納米技術和皮膚學 - 納米技術的作用在皮膚學研究

由亞當弗裡德曼博士

亞當弗裡德曼,皮膚病學的研究,皮膚學醫學的阿爾伯特・愛因斯坦學院分部的主任博士
對應的作者: ajf0424@yahoo.com

簡介

皮膚藥物發運提供許多好處超過替代管理方式關於目標特定影響、減少的系統第一通過新陳代謝有毒、避免,可變的藥量的計劃和變寬的實用程序為不同的患者人數。

一個複雜因素是皮膚演變結構妨礙外生分子,親水特別是那些,從安全的段落。 地層 corneum (頂層的角質層皮膚的多數層) 與做治療學段落一個嚴重的挑戰的一個細胞間的油脂矩陣緊密地被結合1。 對分子活動的此嚴格的障礙是相當有效的在阻攔大藥物 (分子量 > 500 Da),當然組成多數人有效的治療學2

機械研磨器和微型針可能開張相對地在皮膚障礙的寬 (≥ 103 毫微米) 毛孔的有限數字,那可能允許小和大甚而分子 (甚至細菌) 臨時段落3。 與超聲波 (phonopheresis) 或高壓電子搏動的中斷 (電穿孔) 用於通過此複雜障礙強制更大的材料。 化工滲透改進物也使用為了心緒不寧這個表皮障礙,雖然安全性關心限制了他們的效力4-6

此外,可能,在原理上,使用的許多物質,因為典型治療學有幾個缺點他們是:

1. 弱或不可溶解在水中;
2. 降低或撤銷在到達適當的目標之前;
3. 未指明分配對組織和機構,造成過度的相反副作用和被限制的效力在目標站點

納米技術和運載工具

通過納米技術被生成的新穎的運載工具提高受控和持續的藥物發運的扣人心弦的潛在客戶在難貫穿的皮膚障礙間。 微粒 500 毫微米和更小的展覽在他們的粒狀材料副本是優越的許多唯一屬性7-9。 小型一個必要的功能,但是其他屬性是需要的為了 nanomaterials 能達到效力作為一個典型運載工具。

最理想地這些 nanoparticles 應該:

1. 通過在主要皮膚障礙的皮膚毛孔運載藥物;
一旦滲透達到, 2. 请本能地發行這種被運輸的藥物; 并且
3. 皮膚藥物結算的展覽低費率允許深深/瞄準了證言并且延長了承運人被運輸的藥物的活動。

另外,作為他們設計和瞄準一部分,這些產品應該能對相關生理差異調整。

成為的納米技術在皮膚學研究的主要重點

假使被列出的潛在的重大的治療福利以上,並不奇怪納米技術成為 dermatologically 針對的產品開發主要焦點7, 10-14。 納米技術的第六大專利持有方在美國是化妝用品公司15,16。 實際上,與像 Motorola 和柯達的工業強手比較裝飾性的公司是在曲線上關於他們的納米技術研究工作。 當納諾製造可以是昂貴的和要求時複雜的設施、大量生產、越來越少的價格和指數增長在將來是期望的控制費用并且允許此科學進展。 一些在 2012年之前估計安排納米技術是 $2 兆個行業,使用二百萬在單獨美國7。 應用是進行中在醫學和皮膚學方面疾病早檢測、診斷和被瞄準的療法的7,9,10,12,13,17-24

能預計與在其初期的所有技術,潛在和興奮必須磨煉與認識仍有缺陷和依然是的不安關於安全性23,25-35。 皮膚是第一個問題的多數環境 nanomaterials 的聯絡,不管他們解救的媒體。 nanomaterials 的因此風險在皮膚學世界的是廣泛的,範圍從刺激性或過敏接觸性皮炎到外來物體回應對組織死亡27

理論上告訴,所有材料含毒物潛在可以預測是按指數規律地按比例與在顆粒大小的減少。 首先,更加小型允許被濃縮的化學製品的更加深刻的滲透和改進的細胞內滲透和系統吸收。 其次,正對數量比例的更加巨大的表面商談與重大的好處的 nanomaterials 超過他們的大分子副本,那麼也執行它為與組織和細胞的交往巨大增加表面組的可用性。 如果表面組是化工易反應的并且能够生成易反應的氧氣種類,在反應性的潛在增加與越來越少的顆粒大小28。 最後,在哺乳細胞的不能溶解和惰性 nanoparticles 有毒可以直接地與他們的蜂窩電話增加有關。 有些細胞,例如 keratinocytes,有這個能力對 phagocytose 小的分子,并且,當 nanomaterial 向內時,他們在細胞和根本地結果在脫氧核糖核酸故障和細胞毒性可以累計通過氧化重點的生成36

所以,是最重要的納米技術毒素學適當地被闡明對兩個保護公共免受潛在有害的材料,而且緩和可能防止此有為的技術培養和使用的公共恐懼和媒體猜想。

納米技術的當前狀態在皮膚學方面

醫學許多區域,例如腫瘤學37 和診斷放射科38 合併納米技術到他們的教學、教育和研究裡。 皮膚學在儘管表面上似是而非的觀察的此區滯後新發展計劃的一個重要比例在納米技術方面在消費者護膚。 從一次中間試驗的最近數據 (弗裡德曼和 Nasir,未出版) 表示在全國範圍內有在納米技術教學、教育和研究是皮膚學必要和重要小平面的皮膚病學家中的一個嚴格的協議。

此外,應答者表明有對這些技術的被改進的和更加嚴謹的失察和管理規定的需要,雖然它是不清楚的二者之一這如何可能是實現的或皮膚病學家如何能涉及。 實際上,近來,沒有所有皮膚學組織或組在美國投入論及這些問題。

Nanodermatology 社團 (NDS)

Nanodermatology 社團在 2010年建立帶來從在納米技術方面共享共同利益的清楚的單個鏈接的學科,當它與皮膚學關連。

社團和成員起訴下列任務:

1. 请嚴密地監測發展在納米技術方面,他們與皮膚學關連;
2. 非正式地和正式見面在國會,科學 conferenceand 教的活動為發展的教育的和通知的成員的目的在納米技術和皮膚學方面;
3. 交換研究和想法在納米技術預付款;
4. 贊助研究和教育在納米技術方面; 并且
5. 開發制度和位置有益於消費者、學術界、管理機構和行業11

NDS 的主要焦點監控納米技術,學習在這個域的新發展計劃,并且評估他們的潛在。 NDS 將著重對此新技術的潛在有利使用,以及潛在的危險。 NDS 成員緊要地對在最新的可用的數據基礎上的可用和開發的納米技術表示懷疑的被建議的福利和風險。 對消費者、工作者、醫療人事部、社團和這個環境的影響所有將考慮。 最重要,作為 NDS 的培訓任務一部分通過多種出口,發現將共享并且被分配。

作為其管理任務一部分, NDS 將開發在當前醫療和皮膚病學的瞭解和報道基礎上的安全指南從毒素學檢驗機構。 NDS 將傳達這些發現给這個社團,管理機構和對法律和政策制訂者。

這個皮膚病學的社區不知道所有福利和缺點對納米技術。 然而,皮膚學是保持平衡的一個充滿活力的學科產生在使用納米技術的疾病的診斷和管理的新的發現。 這是理想的時候教育皮膚病學家、同事、消費者和工作者關於納米技術。

雜種 Nanoparticles 作為氧化一氮發運的通信工具

興趣在氧化一氮上治療潛在 (NO)按指數規律地在過去幾十年增長39-51。 此利息是展示功能的一個曾經擴展範圍發現的一個直接結果關聯沒有下面生理情況。 這些被設立的屬性不僅有傳染的處理, vasoactivity,血管形成的模塊化的直接治療涵義,并且使癒合受傷,而且為對許多疾病的我們的範圍從哮喘的瞭解提供基本類型到牛皮癬52-55

利用此潛在未證明困難如反射由強烈,但是相對地不成功的工作成績治療地發展有用發運設備/通信工具56。 對這些材料的臨床使用是被限制的由於花費,化合物的細胞毒性、不穩定性,潛在的容差的致癌力和發展到沒有發行的物質56。 雜種 nanoparticles 解決許多現有的限制與當前相關沒有發行的方法。

它結合二明顯的材料有利功能。 首先,支持亞硝酸鹽嚮沒有以及留成轉換沒有在這個矩陣內的多聚糖派生的玻璃狀矩陣57; 其次,提供一個相對地嚴格的概要的硅酮派生的,多孔水凝膠。 單獨,玻璃狀矩陣遭受他們迅速地溶化下列對的暴露水的限制。 水凝膠矩陣,雖則穩定在水中,是高度多孔的,允許目錄一個迅速換碼。 雜種平臺不僅解決這些限制通過使用這個玻璃狀矩陣生成沒有,而且插入水凝膠的毛孔。 水凝膠要素提供結構和穩定性,減慢玻璃的細分在解決方法的58

使用 alkoxysilanes,納米顆粒概要被形成,有二關鍵利益。 首先,他們已經是用途廣泛在自形成的 nanoparticles 的生產。 即在 alkoxysilanes 基礎上的產品不要求任何顆粒大小減少步驟為了創建納米顆粒: 在製造過程期間,他們被創建。 其次, nanoparticles 的這些類型物理結構是那一個高度多孔網絡或概要59-63。 這個玻璃狀矩陣不是利用著名的化學并且包括三個主要成份的一個唯一概念。 在葡萄糖面前的亞硝酸鈉在一個玻璃狀矩陣經過不生成氣體的一種氧化還原的回應57,64,65

在當前平臺,玻璃狀屬性應該從從脫乙酰殼多糖、負離子多聚糖和負離子水凝膠側鏈之間的交往偽造的嚴格的氫接合網絡派生。 它是兩個允許葡萄糖斡旋的生成的此嚴格的氫接合網絡,以及沒有氣體的陷害。 不同的分子量聚乙二醇 (釘) 聚合物用於調控這種費率沒有版本。 如提及以前,在對一個含水環境的暴露,這個玻璃狀矩陣溶化允許版本不。

nanoparticles 的構成准許兩個留成的不在乾燥微粒內,以及治療級別緩慢的持續的版本的沒有超出很長時間期間,當顯示在濕氣/水58。 不同於許多當前發行的材料,從 nps 的沒有版本不要求化工分解和酶催化。 反而,沒有從 nps 的版本要求仅對的暴露水56。 發現沒有的版本配置文件通過要素的相對濃度的直接的處理用於準備是為 np 平臺的基本類型的水凝膠/玻璃綜合的容易地調整58

氧化一氮的應用作為藥物運載工具

在清楚的適用性的潛在此沒有發行的 nanoparticulate 平臺的雖則湧現一系列的平移項目a。 首要,雜種 nanoparticles 的皮膚滲透和安全性體內至今被展示了。 螢光 nanoparticles 的滲透通過組織區分包含的皮膚形象化使用全部的紅外想像按照最初的應用的二十四時數和在從人類主題的動物設計釘子中。 nanoparticles 的被重複的應用對鼠科皮膚的沒有展示對包含的皮膚的病理變化,例如 thickeneing 表皮也沒有增加激動滲入。 雖然這些最初的研究是有為的,持續的調查是進行中詳盡地珍重所有問題以安全性。

由於沒有在創傷醫治用和抗菌活動的作用是源遠流長的42,54,66-70,它是此工作主要焦點。 與 NO-nps 的處理導致加速的創傷關閉在成纖維細胞遷移檢驗和體內用夾板固定的鼠科創傷設計71-73。 aureus 的 2,6 - 二甲氧基苯青黴素抗性 S 的抗菌體外效力 (MRSA)74,結核桿菌, Acenitobacter baumannii75 被設立了。

沒有 nanoparticles 的典型應用對活體內 MRSA 和 A. baumannii 傳染了切除在創傷癒合的細菌間接費用加速度和結算的設計結果與控制比較臨床和組織學74,75。 進一步擴大這些結果,典型應用沒有在一個導致的活體內 MRSA 膿腫設計的 nps,展示對在創傷範圍基礎上的機能障礙解決方法的劑量從屬的影響,描出從膿腫站點的組織學和細胞因子76。 治療比較研究進行中,并且初步的研究顯示出,沒有 nps 的典型和 intralesional 處理在 MRSA 膿腫設計比典型按照四天處理的 Retapamulin 和靜脈內萬古黴素有效在臨床鑒定和創傷文化基礎上。

沒有在維護血管健康的重要作用導致沒有 nps 的效力在解決情況關聯內皮細胞的官能不良的我們的測試。 nps 沒有增加可直立功能,當適用於典型地被開發作為陽痿設計匯率的陰莖77。 以一個劑量從屬的方式, (iv) 靜脈內被管理,流通增加的 nps 沒有呼氣濃度,減少了平均動脈血壓 (映射) 并且增加了微脈管的流在幾時數,沒有導致一種激動的回應與控制 nanoparticles 比較78

當比較到二著名服務供應商、 DETA NONOate 和 DPTA NONOate,在映射的相似的減少未被目擊。 然而,對按照 NONOate 使用的血管口氣的影響不是高度效率低的與沒有 nps 比較,要求 30 倍更多版本導致一種相似的生理回應。 作為對正鐵血紅蛋白形成的重大的作用表明的此缺陷由與隨後的減少的 NONOate 管理在血紅蛋白氧氣運載量。

轉換這些發現, NO-nps 的潛在的作用在血液動力學的困厄血管紊亂調查。 沒有靜脈內管理 Nps 被觀察抵制系統沒有換氣血紅蛋白基於氧氣承運人的高血壓按照的注入,改進系統和微脈管的功能。 此外, IV NO-nps 能更正負的、可能地威脅生命的血液動力學的更改在出血性的衝擊 - NO-nps 被恢復的小動脈的血管縮小發行的持續沒有期間,被收回的功能血絲密度和微脈管的血流和被防止的心臟病代償失調。 這些數據建議 Nps 沒有清楚的潛在重新補充不在情形是沒有生產被削弱,不足或消耗 (即內皮細胞的官能不良、新陳代謝的紊亂和溶血疾病)。

同時這些數據展示沒有 nps 的清楚的潛在不僅作為激動,感染和血管/心血管的一治療作用者,而且作為一個有為的工具促進我們的瞭解沒有信號結構。


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a討論的潛伏期的調查不會是可能的沒有下列合作者: 喬治韓, PhD,雷斯馬丁內斯, PhD,約書亞 Nosanchuk, MD,摩西 Tar, PhD,凱爾文戴維斯, PhD,佩德羅卡夫拉萊斯, PhD, Parimala Nacharaju, PhD, Joel 弗裡德曼, MD, PhD

版權 AZoNano.com,亞當弗裡德曼 (醫學的阿爾伯特・愛因斯坦學院博士)

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

Last Update: 14. June 2013 03:58

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