dr. Adam Friedman

Dr. Adam Friedman, Director da Pesquisa Dermatologic, Divisão da Dermatologia, Faculdade de Albert Einstein da Medicina
Autor Correspondente: ajf0424@yahoo.com

Introdução

A entrega Cutâneo da droga oferece muitas vantagens sobre rotas da administração alternativas a propósito do impacto específico do alvo, da toxicidade sistemática diminuída, da vacância do primeiro metabolismo da passagem, das programações de dose variáveis, e do serviço público alargado às populações pacientes diversas.

Um factor de complicação é que a pele evoluiu mecanismos para impedir moléculas exógenas, as especialmente hidrófilas, da passagem segura. A camada caloso do corneum do estrato (a parte superior a maioria de camada da pele) é ligada firmemente a uma matriz intercellular do lipido que faz à passagem da terapêutica um desafio sério1. Esta barreira forte à actividade molecular é bastante eficaz em obstruir as grandes drogas (massa molecular > 500 a Dinamarca), que naturalmente compo a maioria da terapêutica activa2.

Os moedores e as micro-agulhas Mecânicos podem abrir um número limitado (≥ 10 nanômetro)3 de poros relativamente largos na barreira de pele, aquela pode permitir a passagem transiente de pequeno e mesmo de grandes moléculas (ou mesmo de bactérias)3. O Rompimento com ultra-som (phonopheresis) ou pulsação elétrica de alta tensão (electroporation) foi usado para forçar materiais maiores através desta barreira complexa. Os realçadores Químicos da penetração são utilizados igualmente a fim molestar a barreira epidérmica, embora os interesses da segurança limitaram sua eficácia4-6.

Além Disso, muitas substâncias que poderiam, na teoria, ser usadas porque a terapêutica tópica tem diversas desvantagens que são:

1. fraca ou nao solúvel na água;
2. degradado ou neutralizado antes de alcançar o alvo apropriado;
3. distribuído não especìfica aos tecidos e aos órgãos, tendo por resultado efeitos secundários adversos impróprios e a eficácia limitada no local do alvo

Veículos da Nanotecnologia e de Entrega

Os veículos de entrega Novos gerados com a nanotecnologia estão levantando a perspectiva emocionante para entrega controlada e sustentada da droga através da barreira de pele impenetrável. Partículas 500 nanômetro e exibição menor um anfitrião das propriedades originais que são superiores a suas contrapartes do material de maioria7-9. O tamanho Pequeno é uma característica necessária mas outras propriedades são necessários para que os nanomaterials consigam a eficácia como um veículo de entrega tópico.

Óptima estes nanoparticles devem:

1. leve drogas através dos poros cutâneos na barreira de pele preliminar;
2. libere a droga transportada espontâneamente uma vez que a penetração é conseguida; e
3. as baixas taxas da exibição de afastamento cutâneo da droga permitindo profundamente/visaram o depósito e prolongaram a acção das drogas portador-transportadas.

Adicionalmente, estes produtos devem poder ajustar às variações fisiológicos relevantes como parte de da seu projecto e escolha de objectivos.

Nanotecnologia que Transforma-se um Foco Principal na Pesquisa da Dermatologia

Dado os benefícios terapêuticos significativos potenciais alistados acima, não é nenhuma surpresa que a nanotecnologia se está transformando um foco principal do desenvolvimento de produtos dermatologically orientado7, 10-14. O sixth - o titular de patente o maior da nanotecnologia nos Estados Unidos é uma empresa dos cosméticos15,16. De facto, as empresas cosméticas estão acima da curva no que diz respeito a seus esforços de pesquisa da nanotecnologia em relação aos gigantes de indústria como Motorola e Kodak. Quando a nano-fabricação puder ser cara e exigir as facilidades sofisticadas, os preços da produção em massa, da diminuição, e o crescimento exponencial são custos previstos do controle no futuro e permitem que esta ciência floresça. Algum calcula a nanotecnologia do lugar em 2012 para ser uma indústria do trilhão $2, empregando dois milhões nos Estados Unidos apenas7. As Aplicações são correntes na medicina e na dermatologia para a detecção atempada, o diagnóstico, e a terapia visada da doença7,9,10,12,13,17-24.

Como pode ser esperado com toda a tecnologia em sua infância, do potencial e do excitamento deve ser moderado com a realização que há ainda umas armadilhas e uns interesses permanecendo em relação à segurança23,25-35. A pele é o primeiro ponto do contacto para a maioria de nanomaterials ambientais, apesar do media em que são entregados. Os riscos de nanomaterials no mundo da dermatologia são conseqüentemente extensivos, variando da dermatite de contacto irritante ou alérgica às reacções do corpo estrangeiro à morte do tecido27.

Teòrica falando, o potencial tóxico de todo o material pode ser previsto para ser exponencial proporcional a uma diminuição no tamanho de partícula. Primeiramente, o tamanho menor permite uma penetração mais profunda de produtos químicos encapsulados, e a penetração intracelular aumentada e a absorção sistemática. Em Segundo, apenas como uma área de superfície maior aos nanomaterials da relação do volume confer com vantagens significativas sobre suas contrapartes macromoleculares, fá-la tão demasiado aumentam dramàtica a disponibilidade dos grupos de superfície para a interacção com tecidos e pilhas. Se os grupos de superfície são quimicamente reactivos e são capazes de gerar a espécie reactiva do oxigênio, o potencial para a reactividade aumenta com tamanho de partícula de diminuição28. Última, a toxicidade de nanoparticles insolúveis e inertes em pilhas mamíferas pode directamente ser relacionada a sua tomada celular. Algumas pilhas, tais como keratinocytes, têm a capacidade às moléculas pequenas do phagocytose, e quando o nanomaterial é interiorizado, podem acumular nas pilhas e finalmente no resultado em dano do ADN e na citotoxidade através da geração de esforço oxidativo36.

Conseqüentemente, é primordial que a toxicologia das nanotecnologia esteja explicada apropriadamente a ambos protege o público dos materiais potencialmente nocivos, mas para aliviar igualmente medos e a especulação públicos dos media que pode impedir que esta tecnologia prometedora esteja cultivada e utilizaa.

O Estado Actual de Nanotecnologia na Dermatologia

Muitas áreas da medicina, tais como a oncologia37 e a radiologia diagnóstica38 têm incorporado a nanotecnologia em seus ensino, educação, e pesquisa. A Dermatologia tem-se retardado nesta área apesar da observação convenientemente paradoxal que uma proporção significativa de novidades na nanotecnologia estêve em cuidados com a pele do consumidor. Os dados Recentes de um estudo piloto (Friedman e Nasir, não-publicados) revelaram que há um acordo forte entre os dermatologistas por todo o país que o ensino, a educação, e a pesquisa da nanotecnologia são facetas necessárias e importantes da Dermatologia.

Além Disso, os respondentes indicaram que há uma necessidade para o descuido e o regulamento melhorados e mais rigorosos destas tecnologias, embora era obscuro qualquer um como este poderia ser realizado ou como os dermatologistas podem obter involvidos. De facto, até que recentemente, não houver nenhuns organizações ou grupos da dermatologia nos Estados Unidos dedicados a endereçar estas edições.

A Sociedade de Nanodermatology (NDS)

A Sociedade de Nanodermatology foi fundada em 2010 para reunir indivíduos de uma disposição larga de disciplinas ligadas que compartilham de um interesse comum na nanotecnologia enquanto se relaciona à dermatologia.

A sociedade e os membros são cobrados com a seguinte missão:

1. monitore pròxima revelações na nanotecnologia como se relacionam à dermatologia;
2. para encontrar-se informal e formalmente em congressos, em eventos de ensino do conferenceand científico à vista dos membros de educação e de informação em revelações na nanotecnologia e na dermatologia;
3. para trocar a pesquisa e as ideias em avanços da nanotecnologia;
4. para patrocinar a pesquisa e a educação na nanotecnologia; e
5. para desenvolver políticas e posições para beneficiar consumidores, academia, corpos reguladores, e indústria11.

O foco preliminar do NDS estará monitorando a nanotecnologia, estará estudando novidades no campo, e estará avaliando seu potencial. O NDS centrar-se-á sobre usos benéficos do potencial desta nova tecnologia, assim como perigos potenciais. Os membros de NDS questionarão crìtica os benefícios e os riscos sugeridos de nanotecnologia disponíveis e tornando-se baseadas nos dados disponíveis os mais atrasados. O impacto em consumidores, em trabalhadores, em pessoais médicos, em sociedade, e no ambiente tudo será considerado. Mais importante ainda, os resultados serão compartilhados e distribuídos como parte da missão educacional do NDS através das várias tomadas.

Como parte de sua missão reguladora, o NDS desenvolverá as directrizes de segurança baseadas na compreensão actual e em relatórios médicos e dermatologic das agências de teste da toxicologia. O NDS comunicará estes resultados à sociedade, corpos reguladores, e aos fabricantes da lei e de política.

A comunidade dermatologic não está ainda ciente de todos os benefícios e inconvenientes à nanotecnologia. Contudo, a dermatologia é uma disciplina vibrante poised para render descobertas novas no diagnóstico e na gestão da doença que utilizam a nanotecnologia. Este é o momento perfeito de educar dermatologistas, colegas, consumidores, e trabalhadores sobre a nanotecnologia.

Nanoparticles Híbrido como um Veículo para a Entrega do Óxido Nítrico

O Interesse no potencial terapêutico do óxido nítrico (NO) tem crescido exponencial sobre o passado poucas décadas39-51. Este interesse é um resultado directo dos resultados que demonstram uma escala deexpansão das funcionalidades associadas sem circunstâncias fisiológicos inferiores. Estas propriedades estabelecidas não somente para ter implicações terapêuticas directas para o tratamento das infecções, modulação do vasoactivity, angiogênese, e cura esbaforido, mas para fornecer igualmente uma base para nossa compreensão de muitas doenças que variam da asma à psoríase52-55.

Aproveitar este potencial provou difícil como refletido pelos esforços intensos mas relativamente mal sucedidos para não desenvolver terapêutica útil NENHUNS dispositivo/veículo da entrega56. O uso Clínico destes materiais foi devido limitado custar, citotoxidade, instabilidade dos compostos químicos, carcinogenicidade potencial, e revelação da tolerância a NENHUMAS substâncias de liberação56. Os nanoparticles híbridos superam muitas das limitações existentes associadas com a corrente NENHUMAS estratégias de liberação.

Combina as características benéficas de dois materiais distintos. Em primeiro lugar, matrizes vítreos polisacárido-derivadas de que apoie a conversão do nitrito ao NENHUM assim como a retenção NÃO dentro da matriz57; Em Segundo Lugar, hydrogel silane-derivado, poroso que fornece um esqueleto relativamente rígido. As matrizes Sozinhas, vítreos sofrem da limitação que dissolvem ràpida seguinte exposição à água. A matriz do hydrogel, embora mais estável na água, é altamente porosa, permitindo um escape rápido dos índices. A plataforma híbrida supera estas limitações usando a matriz vítreo para gerar não somente o NENHUM, mas para obstruir igualmente os poros do hydrogel. O componente do hydrogel fornece a estrutura e a estabilidade, retardando a divisão do vidro na solução58.

O esqueleto do nanoparticle é formado usando os alkoxysilanes, que têm dois benefícios chaves. Primeiramente, são já amplamente utilizados na produção de nanoparticles deformação. Isto é, os produtos baseados em alkoxysilanes não exigem nenhuma etapas da redução de tamanho da partícula a fim criar o nanoparticle: são criados durante o processo de manufactura próprio. Em Segundo, a estrutura física destes tipos de nanoparticles é aquela de uma rede ou de um esqueleto altamente poroso59-63. NENHUMA matriz vítreo é um conceito original que capitalize em química conhecidas e compreenda três componentes principais. O nitrito de Sódio na presença da glicose em uma matriz vítreo submete-se a uma reacção dos redox que não gere NENHUM gás57,64,65.

Na plataforma actual, as propriedades vítreos são acreditadas para ser derivadas da rede forte da ligação do hidrogênio forjada da interacção entre o chitosano, um polisacárido cationic, e as correntes laterais do hydrogel aniónico. É esta rede forte da ligação do hidrogênio que ambos permitem a geração glicose-negociada de NENHUM, assim como a armadilha de NENHUM gás. Os polímeros do glicol de Polietileno (PEG) de peso moleculares diferentes são usados para regular a taxa de NENHUMA liberação. Como mencionado previamente, em cima da exposição a um ambiente aquoso, a matriz vítreo dissolve permitir a liberação do NÃO.

A composição dos nanoparticles reserva ambos para a retenção do NÃO dentro das partículas secas, assim como para a liberação sustentada lenta de níveis terapêuticos de NÃO durante períodos dos muitos tempos quando expor à umidade/água58. Ao Contrário de muitas da corrente NENHUM material de liberação, NENHUMA liberação dos nps exige nem a decomposição química nem a catálise enzimático. Em Lugar De, a liberação de NÃO dos nps exige somente a exposição à água56. O perfil da liberação para o NENHUM é encontrado para ser ajustado facilmente com a manipulação directa das concentrações relativas dos componentes usados em preparar o hydrogel/compostos de vidro que é base para a plataforma do NP58.

A Aplicação do Óxido Nítrico como um Veículo de Entrega da Droga

O potencial para a aplicabilidade larga para esta NENHUMA plataforma de liberação do nanoparticulate está emergindo embora uma série de projectos translationala. Principalmente, a penetração cutâneo e a segurança dos nanoparticles híbridos até aqui foram demonstradas in vivo. A Penetração de nanoparticles fluorescentes foi visualizada usando a imagem lactente infravermelha do corpo total até vinte quatro horas que seguem a aplicação inicial e pela secção histologic de pele involvida nos pregos animais dos modelos também dos assuntos humanos. As aplicações Repetidas dos nanoparticles à pele murine não demonstraram nenhuma mudança patológica à pele involvida, tal como thickeneing da epiderme nem aumentaram inflamatório infiltram. Embora estes estudos iniciais são prometedores, as investigações continuadas são correntes apreciar inteiramente todas as edições com segurança.

Porque o papel de NÃO na actividade cura e antimicrobial esbaforido é bem conhecido42,54,66-70, é um foco principal deste trabalho. Tratamento com Nenhuns-nps resultados no fechamento esbaforido acelerado em ensaios da migração do fibroblasto e no modelo esbaforido murine in vivo splinted71-73. In vitro a eficácia Antimicrobial contra a Meticilina S Resistente áurea (MRSA)74, tuberculose de Mycobacterium, baumannii de Acenitobacter75 foi estabelecida.

O tratamento Tópico de NENHUNS nanoparticles in vivo a MRSA e a baumannii do A. contaminou resultados dos modelos da excisão na aceleração da cura esbaforido e no afastamento da carga bacteriana em relação aos controles clìnica e histològica74,75. Para estender mais estes resultados, o tratamento tópico de NENHUNS nps em um modelo in vivo induzido do abcesso de MRSA, demonstrando um impacto dependente da dose na definição da lesão baseada no tamanho esbaforido, a histologia, e o cytokine que perfila dos locais do abcesso76. Os estudos comparativos Terapêuticos são correntes, e os estudos preliminares demonstraram que o tratamento tópico e intralesional sem nps no modelo do abcesso de MRSA era significativamente mais eficaz do que Retapamulin tópico e o Vancomycin intravenoso que seguem quatro dias do tratamento baseados em culturas clínicas da avaliação e da ferida.

O papel importante de NÃO em manter a saúde vascular conduz a nosso teste que a eficácia de NENHUNS nps em endereçar circunstâncias associou com as deficiências orgânicas endothelial. NENHUM nps aumentou a função eréctil quando aplicado tòpica ao pénis dos ratos que foram desenvolvidos como um modelo da deficiência orgânica eréctil77. Em uma maneira dependente da dose, intravenosa (iv) administrado, não circulando NENHUM nps aumentado não expirou NENHUMA concentração, diminuiu a pressão sanguínea arterial média (MAPA) e aumentou o fluxo microvascular sobre diversas horas, sem induzir uma resposta inflamatório em relação aos nanoparticles do controle78.

Quando não comparadas a dois conhecidos NENHUNS doador, DETA NONOate e DPTA NONOate, as diminuições similares no MAPA foram testemunhadas. Contudo, o impacto no tom vascular que segue o uso de NONOate era altamente incapaz em relação a NENHUNS nps, não exigindo 30 vezes mais NENHUMA liberação induzir uma resposta fisiológico similar. Esta armadilha manifestada como um efeito significativo na formação da meta-hemoglobina pela administração de NONOate com diminuição subseqüente na capacidade de carga do oxigênio da hemoglobina.

Traduzindo estes resultados, o papel potencial de Nenhumas-nps desordens dentro vasculares da aflição hemodynamic foi investigado. Não administrou Intravenosa NENHUM nps são observados para neutralizar a infusão de seguimento da hipertensão sistemática de NENHUM portador baseado hemoglobina do oxigênio da limpeza, melhorando a função sistemática e microvascular. Além Disso, IV Nenhum-nps podiam corrigir o negativo, as mudanças hemodynamic potencial risco de vida durante choque hemorrágico - o NENHUM contínuo liberado por Nenhum-nps vasoconstriction arteriolar revertido, a densidade capilar funcional recuperada e as circulações sanguíneas microvascular, e a descompensação cardíaca impedida. Estes dados sugerem que NENHUM nps não tenha um potencial claro reabastecer NÃO nas situações seja NENHUMA produção esteja danificado, insuficiente ou consumido (por exemplo deficiência orgânica endothelial, desordens metabólicas e doenças hemolytic).

Junto estes dados demonstram o potencial claro de NENHUNS nps não somente como um agente terapêutico para inflamatório, infeccioso, e vascular/cardiovascular, mas como uma ferramenta prometedora promover igualmente nossa compreensão de NENHUNS mecanismos da sinalização.


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aAs investigações pré-clínicas discutidas não seriam possíveis sem os seguintes colaboradores: George Han, PhD, Luis Marti'nez, PhD, Joshua Nosanchuk, DM, Alcatrão de Moses, PhD, Kelvin Davies, PhD, Pedro Cabrales, PhD, Parimala Nacharaju, PhD, Joel Friedman, DM, PhD

Copyright AZoNano.com, Dr. Adam Friedman (Faculdade de Albert Einstein da Medicina)

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

Last Update: 14. June 2013 04:37

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