הבנה של אספקת תרופות מגיבה

חומרים סטריאולי-responsive הופיעו כפלטפורמת שינוי במשלוח סמים מבוקר, המאפשר טיפול מדויק המפעיל רק היכן ומתי צריך.בניגוד לנשאים קונבנציונליים שמשחררים את שכרם באופן קבוע, מערכות חכמות אלה חושים רמזים ביולוגיים או חיצוניים ספציפיים - כגון שינויים, שינויים טמפרטורה, נוכחות תרופות אנזימים, אור או שדות מגנטיים - ולהגיב עם שינוי מבני או כימי כי הם משחררים את ההתנהגות הביולוגית, חומרים כימיים, תרופות נוגדות, וכימיקליים, יש שיפור משמעותי, חומרים כימיים.

היתרון הבסיסי הוא ביכולת להשיג שליטה ספירו-זמנית על שחרור התרופה.לדוגמה, נושא שמגיב למיקרו-סביבה החומצה של גידול יכול לשחרר את הסוכן הסכימיפטי שלו ישירות באתר הסרטן, ספיגה של רקמות בריאות באופן דומה, מערכות תגובת אנזים יכולות להיות מופעלות באתרי דלקת או זיהום, בעוד תרמו-responsivegelsives יכול להיות מופעל על ידי גירויים קלים, ובדיקת חומרים רגישים.

עקרונות היסוד של מערכות Stimuli-Responsive Systems

מנגנונים וכימיקליים שמשכים מכניזם

בלבו של חומר מגיב לגירוי הוא שינוי מושרה גורם במבנה שלו או אג"ח כימי.

  • (ב) ⁇ :0 swelling orכווץing: 1 בינואר) של רשתות פולימרים בתגובה ל- pH או טמפרטורה, שינוי גודל האפר ושחרור סמים מרופפים.
  • (ב) ,0) ,ב"ח של אג"ח מבוך: (למשל, hydrazone, acetal, או disulfide) באמצעות פעילות אנזומטית או שינויים ב- pH.
  • (FLT:0) מעברי שלבאז' (Phase ChangesFLT:1), כגון המעבר הקליר-to-globule בפולימרים תרמורספוניים כמו פולי(N-isopylacrylamide) (PN-AMIP).
  • (ב) ⁇ (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) מ"ג'נטיק או תרמי" (Fallow Actuation) מ-Nanoparticles מוטבעים המייצרים חום תחת שדות מגנטיים משתנים.

שיקולים עבור ביו-תחרותיות ו-Trgger Specificity

תרגום מוצלח של מערכות גירוי-תגובה דורש איזון רגישות עם יציבות פיזיולוגית.הנושא חייב להישאר אינרציה במהלך מחזור הדם, אך להגיב במהירות על מפגש גירוי המטרה.גורמים כגון חדות התגובה (כלומר, כמה ה- pH או טווח הטמפרטורה הוא עבור הפעלה), קינטיקה המצורפת, ונתיבים ברורים חייב להיות אופטימיזציה על פני השטח עם שינויים פולימרים (כלומר, אופטימיזציה של תרופות), תוך כדי אופטימיזציה של טיפול תרופתית, אופטימיזציה לדלקתיים (למשל, אופטימיזציה) הוא לעתים קרובות אופטימיזציה של טיפול תרופתית, אופטימיזציה של טיפול תרופתי).

סוגים של חומרים סטרימול ו Responsive

חומרים תגובתיים pH-Responsive Materials

חומרים גמישים pH מנצלים את ⁇ pH טבעי בגוף: הבטן (pH - 1.5-3.5), גידול microenvironment (pH -6.5-6.8), ותאים אנדומאליים / עדסומאל (pH - 5-5.5) , HIV משותף רק עבור תרופות חומצה פולימרית (חומצה אקרית) (APA), פוליאומילולית (A) המכילות חומצה פולית) ו-Aclicicial) עבור קבוצות חומצה נוזלית (למשל, אשר נועדו לדלקת חומצה פולית שומן (חומצה נוזלית)

חומרים גמישים (Thermoresponsive)

פולימרים מגיבים מציגים טמפרטורה פתרון קריטי נמוך יותר (LCST) או טמפרטורת פתרון קריטית עליונה (UCST) PNIPAM, עם LCST ליד 32%C, הוא הנפוץ ביותר; בטמפרטורת הגוף (~37 מעלות צלזיוס) זה קורס, שחרור תרופות. Copolymerization עם monomers hydrophilic מאפשר LCST פולו.

חומרים נזימים-Responsive Materials

חומרים אנזים-responsive ממנף את הביטוי של אנזימים ספציפיים (למשל, matrix מתכתloproteinase, hyaluronidase, phosphatase) באתרי מחלה. הם בדרך כלל תכונה אנזימים אנזימים אנזימים קטינים ספציפיים או כאבי גב פולימר עם אג"ח חסכוני.

חומרים תגובתיים

אור מספק שליטה ספירו-זמנית עם דיוק גבוה, המאפשר שחרור מרוחק באמצעות אי-דיציה חיצונית. אולטרה סגול (UV), גלוי, ואור קרוב-infrared (NIR) נעשה שימוש. NIR אור (חלק 700-1000 nm) חודר לתוך רקמות גלויות והוא בטוח יותר. Chmophores כגון azozene (צילום), קרינת NIR (NEROC) ו-Nextras) בין קבוצות תמונות מוגבלות (מפרקרטיבות) לבין קרינת אולטרה-קוטבות (מפוסלקטולריות) לבין קרינת VCM) נשארות) לבין קרינת VCMLVic).

חומרים מגנטיים-Responsive Materials

מערכות מגנטיות-responsive בדרך כלל מכילות חלקיקים של פחמן (FeveFLT:0303303IRFLT:1OFLT:24FLT 3 או ⁇ -FecioFLT:420303FLT:5893s להימנע מיתרונות מוגברים של מערכות מגנטיות או חומצה משולבת (מפרקים) אשר מייצרים חום תחת שדה מגנטית (גנטית) שיכולה חום זה יכול גם כן לגרום לציפוי חומצה פולימרומית).

מערכות מרובות-Stimuli-Responsive Systems

שילוב של שני או יותר גורמים ב-One נושא אחד משפר את השליטה והפרטיות.לדוגמה, pH /thermo-resive nanogels יכול לשחרר תרופות בסביבות גידול חומצי על מערכות תלת-תחומיות קלות (pH, אנזימים וטמפרטורה) תוכנן עבור סרטן המעי הגס, שבו pH גורם, נפיחות מחלחלת את המרחץ, טמפרטורה ומודולים משחררים את התסמונת בין התסמונת יכול להפחית את התסמונת טיפולית לאפקטים.

התקדמות אחרונה ב-Comys

הידרוג'ל אחראי ומיקרוגלס

הידרוג'ל הם 3D רשתות של פולימרים הידרופיליים שיכולים לשמור כמויות גדולות של מים ותרופות. Stimuli-responsive hydrogels עוברים שינויים בנפח או השפלה על יישום גירויים הניתנים להזרקה כי ג'ל בתגובה לטמפרטורה או pH מפותחים במקביל עבור אספקת תרופות מותאמת מקומית.

לימפודס ופולימריקים

לימפודס הם bilayer vesicles כי יכול לבודד הן תרופות הידרופיליות הידרופוביות ו הידרופוביות. Stimuli-responsive Liposomes לשלב לימפואידים שמשנים את השלב (למשל, מוצק לנוזל) או להיות destabilized תחת pH או שינויים טמפרטורה.

חלקיקים Inorganic nanoparticles

Meso ⁇ silica nanoparticles (MSN), חלקיקים זהב (AuNPs), ו upconversion nanoparticles (UCNPs) יכול להיות פונקציונלי עם חומרים פולימרים מגיב או שערים. לדוגמה, MSN לעתים קרובות capped עם פגזי pH תגובה על ידי מערכות הדמיה או דלקתיות אחורית כי dissociate תחת pH ספציפי, אנזים, אור או גורם זהב.

מכשירים מותאמים ולבוש

חומרים גמישים Stimuli-responsive משולבים במאגרים סמים מושתלים ותיקונים transdermal.לדוגמה, מטריקס הידרוג'ל תגובתי pH כבר משולב לתוך an Drug-eluting anתרופה עבור שחרור מקומי ב- herosclerotic les. הנדסת חומרים מיקרוסקופיים מגנטיים-responsive יכול להיות מושתל ומופעל כדי לשחרר מנות תרופות מדויקות על ידי דלקת אינסולין.

יישומים קליניים ומחקרי מקרים

טיפול בסרטן

המיקרו-סביבה של הגידול ( pH חומצי, אנזימים גבוהים כמו MMPs, ולעתים קרובות hypoxia) מספק הזדמנויות עשירות עבור גירויים-תגובה של תרופות משלוח. Liposomal doxorubicin (הrmoDox®) הוא ניסוח מעכב קליני מעכב כי תרופות ב 40-42C בשילוב עם רדיו ⁇ בשלב III הם מתמשכים, רגישות, כי הם הוכיחו תרופות נגד תרופות נגד תרופות נגד תרופות נגד דלקת ריאות.

מחלות דלקתיות ואוטואימוניות

במחלות כמו דלקת מפרקים rheumatoid או מחלת מעיים דלקתית, דלקת מקומית יוצרת pH חומצי ומין חמצן תגובתי (ROS) חומרים אחראיים של ROS המכילים thioketal או arylboronic ester קישורים משחררים תרופות אנטי דלקתיות נגד דלקת דלקת דלקת דלקת דלקת דלקת מפרקים בצד התחתון של מערכת דלקת מפרקים.

ניהול סוכרת

מערכות גלוקוז-responsive הן מחלקה מיוחדת של חומרים האנזים-responsive שבו גלוקוז חמצון או חומצה פנולבורוטונית ישירות חש רמות גלוקוז. הידרוגלס המכילים גלוקוז חמצון לייצר חומצה gluconic, הורדת pH וגורם שחרור של אינסולין מנושאי רגישות חומצה. לחלופין, נגזרות חומצה פנוירוטונית נקשרות גלוקוז באופן רצוני, גורם לתרגומים של גלוקוז-דלקתיים אלה עם glycic משולבות.

ריפוי ורפואה חדשנית

פצעים כרוניים לעתים קרובות יש פעילות MMP גבוהה ו pH חומצי. MMP-responsive hydrogels עמוסים גורמי צמיחה כמו VEGF ו PDGF יכול לשחרר גורמים אלה באופן מבוקר spatiotemporally, קידום ריפוי אור-responsive תלבושות יכול להיות מופעל כדי לשחרר סוכנים אנטיביאליים רק כאשר זיהום הוא מזוהה.

אתגרים וכיוונים עתידיים

זמינות ביולוגית, יציבות ו Scalability

למרות תוצאות מרשימות במודלים פרה-קליניים, חומרים עמידים בפני מכשולים בתרגום קליני. סינטטיים פולימרים סינתטיים עשויים לגרום לתגובות חיסוניות או רעילות ממוצרים דליקים.יציבות ארוכת טווח באחסון וב vivo נשאר דאגה; שחרור מוקדם עקב תנאים פיזיולוגיים בלתי צפויים יכול להתרחש.ייצור מחדש בקנה מידה, במיוחד עבור מובילי ריבוי אחריות, הוא קשה לשילוב תרופות מורכבות (ginated) ו-gicematesualized.

שליטה וחיסכון

גבול נוסף הוא שילוב של חיישנים עבור ניטור בזמן אמת של שחרור סמים.לדוגמה, מכשירים מושתלים המשלבים חיישנים pH עם מאגרים מיקרו-השפעהיים יכולים לשחרר תרופות רק כאשר סף pH מסוים חצו.מכשירים לביים המדדירים את ביומרקרים (למשל, גלוקוז, לקטט) ולהעביר נתונים אלחוטיים יכולים לאפשר משלוחים סגורים.

אישיות ודעה קדומה

בעוד אנו נעים לכיוון רפואה מותאמת אישית, מערכות גירוי-תגובה חייב להיות מותאם לגמישות המטופל הבודד בשרירים מעוררים סף.לדוגמה, pH גידול יכול להשתנות באופן נרחב בין חולים. עיצובים עתידיים עשויים לשלב חישה טרינופולית שיכולה להיות מותאם לאחר השתלה (למשל, באמצעות שדות מגנטיים חיצוניים או אור). אינטליגנציה מלאכותית ולמידה הם מוחלים לחיזוי פרופילים המבוססים על פרמטרים של המטופל, אופטימיזציה של עיצוב מותאם אישית.

מסקנה

חומרים סטריאולי-responsive מייצגים שינוי פרדיגמטי במשלוח סמים, המאפשר טיפולים שאינם רק ממוקדים, אלא גם אינטליגנטים והתאמה. ההתקדמות האחרונה בכימיה פולימר, ננוטכנולוגיה, ו bioengineering כבר נכנעו מגוון עשיר של מערכות מגיבות ל- pH, טמפרטורה, אנזימים, אור, מגנטיות, ושילובים של מערכות אלה הוכיחו פוטנציאל משמעותי בנוגע לדלקת, סוכרת, ורפואה משולבת, בעוד שסביר להניח שמשתנים, כמו אתגרים מתקדמים, כמו גם עם יעילות גבוהה יותר, טיפול תרופתיים, כמו גם, לחץ דם, כמו גם, לחץ דם, לחץ דם פתוח, ויציבות, טיפול תרופתי, טיפול תרופתי, כמו גם, לחץ דם קבוע, לחץ דם, ויציבות, ויציבות, ויציבות, לחץ דם, עם אתגרים, ויציבות גבוהה, עם התפתחותי, לחץ דם, עם התפתחותי, לחץ דם, עם אתגרים מתקדמים, עם התפתחותי, עם התפתחותי, לחץ דם מתמשך, לחץ דם פתוח, לחץ דם, לחץ דם פתוח, עם אתגרים מתקדמים, לחץ דם קבוע, לחץ דם פתוח, עם לחץ דם, ושילוב של תרופות, לחץ דם, עם אתגרים מתקדמים, לחץ דם קבוע, ושילוב של תרופות, לחץ דם קבוע, לחץ דם קבוע, לחץ דם

(בקריאה נוספת, ראה ביקורות מקיף על פולימרים עמידים בפני גירויים (FLT:0(Nat Rev Mater)FLT:1, pH-responsive ננוcarriersFLT:2(קטן)uaFLT 3: ו- Multi-responsive סמים משלוח מערכות אספקת FLT:4(J Control) LT:5(