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Los sistemas de administración de fármacos con nanopartículas son tecnologías diseñadas que utilizan nanopartículas para la administración dirigida y la liberación controlada de agentes terapéuticos. La forma moderna de un sistema de administración de fármacos debería minimizar los efectos secundarios y reducir tanto la dosificación como la frecuencia de dosificación. Recientemente, las nanopartículas han despertado la atención debido a su posible aplicación para la administración eficaz de fármacos. [1]

Los nanomateriales exhiben diferentes propiedades químicas y físicas o efectos biológicos en comparación con sus homólogos a mayor escala que pueden ser beneficiosos para los sistemas de administración de fármacos. Algunas ventajas importantes de las nanopartículas son su alta relación superficie-volumen, sintonización química y geométrica y su capacidad para interactuar con biomoléculas para facilitar la absorción a través de la membrana celular . La gran área de superficie también tiene una gran afinidad por fármacos y moléculas pequeñas, como ligandos o anticuerpos, con fines dirigidos y de liberación controlada.

Las nanopartículas se refieren a una gran familia de materiales tanto orgánicos como inorgánicos. Cada material tiene propiedades ajustables únicas y, por lo tanto, puede diseñarse selectivamente para aplicaciones específicas. A pesar de las muchas ventajas de las nanopartículas, también existen muchos desafíos, que incluyen, entre otros , la nanotoxicidad , la biodistribución y acumulación, y la eliminación de nanopartículas por el cuerpo humano.

El Instituto Nacional de Bioingeniería e Imágenes Biomédicas ha publicado las siguientes perspectivas para la investigación futura en sistemas de administración de fármacos de nanopartículas:

  1. cruzar la barrera hematoencefálica (BBB) ​​en enfermedades y trastornos cerebrales;
  2. mejorar la administración intracelular dirigida para garantizar que los tratamientos lleguen a las estructuras correctas dentro de las células;
  3. combinando diagnóstico y tratamiento. [2]

El desarrollo de nuevos sistemas farmacéuticos requiere mucho tiempo; se necesitan aproximadamente siete años para completar la investigación y el desarrollo fundamentales antes de avanzar a los estudios preclínicos en animales. [3]

Caracterización [ editar ]

La administración de fármacos con nanopartículas se centra en maximizar la eficacia del fármaco y minimizar la citotoxicidad. El ajuste fino de las propiedades de las nanopartículas para una administración eficaz de fármacos implica abordar los siguientes factores. La relación superficie-volumen de las nanopartículas se puede alterar para permitir una mayor unión de ligandos a la superficie. [4] El aumento de la eficiencia de unión del ligando puede disminuir la dosis y minimizar la toxicidad de las nanopartículas. Minimizar la dosificación o la frecuencia de dosificación también reduce la masa de nanopartículas por masa de fármaco, logrando así una mayor eficiencia. [5] La funcionalización de la superficie de las nanopartículas es otro aspecto importante del diseño y, a menudo, se logra mediante bioconjugación.o adsorción pasiva de moléculas sobre la superficie de la nanopartícula. Al funcionalizar las superficies de las nanopartículas con ligandos que mejoran la unión al fármaco, suprimen la respuesta inmune o proporcionan capacidades de liberación controlada / dirigida, se logra tanto una mayor eficacia como una menor toxicidad. La eficacia aumenta a medida que se administra más fármaco al sitio objetivo y los efectos secundarios tóxicos se reducen al minimizar el nivel total de fármaco en el cuerpo. La composición de la nanopartícula se puede elegir según el entorno objetivo o el efecto deseado. Por ejemplo, las nanopartículas basadas en liposomas pueden degradarse biológicamente después del parto [6].minimizando así el riesgo de acumulación y toxicidad después de la liberación de la carga terapéutica. Las nanopartículas metálicas, como las nanopartículas de oro, tienen cualidades ópticas (también descritas en nanomateriales ) que permiten técnicas de imagen menos invasivas. [7] Además, la respuesta fototérmica de las nanopartículas a la estimulación óptica se puede utilizar directamente para la terapia tumoral.

Plataformas [ editar ]

Los sistemas de administración de fármacos de nanopartículas actuales se pueden catalogar en función de la composición de su plataforma en varios grupos: nanopartículas poliméricas, nanopartículas inorgánicas, nanopartículas virales, nanopartículas basadas en lípidos y tecnología de nanopartículas unidas a albúmina (nab). Cada familia tiene sus características únicas.

Nanopartículas poliméricas [ editar ]

Las nanopartículas poliméricas son polímeros sintéticos con un tamaño que varía de 10 a 100 nm. Las nanopartículas poliméricas sintéticas comunes incluyen poliacrilamida, [8] poliacrilato, [9] y quitosano. [10] Pueden incorporarse moléculas de fármaco durante o después de la polimerización. Dependiendo de la química de polimerización, el fármaco puede unirse covalentemente, encapsularse en un núcleo hidrófobo o conjugarse electrostáticamente. [9] [11] Las estrategias sintéticas comunes para las nanopartículas poliméricas incluyen enfoques de microfluidos, [12] electrodropping, [13] homogeneización a alta presión y polimerización interfacial basada en emulsión. [14]La biodegradabilidad del polímero es un aspecto importante a considerar al elegir la química de nanopartículas adecuada. Los nanoportadores compuestos de polímeros biodegradables se someten a hidrólisis en el cuerpo, produciendo pequeñas moléculas biocompatibles como el ácido láctico y el ácido glicólico. [15] Las nanopartículas poliméricas se pueden crear mediante el autoensamblaje u otros métodos, como la replicación de partículas en plantillas no humectantes (PRINT), que permite la personalización de la composición, el tamaño y la forma de la nanopartícula utilizando moldes diminutos. [dieciséis]

Dendrímeros [ editar ]

Los dendrímeros son polímeros sintéticos hiperramificados únicos con tamaño monodisperso, estructura bien definida y una superficie terminal altamente funcionalizada. Por lo general, se componen de aminoácidos, ácidos nucleicos y carbohidratos sintéticos o naturales. Los agentes terapéuticos se pueden cargar con relativa facilidad en el interior de los dendrímeros o en la superficie terminal de las ramas mediante interacción electrostática, interacciones hidrófobas, enlaces de hidrógeno, enlaces químicos o conjugación covalente. [17] [18] [16] La conjugación fármaco-dendrímero puede alargar la vida media de los fármacos. Actualmente, el uso de dendrímeros en sistemas biológicos está limitado debido a la toxicidad del dendrímero [19] y limitaciones en sus métodos de síntesis. [20]Los dendrímeros también están confinados dentro de un rango de tamaño estrecho (<15 nm) y los métodos de síntesis actuales están sujetos a un bajo rendimiento. Los grupos de superficie alcanzarán el límite de empaquetamiento denso de Gennes a un nivel de alta generación, que sella el interior de la solución a granel; esto puede ser útil para la encapsulación de moléculas de fármaco hidrófobas y poco solubles. El sello se puede ajustar mediante interacciones intramoleculares entre grupos de superficies adyacentes, que pueden variar según el estado de la solución, como el pH, la polaridad y la temperatura, una propiedad que se puede utilizar para adaptar las propiedades de encapsulación y liberación controlada. [21]

Nanopartículas de platino

Nanopartículas y nanocristales inorgánicos [ editar ]

Las nanopartículas inorgánicas han surgido como bloques de construcción funcionales de gran valor para los sistemas de administración de fármacos debido a sus propiedades bien definidas y altamente ajustables, como el tamaño, la forma y la funcionalización de la superficie. Las nanopartículas inorgánicas se han adoptado en gran medida para aplicaciones biológicas y médicas que van desde la obtención de imágenes y el diagnóstico hasta la administración de fármacos. [22] Las nanopartículas inorgánicas suelen estar compuestas por metales inertes como el oro y el titanio que forman nanoesferas, sin embargo, las nanopartículas de óxido de hierro también se han convertido en una opción.

Los puntos cuánticos (QD), o nanocristales semiconductores inorgánicos, también han surgido como herramientas valiosas en el campo de la bionanotecnología debido a sus propiedades ópticas únicas que dependen del tamaño y a la química de superficie versátil. Sus diámetros (2 - 10 nm) están en el orden del radio de Bohr del excitón, lo que da como resultado efectos de confinamiento cuántico análogos al modelo de " partículas en una caja ". Como resultado, las propiedades ópticas y electrónicas de los puntos cuánticos varían con su tamaño: los nanocristales de tamaños más grandes emitirán luz de menor energía tras la excitación de la fluorescencia. [23]

La ingeniería de superficies de los QD es crucial para crear híbridos de nanopartículas y biomoléculas capaces de participar en procesos biológicos. La manipulación de la composición, el tamaño y la estructura del núcleo de nanocristales cambia las propiedades fotofísicas de QD El diseño de materiales de recubrimiento que encapsulan el núcleo de QD en una capa orgánica hace que los nanocristales sean biocompatibles, y los QD se pueden decorar más con biomoléculas para permitir una interacción más específica con objetivos biológicos. El diseño de un núcleo de nanocristales inorgánicos acoplado con una capa orgánica y ligandos de superficie biológicamente compatibles puede combinar propiedades útiles de ambos materiales, es decir, propiedades ópticas de los QD y funciones biológicas de los ligandos unidos. [24]

Toxicidad [ editar ]

Si bien la aplicación de nanopartículas inorgánicas en bionanotecnología muestra avances alentadores desde la perspectiva de la ciencia de los materiales, el uso de dichos materiales in vivo está limitado por cuestiones relacionadas con la toxicidad, la biodistribución y la bioacumulación. Debido a que los sistemas de nanopartículas inorgánicas metálicas se degradan en sus átomos metálicos constituyentes, pueden surgir desafíos de las interacciones de estos materiales con los biosistemas, y una cantidad considerable de partículas pueden permanecer en el cuerpo después del tratamiento, lo que lleva a la acumulación de partículas metálicas que potencialmente pueden resultar en toxicidad. [25]

Recientemente, sin embargo, algunos estudios han demostrado que ciertos efectos de toxicidad ambiental de las nanopartículas no son evidentes hasta que las nanopartículas se someten a transformaciones para liberar iones metálicos libres. En condiciones aeróbicas y anaeróbicas, se encontró que las nanopartículas de cobre, plata y titanio liberaban niveles bajos o insignificantes de iones metálicos. Esto es evidencia de que los NP de cobre, plata y titanio son lentos para liberar iones metálicos y, por lo tanto, pueden aparecer en niveles bajos en el medio ambiente. [26] Además, los recubrimientos de nanocapas protegen significativamente contra la degradación en el entorno celular y también reducen la toxicidad QD al reducir la fuga de iones metálicos desde el núcleo. [23]

Nanocristales orgánicos [ editar ]

Los nanocristales orgánicos consisten en fármacos puros y agentes tensioactivos necesarios para la estabilización. Se definen como sistemas de administración de fármacos coloidales submicrónicos sin portadores con un tamaño de partícula medio en el rango nanométrico. La principal importancia de la formulación de fármacos en nanocristales es el aumento de la superficie de las partículas en contacto con el medio de disolución, aumentando así la biodisponibilidad. Varios medicamentos formulados de esta manera se encuentran en el mercado. [27]

Solubilidad [ editar ]

Uno de los problemas que enfrenta la administración de fármacos es la solubilidad del fármaco en el organismo; alrededor del 40% de las sustancias químicas detectadas recientemente en el descubrimiento de fármacos son poco solubles en agua. [28] Esta baja solubilidad afecta la biodisponibilidad del fármaco, es decir, la velocidad a la que el fármaco llega al sistema circulatorio y, por tanto, al sitio objetivo. La baja biodisponibilidad se observa con mayor frecuencia en la administración oral, que es la opción preferida para la administración de fármacos debido a su conveniencia, bajos costos y buenas prácticas para el paciente. [28] Una medida para mejorar la mala biodisponibilidad es inyectar los medicamentos en una mezcla de solventes con un agente solubilizante. [29] Sin embargo, los resultados muestran que esta solución es ineficaz, con el agente solubilizante demostrando efectos secundarios y / o toxicidad. Los nanocristales utilizados para la administración de fármacos pueden aumentar la solubilidad de saturación y la velocidad de dispersión. Generalmente, se cree que la solubilidad por saturación es una función de la temperatura, pero también se basa en otros factores, como la estructura cristalina y el tamaño de partícula, en lo que respecta a los nanocristales. La siguiente ecuación de Ostwald-Freundlich muestra esta relación:

Donde C s es la solubilidad de saturación del nanocristal, C 𝛼 es la solubilidad del fármaco a una escala no nano, σ es la tensión interfacial de la sustancia, V es el volumen molar de la partícula, R es la constante de gas, T es la temperatura absoluta, 𝜌 es la densidad del sólido y r es el radio. [28] La ventaja de los nanocristales es que pueden mejorar la adsorción oral, la biodisponibilidad, el inicio de la acción y reducen la variabilidad entre sujetos. En consecuencia, ahora se están produciendo nanocristales y están en el mercado para una variedad de propósitos que van desde antidepresivos hasta estimulantes del apetito. Los nanocristales se pueden producir de dos formas diferentes: el método de arriba hacia abajo o el método de abajo hacia arriba. Las tecnologías de abajo hacia arriba también se conocen como nanoprecipitación. Esta técnica implica disolver un fármaco en un disolvente adecuado y luego precipitarlo con un no disolvente. Por otro lado, las tecnologías de arriba hacia abajo utilizan la fuerza para reducir el tamaño de una partícula a nanómetros, lo que generalmente se hace moliendo un fármaco. Se prefieren los métodos de arriba hacia abajo cuando se trabaja con medicamentos poco solubles.

Estabilidad [ editar ]

Una desventaja de usar nanocristales para la administración de fármacos es la estabilidad de los nanocristales. Los problemas de inestabilidad de las estructuras nanocristalinas se derivan de procesos termodinámicos como la agregación de partículas, la amorfización y la cristalización en masa. Las partículas a escala nanoscópica presentan un exceso relativo de energía libre de Gibbs, debido a su mayor relación de superficie a volumen. Para reducir este exceso de energía, generalmente es favorable que se produzca la agregación. Por lo tanto, los nanocristales individuales son relativamente inestables por sí mismos y generalmente se agregan. Esto es particularmente problemático en la producción descendente de nanocristales. Los métodos como la homogeneización a alta presión y el fresado de perlas tienden a aumentar la inestabilidad al aumentar las superficies; para compensar, o como respuesta a una alta presión,las partículas individuales pueden agregarse o volverse amorfa en estructura.[30] Estos métodos también pueden conducir a la reprecipitación del fármaco al superar la solubilidad más allá del punto de saturación (maduración de Ostwald). [31] Un método para superar la agregación y retener o aumentar la estabilidad de los nanocristales es mediante el uso de moléculas estabilizadoras. Estas moléculas, que interactúan con la superficie de los nanocristales y previenen la agregación mediante repulsión iónica o barreras estéricas entre los nanocristales individuales, incluyen tensioactivos y generalmente son útiles para estabilizar suspensiones de nanocristales. [30]Sin embargo, las concentraciones de tensioactivos demasiado altas pueden inhibir la estabilidad de los nanocristales y mejorar el crecimiento o la agregación de los cristales. Se ha demostrado que ciertos tensioactivos, al alcanzar una concentración crítica, comienzan a autoensamblarse en micelas, que luego compiten con las superficies de nanocristales por otras moléculas de tensioactivo. Con menos moléculas de superficie interactuando con la superficie de nanocristales, se informa que el crecimiento y la agregación de cristales ocurren en cantidades mayores. [32] Según se informa, el uso de tensioactivo en concentraciones óptimas permite una mayor estabilidad, una mayor capacidad del fármaco como vehículo y una liberación sostenida del fármaco. [30]En un estudio que utilizó PEG como estabilizador, se descubrió que los nanocristales tratados con PEG aumentaban la acumulación en los sitios del tumor y tenían una mayor circulación sanguínea que aquellos no tratados con PEG. [33] La amorfización puede ocurrir en métodos de producción de arriba hacia abajo. Con diferentes disposiciones intramoleculares, la amorfización de los nanocristales conduce a diferentes propiedades termodinámicas y cinéticas que afectan la administración y la cinética del fármaco. Se informa que la transición a estructuras amorfas se produce a través de prácticas de producción como el secado por pulverización, la liofilización y mecanismos mecánicos, como el triturado. [30]Se ha informado que esta amorfización se ha observado con o sin la presencia de estabilizador en un proceso de molienda en seco. Sin embargo, el uso de un proceso de molienda en húmedo con tensioactivo redujo significativamente la amorfización, lo que sugiere que el disolvente, en este caso el agua, y el tensioactivo podrían inhibir la amorfización para algunos métodos de producción de arriba hacia abajo que, según se informa, facilitan la amorfización. [34]

Entrega de liposomas [ editar ]

Estructura básica del liposoma

Los liposomas son vesículas esféricas compuestas de fosfolípidos naturales o sintéticos que se autoensamblan en solución acuosa en tamaños que van desde decenas de nanómetros a micrómetros. [16] La vesícula resultante, que tiene un núcleo acuoso rodeado por una membrana hidrófoba, se puede cargar con una amplia variedad de moléculas hidrófobas o hidrófilas con fines terapéuticos.

Los liposomas se sintetizan típicamente con fosfolípidos naturales, principalmente fosfatidilcolina . El colesterol se incluye a menudo en la formulación para ajustar la rigidez de la membrana y aumentar la estabilidad. La carga molecular se carga mediante la formación de liposomas en solución acuosa, mecanismos de intercambio de disolventes o métodos de gradientes de pH. [35] También se pueden conjugar químicamente varias moléculas a la superficie del liposoma para alterar las propiedades de reconocimiento. Una modificación típica es conjugar polietilenglicol (PEG) a la superficie de la vesícula. El polímero hidrófilo evita el reconocimiento por parte de los macrófagos y reduce el aclaramiento. El tamaño, la carga superficial y la fluidez de la bicapa también alteran la cinética de administración de los liposomas. [36]Los liposomas se difunden desde el torrente sanguíneo hacia el espacio intersticial cerca del sitio objetivo. Como la propia membrana celular está compuesta de fosfolípidos, los liposomas pueden fusionarse directamente con la membrana y liberar la carga en el citosol, o pueden ingresar a la célula a través de la fagocitosis u otras vías de transporte activas. La administración de liposomas tiene varias ventajas. Los liposomas aumentan la solubilidad, la estabilidad y la absorción de moléculas de fármacos. Los péptidos, polímeros y otras moléculas se pueden conjugar a la superficie de un liposoma para una administración dirigida. La conjugación de varios ligandos puede facilitar la unión a las células diana basándose en la interacción receptor-ligando. La alteración del tamaño de las vesículas y la química de la superficie también se puede ajustar para aumentar el tiempo de circulación. En los EE. UU. Se encuentran en uso clínico varios fármacos liposomales aprobados por la FDA.El fármaco antraciclina doxorrubicina se administra con liposomas de fosfolípido-colesterol para tratar el sarcoma de Kaposi y el mieloma múltiple relacionados con el SIDA con alta eficacia y baja toxicidad.[37] Muchos otros están siendo sometidos a ensayos clínicos, y la administración de fármacos liposomales sigue siendo un campo activo de investigación en la actualidad, con aplicaciones potenciales que incluyen la terapia de ácido nucleico, la focalización cerebral y la terapia tumoral. [38]

Vectores virales, partículas de tipo viral y nanoportadores biológicos [ editar ]

Los virus se pueden usar para administrar genes para ingeniería genética o terapia génica. Los virus de uso común incluyen adenovirus, retrovirus y varios bacteriófagos. La superficie de la partícula viral también se puede modificar con ligandos para aumentar la capacidad de direccionamiento. Si bien los vectores virales pueden usarse con gran eficacia, una preocupación es que pueden causar efectos fuera del objetivo debido a su tropismo natural. Esto generalmente requiere reemplazar las proteínas que causan interacciones virus-célula con proteínas quiméricas. [39]Además de utilizar virus, las moléculas de fármaco también pueden encapsularse en partículas de proteína derivadas de la cápside viral o partículas similares a virus (VLP). Las VLP son más fáciles de fabricar que los virus y su uniformidad estructural permite que las VLP se produzcan con precisión en grandes cantidades. Los VLP también tienen superficies fáciles de modificar, lo que permite la posibilidad de una entrega dirigida. Existen varios métodos para empaquetar la molécula en la cápside; la mayoría aprovecha la capacidad de la cápside para autoensamblarse. Una estrategia es alterar el gradiente de pH fuera de la cápside para crear poros en la superficie de la cápside y atrapar la molécula deseada. Otros métodos utilizan agregadores como cremalleras de leucina o anfifilos de polímero-ADN para inducir la formación de la cápside y capturar moléculas de fármaco.También es posible conjugar químicamente fármacos directamente en los sitios reactivos de la superficie de la cápside, lo que a menudo implica la formación de enlaces amida. Después de introducirse en el organismo, las VLP suelen tener una amplia distribución tisular, una rápida eliminación y, por lo general, no son tóxicas. Sin embargo, al igual que los virus, puede provocar una respuesta inmunitaria, por lo que pueden ser necesarios agentes enmascaradores inmunitarios.[40]

Tecnología de nanopartículas unidas a albúmina (nab) [ editar ]

La tecnología de unión a albúmina de nanopartículas utiliza la proteína albúmina como vehículo para fármacos de quimioterapia hidrófobos a través de la unión no covalente. Debido a que la albúmina ya es un portador natural de partículas hidrófobas y es capaz de transcitar moléculas unidas a sí misma, las nanopartículas compuestas de albúmina se han convertido en una estrategia eficaz para el tratamiento de muchas enfermedades en la investigación clínica.

Mecanismos de entrega y liberación [ editar ]

Un sistema de administración de fármacos ideal debería tener una focalización eficaz y una liberación controlada. Las dos principales estrategias de focalización son la focalización pasiva y la focalización activa. La focalización pasiva depende del hecho de que los tumores tienen vasos sanguíneos estructurados anormalmente que favorecen la acumulación de macromoléculas y nanopartículas relativamente grandes. Este llamado efecto de retención y permeabilidad mejorada (EPR) [41] permite que el portador del fármaco sea transportado específicamente a las células tumorales. El direccionamiento activo es, como sugiere el nombre, mucho más específico y se logra aprovechando las interacciones receptor-ligando en la superficie de la membrana celular. [42]Los sistemas de liberación controlada de fármacos se pueden lograr mediante varios métodos. Los sistemas de administración de fármacos con velocidad programada se ajustan a la difusividad de los agentes activos a través de la membrana. [43] Otro mecanismo de administración-liberación es la administración de fármacos modulada por activación, donde la liberación es provocada por estímulos ambientales. Los estímulos pueden ser externos, como la introducción de activadores químicos o la activación por luz o campos electromagnéticos, o biológicos, como el pH, la temperatura y la presión osmótica, que pueden variar ampliamente en todo el cuerpo. [44] [45] [46]

Nanopartículas poliméricas [ editar ]

En el caso de las nanopartículas poliméricas, la inducción de la respuesta a los estímulos generalmente se ha basado en gran medida en polímeros bien conocidos que poseen una capacidad de respuesta inherente a los estímulos. Ciertos polímeros que pueden sufrir transiciones de fase reversibles debido a cambios de temperatura o pH han despertado interés. [47] Podría decirse que el polímero más utilizado para la administración modulada por activación es el polímero termo-sensible poli (N-isopropilacrilamida). Es fácilmente soluble en agua a temperatura ambiente, pero precipita reversiblemente cuando la temperatura se eleva por encima de su temperatura de solución crítica más baja (LCST), cambiando de una conformación de cadena extendida a una cadena colapsada. [48]Esta característica presenta una forma de cambiar la hidrofilia de un polímero a través de la temperatura. Los esfuerzos también se centran en sistemas de administración de fármacos que responden a estímulos duales, que pueden aprovecharse para controlar la liberación del fármaco encapsulado. Por ejemplo, el copolímero tribloque de poli (etilenglicol) -b-poli (3-aminopropil-metacrilamida) -b-poli (N-isopropilacrilamida) (PEG-b-PAPMA-b-PNIPAm) puede autoensamblarse para formar micelas. , que posee una arquitectura núcleo-capa-corona por encima de la temperatura crítica más baja de la solución. También responde al pH. Por lo tanto, la liberación del fármaco se puede ajustar cambiando las condiciones de temperatura o pH. [49]

Nanopartículas inorgánicas [ editar ]

Las estrategias de administración de fármacos de las nanopartículas inorgánicas dependen de las propiedades del material. El direccionamiento activo de los portadores de fármacos de nanopartículas inorgánicas a menudo se logra mediante la funcionalización superficial con ligandos específicos de nanopartículas. Por ejemplo, el nanovehículo inorgánico multifuncional (5-FU / Fe3O4 / αZrP @ CHI-FA-R6G) es capaz de realizar imágenes ópticas de tumores y terapia simultáneamente. [50]Puede dirigirse a la ubicación de las células cancerosas con un comportamiento de liberación sostenida. También se han realizado estudios sobre las respuestas de las nanopartículas de oro a la luz local del infrarrojo cercano (NIR) como estímulo para la liberación de fármacos. En un estudio, las nanopartículas de oro funcionalizadas con ADN de doble hebra encapsulado con moléculas de fármacos se irradiaron con luz NIR. Las partículas generaron calor y desnaturalizaron el ADN de doble hebra, lo que provocó la liberación de fármacos en el sitio objetivo. [51] Los estudios también sugieren que una estructura porosa es beneficiosa para lograr una liberación sostenida o pulsátil. Los materiales inorgánicos porosos demuestran una alta estabilidad mecánica y química dentro de una variedad de condiciones fisiológicas. [52]Las propiedades superficiales bien definidas, como el alto volumen de poros, la distribución estrecha del diámetro de los poros y el área de superficie alta, permiten el atrapamiento de fármacos, proteínas y otras moléculas biogénicas con patrones de liberación predecibles y reproducibles. [53] [54]

Toxicidad [ editar ]

Algunas de las mismas propiedades que hacen que las nanopartículas sean portadores de fármacos eficientes también contribuyen a su toxicidad. Por ejemplo, se sabe que las nanopartículas de oro interactúan con las proteínas a través de la adsorción superficial, que se puede utilizar para la carga de carga y el blindaje inmunológico. Sin embargo, esta propiedad de adsorción de proteínas también puede alterar la función normal de las proteínas que es esencial para la homeostasis, especialmente cuando la proteína contiene grupos de azufre expuestos. [55]El efecto fototérmico, que puede inducirse para matar las células tumorales, también puede crear especies reactivas de oxígeno que imponen estrés oxidativo en las células sanas circundantes. Las nanopartículas de oro de tamaños inferiores a 4-5 nm encajan en los surcos del ADN, lo que puede interferir con la transcripción, la regulación genética, la replicación y otros procesos que dependen de la unión ADN-proteína. La falta de biodegradabilidad de algunas químicas de nanopartículas puede provocar la acumulación en ciertos tejidos, lo que interfiere con una amplia gama de procesos biológicos. [56] Actualmente, no existe un marco regulatorio en los Estados Unidos para probar nanopartículas para determinar su impacto general en la salud y el medio ambiente. [57]

Referencias [ editar ]

  1. ^ Nanopartículas como sistemas de administración de fármacos, informes farmacológicos, volumen 64, número 5,2012, páginas 1020-1037, ISSN 1734-1140, https://doi.org/10.1016/S1734-1140(12)70901-5 .
  2. ^ Sistemas de administración de fármacos: conseguir que los fármacos lleguen a sus objetivos de forma controlada https://www.nibib.nih.gov/science-education/science-topics/drug-delivery-systems-getting-drugs-their-targets-controlled- manera .
  3. ^ Etheridge, ML, et al., El panorama general de la nanomedicina: el estado de los productos de nanomedicina aprobados y en investigación. Nanomedicina: Nanotecnología, Biología y Medicina, 2013. 9 (1): p. 1-14. doi: 10.1016 / j.nano.2012.05.013. Epub 2012 6 de junio.
  4. ^ [1] Investigación de la especificidad celular en tumores de una nanopartícula de conversión de superficie mediante imágenes multimodales Francois Fay, Line Hansen, Stefanie JCG Hectors, Brenda L. Sanchez-Gaytan, Yiming Zhao, Jun Tang, Jazz Munitz, Amr Alaarg, Mounia S . Braza, Anita Gianella, Stuart A. Aaronson, Thomas Reiner, Jørgen Kjems, Robert Langer, Freek JM Hoeben, Henk M. Janssen, Claudia Calcagno, Gustav J. Strijkers, Zahi A. Fayad, Carlos Pérez-Medina y Willem JM Mulder Bioconjugate Chemistry 2017 28 (5), 1413-1421 DOI: 10.1021 / acs.bioconjchem.7b00086.
  5. ^ Hainfeld, JF, et al., La hipertermia de nanopartículas de oro reduce la dosis de radioterapia. Nanomedicina: nanotecnología, biología y medicina, 2014. 10 (8): p. 1609-1617.
  6. ^ Biswajit Mukherjee, NSD, Ruma Maji, Priyanka Bhowmik, Pranab Jyoti Das y Paramita Paul, Estado actual y alcance futuro de los nanomateriales en la administración de fármacos. Aplicación de la nanotecnología en la administración de fármacos. 2013.
  7. ^ Jeong, EH, et al., Entrega de fármacos e imágenes moleculares basadas en nanopartículas de oro (AuNP) para aplicaciones biomédicas. Archivos de investigación farmacéutica, 2014. 37 (1): p. 53-59.
  8. ^ Bai, J., et al., Síntesis en un recipiente de nanocompuesto de poliacrilamida-oro. Química y Física de Materiales, 2007. 106 (2): p. 412-415.
  9. ^ a b Turos, E., et al., Nanopartículas de poliacrilato conjugadas con antibióticos: nuevas oportunidades para el desarrollo de agentes anti-MRSA. Cartas de química bioorgánica y medicinal, 2007. 17 (1): p. 53-56.
  10. ^ Mao, H.-Q., et al., Nanopartículas de quitosano-ADN como portadores de genes: síntesis, caracterización y eficiencia de transfección. Journal of Controlled Release, 2001. 70 (3): p. 399-421.
  11. ^ Pinto Reis, C., et al., Nanoencapsulación I. Métodos para la preparación de nanopartículas poliméricas cargadas con fármaco. Nanomedicina: Nanotecnología, Biología y Medicina, 2006. 2 (1): p. 8-21.
  12. ^ Calce, TS, S.-H. Kim y S.-M. Yang, Elaborar estrategias de diseño hacia nuevos microportadores para encapsulación y liberación controladas. Caracterización de partículas y sistemas de partículas, 2012. 30 (1): p. 9-45.
  13. ^ Choi, DH, et al., Suministro de factor de crecimiento dual mediante microcápsulas de núcleo-cáscara biocompatibles para la angiogénesis. Small, 2013. 9 (20): pág. 3468-3476.
  14. ^ Canción, Y., J.-B. Fan y S. Wang, Progresos recientes en la polimerización interfacial. Fronteras de la química de materiales, 2017. 1 (6): p. 1028-1040.
  15. ^ Kumari, A., SK Yadav y SC Yadav, Sistemas de administración de fármacos basados ​​en nanopartículas poliméricas biodegradables. Coloides y superficies B: Biointerfaces, 2010. 75 (1): p. 1-18.
  16. ^ a b c Wang, Andrew Z .; Langer, Robert; Farokhzad, Omid C. (2012). "Entrega de nanopartículas de medicamentos contra el cáncer". Revisión anual de medicina . 63 : 185-198. doi : 10.1146 / annurev-med-040210-162544 . ISSN  1545-326X . PMID  21888516 .
  17. ^ Gillies, ER y JMJ Fréchet, Dendrímeros y polímeros dendríticos en la administración de fármacos. Drug Discovery Today, 2005. 10 (1): pág. 35-43.
  18. ^ Svenson, S. y DA Tomalia, Dendrímeros en aplicaciones biomédicas: reflexiones sobre el terreno. Advanced Drug Delivery Reviews, 2005. 57 (15): pág. 2106-2129.
  19. ^ Jain, K., et al., Toxicidad del dendrímero: enfrentemos el desafío. Revista Internacional de Farmacia, 2010. 394 (1): p. 122-142.
  20. ^ Pooja, D., R. Sistla y H. Kulhari, Capítulo 7 - Conjugados dendrímero-fármaco: estrategias de síntesis, estabilidad y aplicación en la administración de fármacos contra el cáncer, en Diseño de nanoestructuras para aplicaciones teranósticas, AM Grumezescu, Editor. 2018, William Andrew Publishing. pag. 277-303.
  21. ^ Boas, U., et al., Síntesis y propiedades de nuevos dendrímeros poli (propilenimina) funcionalizados con tiourea y su papel como hospedadores para huéspedes funcionalizados con urea. The Journal of Organic Chemistry, 2001. 66 (6): p. 2136-2145.
  22. ^ Giner-Casares, JJ, et al., Nanopartículas inorgánicas para biomedicina: donde los científicos de materiales se encuentran con la investigación médica. Materials Today, 2016. 19 (1): pág. 19-28.
  23. ↑ a b Grabowska-Jadach, I., Drozd, M., Kulpińska, D., Komendacka, K. y Pietrzak, M. (2019). Modificación de nanocristales fluorescentes con 6-tioguanina: seguimiento de la administración de fármacos. Nanociencia aplicada, 10 (1), 83–93. doi: 10.1007 / s13204-019-01101-6.
  24. ^ Zrazhevskiy, P., Sena, M. y Gao, X. (2011). Diseño de puntos cuánticos multifuncionales para bioimagen, detección y administración de fármacos. ChemInform, 42 (6). doi: 10.1002 / chin.201106276.
  25. ^ Wang, AZ, Langer, R. y Farokhzad, OC (2012). Entrega de nanopartículas de medicamentos contra el cáncer. Revisión anual de medicina, 63 (1), 185-198. doi: 10.1146 / annurev-med-040210-162544.
  26. ^ Mulenos, MR, Liu, J., Lujan, H., Guo, B., Lichtfouse, E., Sharma, VK y Sayes, CM (2020). Las nanopartículas de cobre, plata y titania no liberan iones en condiciones anóxicas y solo liberan niveles mínimos de iones en condiciones óxicas en agua: evidencia de la baja toxicidad de las nanopartículas. Cartas de química ambiental. doi: 10.1007 / s10311-020-00985-z.
  27. ^ Gigliobianco, MR, Casadidio, C., Censi, R. y Martino, PD (2018). Nanocristales de fármacos poco solubles: biodisponibilidad del fármaco y estabilidad fisicoquímica. Farmacia. doi: 10.20944 / preprints201807.0233.v1
  28. ↑ a b c Gao, L., Zhang, D. y Chen, M. (2008). Nanocristales de fármacos para la formulación de fármacos poco solubles y su aplicación como posible sistema de administración de fármacos. Revista de investigación de nanopartículas, 10 (5), 845–862. https://doi.org/10.1007/s11051-008-9357- 4
  29. ^ Le, J., By, Le, J. y última revisión / revisión completa de mayo de 2019 | Contenido modificado por última vez en mayo de 2019. (nd). Biodisponibilidad de fármacos - Farmacología clínica. Obtenido de < https://www.merckmanuals.com/professional/clinical-pharmacology/pharmacokinetics / drug-bioavailability>
  30. ^ a b c d Gao, Lei; Liu, Guiyang; Ma, Jianli; Wang, Xiaoqing; Zhou, Liang; Li, Xiang; Wang, Fang (1 de febrero de 2013). "Aplicación de tecnologías de nanocristales de fármacos en la administración oral de fármacos poco solubles". Investigación farmacéutica . 30 (2): 307–324. doi : 10.1007 / s11095-012-0889-z . ISSN 1573-904X . PMID 23073665 .  
  31. ^ Pawar, Vivek K .; Singh, Yuvraj; Meher, Jaya Gopal; Gupta, Siddharth; Chourasia, Manish K. (10 de junio de 2014). "Tecnología de nanocristales de ingeniería: destino in vivo, orientación y aplicaciones en la administración de fármacos" . Diario de liberación controlada . 183 : 51–66. doi : 10.1016 / j.jconrel.2014.03.030 . ISSN 0168-3659 . PMID 24667572 .  
  32. ^ Deng, Jiexin; Huang, hoja; Liu, Feng (mayo de 2010). "Comprensión de la estructura y estabilidad de los nanocristales de paclitaxel" . Revista Internacional de Farmacia . 390 (2): 242–249. doi : 10.1016 / j.ijpharm.2010.02.013 . PMC 3685190 . PMID 20167270 .  
  33. ^ Gao, Wei; Chen, Yan; Thompson, David H .; Park, Kinam; Li, Tonglei (septiembre de 2016). "Impacto del tratamiento con surfactante de nanocristales de paclitaxel sobre la biodistribución y acumulación de tumores en ratones portadores de tumores". Diario de liberación controlada . 237 : 168-176. doi : 10.1016 / j.jconrel.2016.07.015 . PMID 27417039 . 
  34. ^ Sharma, Puneet; Denny, William A .; Garg, Sanjay (1 de octubre de 2009). "Efecto del proceso de molienda en húmedo sobre el estado sólido de indometacina y simvastatina". Revista Internacional de Farmacia . 380 (1–2): 40–48. doi : 10.1016 / j.ijpharm.2009.06.029 . PMID 19576976 . 
  35. ^ Malam, Yogeshkumar; Loizidou, Marilena; Seifalian, Alexander M. (noviembre de 2009). "Liposomas y nanopartículas: vehículos nanométricos para la administración de fármacos en el cáncer". Tendencias en Ciencias Farmacológicas . 30 (11): 592–599. doi : 10.1016 / j.tips.2009.08.004 . ISSN 1873-3735 . PMID 19837467 .  
  36. ^ Lian, T. y RJY Ho, Tendencias y desarrollos en sistemas de administración de fármacos liposómicos. Journal of Pharmaceutical Sciences, 2001. 90 (6): p. 667-680.
  37. ^ Malam, Y., M. Loizidou y AM Seifalian, Liposomas y nanopartículas: vehículos nanométricos para la administración de fármacos en el cáncer. Trends in Pharmacological Sciences, 2009. 30 (11): p. 592-599.
  38. ^ Abdus, S., Y. Sultana y M. Aqil, Sistemas de administración de fármacos liposomales: una revisión de actualización. Current Drug Delivery, 2007. 4 (4): pág. 297-305.
  39. ^ Yoo, J.-W., et al., Portadores de administración de fármacos bioinspirados, bioingeniería y biomiméticos. Nature Reviews Drug Discovery, 2011. 10: p. 521.
  40. ^ Ma, Y., RJM Nolte y JJLM Cornelissen, Nanoportadores basados ​​en virus para la administración de fármacos. Reseñas de administración avanzada de medicamentos, 2012. 64 (9): p. 811-825.
  41. ^ Fang, J., H. Nakamura y H. Maeda, El efecto EPR: características únicas de los vasos sanguíneos tumorales para la administración de fármacos, factores implicados y limitaciones y aumento del efecto. Reseñas de administración avanzada de medicamentos, 2011. 63 (3): p. 136-151.
  42. ^ Miyazaki, S., C. Yokouchi y M. Takada, Control externo de la liberación del fármaco: liberación controlada de insulina de un implante de polímero hidrófilo mediante irradiación con ultrasonido en ratas diabéticas. Revista de Farmacia y Farmacología, 1988. 40 (10): p. 716-717.
  43. ^ Bennet, D. y S. Kim, un sistema de administración transdérmica para mejorar la permeabilidad de las nanopartículas de quercetina. Journal of Biomaterials Science, Polymer Edition, 2013. 24 (2): p. 185-209.
  44. ^ Irie, M., Poli (N-isopropilacrilamida) sensible a estímulos. Transiciones de fase inducidas por foto y sustancias químicas, en Responsive Gels: Volume Transitions II, K. Dušek, Editor. 1993, Springer Berlín Heidelberg: Berlín, Heidelberg. pag. 49-65.
  45. ^ Foss, AC, et al., Desarrollo de copolímeros de base acrílica para la administración oral de insulina. Revista Europea de Farmacéutica y Biofarmacéutica, 2004. 57 (2): p. 163-169.
  46. ^ Suzuki, A. y T. Tanaka, Transición de fase en geles poliméricos inducida por luz visible. Nature, 1990. 346: pág. 345.
  47. ^ Alarcón, CdlH, S. Pennadam y C. Alexander, Polímeros sensibles a estímulos para aplicaciones biomédicas. Reseñas de la Sociedad Química, 2005. 34 (3): pág. 276-285.
  48. ^ Schild, HG, Poly (N-isopropilacrilamida): experimento, teoría y aplicación. Progress in Polymer Science, 1992. 17 (2): p. 163-249.
  49. ^ Xu, X., JD Flores y CL McCormick, micelas reticuladas de cáscara de imina reversible de copolímeros tribloque termorresponsables sintetizados con RAFT acuosos como posibles nanoportadores para la liberación de fármacos "activada por pH". Macromoléculas, 2011. 44 (6): pág. 1327-1334.
  50. ^ Yu, S., et al., Nanovehículo inorgánico para la entrega potencial de fármacos dirigidos a las células tumorales, Imágenes ópticas del tumor. Interfaces y materiales aplicados de ACS, 2015. 7 (9): p. 5089-5096.
  51. ^ Xiao, Z., et al., Autoensamblaje de ADN de nanopartículas de oro sensibles al infrarrojo cercano dirigidas para la termoquimioterapia del cáncer. Angewandte Chemie International Edition, 2012. 51 (47): pág. 11853-11857.
  52. ^ Arruebo, M., Entrega de fármacos a partir de materiales inorgánicos porosos estructurados. Revisiones interdisciplinarias de Wiley: nanomedicina y nanobiotecnología, 2011. 4 (1): p. 16-30.
  53. ^ Vallet-Regí, M., Materiales mesoporosos pedidos en el contexto de los sistemas de administración de fármacos y la ingeniería de tejidos óseos. Chemistry - A European Journal, 2006. 12 (23): p. 5934-5943.
  54. ^ Wang, S., Materiales mesoporosos pedidos para la administración de fármacos. Materiales microporosos y mesoporosos, 2009. 117 (1): p. 1-9.
  55. ^ Fratoddi, I., et al., ¿Qué tan tóxicas son las nanopartículas de oro? El estado de la técnica. Nano Research, 2015. 8 (6): pág. 1771-1799.
  56. ^ Soenen, SJ, et al., Toxicidad celular de nanopartículas inorgánicas: aspectos comunes y pautas para una mejor evaluación de nanotoxicidad. Nano Today, 2011. 6 (5): pág. 446-465.
  57. ^ Bahadar, H., et al., Toxicidad de las nanopartículas y una descripción general de los modelos experimentales actuales. Revista biomédica iraní, 2016. 20 (1): p. 1-11.