Nanomatériaux pour la médecine (Nano)

Les attentes sont élevées pour

la prochaine génération de nanomédicaments: une approche personnalisée et efficace

thérapie avec des effets secondaires inférieurs. En ingénierie tissulaire, basée sur les nanomatériaux

échafaudages offrira un support biodégradable pour la croissance et l’infiltration cellulaire

être naturellement remplacé par le temps par de nouveaux tissus biologiques. En drogue

livraison, les nanodispositifs intelligents cibleront le site de la maladie; là, un

déclencheur externe provoquera la libération contrôlée de plusieurs agents

pour la détection, l’imagerie à haute résolution et la thérapie. Comment pouvons-nous concevoir

un tel niveau de performance avancée sans utiliser de composants innovants?

Quels sont les nanomatériaux du futur, et lesquels sont les plus

faire appel à un chimiste médicinal? Le paysage des nanomatériaux

est vaste (Figure ​ (Figure1) .1). Le chimiste médicinal qui

regarde de près pour une chimie familière

verra tous les polymères, lipides, peptides bien caractérisés

et les protéines, les sucres et les surfactants qui peuvent être intégrés dans

nouvelles nanoformulations. Les liposomes, les dendrimères et les nanogels ont été

utilisé à la fois pour l’administration contrôlée de médicaments et les échafaudages de croissance cellulaire.

Ils sont présents dans de nombreuses nanomédicaments qui sont arrivés à la clinique,

et très probablement, ils apparaîtront dans une certaine mesure également dans les nanomédicaments

de l’avenir.1 Cependant, si nous regardons un peu

plus loin et tendons nos yeux vers l’horizon, nous verrons comment le

le paysage change à mesure que nous rencontrons les nanomatériaux moins explorés.

Les nanoparticules (NPs), les points quantiques (QDs), et les nanotubes de carbone (NTC),

sous une forme ou une autre, sont tous là. De quelle façon un médicament

chimiste doit aller chercher les meilleurs ingrédients pour la prochaine génération

nanomédicaments Figure 1Le chimiste médicinal se penche sur le vaste paysage des nanomatériaux. De nombreux chimistes parieraient sur les mésoporeux

NPs de silice. Celles-ci

sont parmi les NP les mieux caractérisés in vivo et offrent en effet un certain nombre

des avantages. Leur synthèse peut être ajustée à une variété de formes

et tailles (jusqu’à quelques nanomètres). L’utilisation de mélanges de silanes dans

leur préparation permet l’incorporation pratique de la fonctionnalité

des groupes de choix (par exemple, amino, carboxylique, thiol, etc.) pour incorporation

d’agents thérapeutiques ou d’imagerie. Leur porosité permet une haute drogue

chargement (jusqu’à 35% en poids) 2.

“ points Cornell ” sont les premiers multimodaux à base de silice

(NP / optique) diagnostiques NPs récemment approuvés pour humain clinique

essais; leur revêtement en PEG et leur petite taille (< 10 nm) permettent

biodistribution dans un modèle de mélanome et encapsulation de colorant fluorescent

dans le noyau NP leur donne une luminosité notable.3,4 Cependant,

Malgré ces progrès très encourageants, des inquiétudes subsistent

paysage des nanomatériaux sur la stabilité du revêtement de la silice mésoporeuse

NPs, car il a été démontré que les NP de silice non revêtues sont hémolytiques.5 Les NP magnétiques offrent différents avantages.

Ils sont connus dans

la médecine comme agents d’IRM; en outre, leur capacité à répondre à externe

champs magnétiques donne l’occasion de développer des applications de pointe

dans la manipulation des protéines et des cellules.6 En particulier,

oxyde de fer superparamagnétique (SPIONs) ont attiré beaucoup de

attention pour les applications de délivrance de médicaments dans le théranostic (c.-à-d.

thérapie et diagnostic). Une des promesses de SPIONs est ciblée

la livraison au site de la maladie suite à une force magnétique externe.

En fait, leur mouvement directionnel est généralement entravé par le flux sanguin,

et leur sensibilité aux aimants peut être considérablement réduite par la présence

d’un revêtement de polymère (par exemple le dextrane). Cependant, cette coque “ ”

est essentiel pour réduire l’interaction indésirable NPs avec les protéines et

leur opsonisation ultérieure. Par conséquent, la conception de SPIONs a besoin de

réglage fin de la “ shell ” pour une performance optimale.

À ce jour, des possibilités existent pour améliorer la stabilité colloïdale de SPIONs

dans des fluides biologiques (c’est-à-dire la perte du revêtement de polymère) et pour contrôler

la livraison de drogue, en évitant la libération éclatée non désirée du composant de polymère. Une autre classe qui tire beaucoup de

l’attention est l’or NPs (AuNPs).

Outre les NPs sphériques, la littérature est riche en nanorods, nanocages,

des nanostars, et des coquilles d’or utilisées pour revêtir d’autres NP (par exemple, des noyaux SPION).

L’or est connu en médecine depuis très longtemps, mais l’attention

lecteur notera que le comportement des objets en or nanométrique est un

matière différente, en raison de la grande surface et unique physico-chimique

Propriétés. La forme des AuNPs a un impact important sur leurs propriétés:

les sphères absorbent la lumière visible, et les tiges, les cages et les coquilles absorbent la lumière

dans la région proche infrarouge (NIR), où le corps humain est la plupart du temps

transparent. L’absorption NIR est très utile, car il est utilisé dans

thérapie photothermique (c.-à-d., pour la production de chaleur pour endommager les maladies

tissu) et dans l’imagerie photoacoustique à haute résolution (c’est-à-dire pour

génération d’ondes ultrasonores). AuNPs, modifié avec à la fois un fort

Diffuseur Raman et un anticorps, améliorer la réponse Raman (surface

diffusion Raman améliorée, SERS), alors que l’anticorps confère des propriétés antigéniques

spécificité.8Il y a une augmentation

nombre d’études sur la question, mais le

l’hétérogénéité des formulations de NP or rend difficile la généralisation

des aspects importants tels que les évaluations de la biosécurité.9 En outre, malgré le grand nombre d’études sur l’or

nanomatériaux, la chimie de la fonctionnalisation des NP d’or habituellement

tourne autour de l’utilisation de thiols ou d’amines, quelque peu limitant

le choix des déclencheurs pour le chargement et la libération de médicaments. Néanmoins,

des variations imaginatives ont été trouvées, telles que la libération photothermique

des cargaisons d’ADN lors de l’irradiation laser.10QDs sont encore une autre classe dont nous entendons de plus en plus dans

nanomédecine,

en particulier dans les applications de l’imagerie multimodale. La bataille contre

le cancer a besoin d’armes de plus en plus sophistiquées, y compris des outils

localiser la micrométastase avec une résolution spatiotemporelle exquise.

À cette fin, nous pouvons nous appuyer sur l’imagerie multimodale, car

avec la combinaison de différentes techniques que nous pouvons aller au-delà

les limites de chaque modalité, en particulier pour l’imagerie des tissus profonds.11 QDs pourraient être des composants utiles de sophistiqué

nanodispositifs en raison de leur très petite taille (typiquement de quelques

nanomètres), luminosité remarquable, photostabilité et offre généreuse

de couleurs de lumière d’émission pour la détection optique. Néanmoins, majeur

limitations sont posées par leur nature chimique, car ils sont généralement

composé de métaux lourds (par exemple, le cadmium, le plomb), pour lesquels la stabilité des QDs

et l’excrétion sûre du corps humain est un must.12 Dans le domaine de theranostics, les NTC sont excellents

candidats, comme

ils présentent de nombreuses propriétés pertinentes pour ces objectifs. Par exemple,

Les NTC possèdent une absorption NIR relativement forte, qui peut être utilisée pour

l’imagerie à haute résolution (par exemple, la modalité photoacoustique) et photothermique

thérapie.11 Bien que biocompatibilité et

la sécurité des NTC est toujours un problème ouvert, il est important de noter que

Les NTC comprennent une classe de matériaux très hétérogène, pour laquelle

les données de biocompatibilité ne peuvent pas et ne devraient pas être généralisées. Là

est un corpus croissant de travail qui montre que le sort CNT in vivo est très

dépend de leur pureté, de leurs propriétés physiques (c.-à-d., longueur, diamètre,

etc.), et la nature chimique (c’est-à-dire la fonctionnalisation). Surtout,

il y a de plus en plus de preuves que la biodégradation des NTC peut être atteinte

Par une modification chimique appropriée13. La dérivatisation des NTC offre une variété d’options pour l’imagination.

chimiste médicinal, qui peut fixer par covalence le polymère de choix

pour des interactions favorables avec des entités biologiques. En plus de

leur surface externe élevée, leur nature creuse pourrait permettre le chargement

avec des médicaments ou d’autres cargaisons bioactives, pour leur livraison en toute sécurité dans

un environnement cellulaire contournant les barrières biologiques autrement rencontrées

par d’autres vecteurs.14 Par exemple, les données

exister sur la capacité de certains tubes à agir comme “ membrane cellulaire

aiguilles ” et éviter la voie endocytaire.15,16 Une autre propriété unique est leur capacité à stimuler l’activité électrique

des réseaux neuronaux multicouches et des myocytes cardiaques en culture: le

mécanismes de ce phénomène sont encore peu claires et méritent évidemment

enquête approfondie.17,18 Clairement, maîtriser de telles propriétés

ouvrirait la voie à l’ingénierie tissulaire innovante qui, jusqu’à une

il y a quelques années, était tout simplement impensable. De notre point de vue, leur

propriétés uniques offrent amplement l’occasion pour une performance sans précédent

dans le domaine de “ smart ” nanomédicaments; cependant, leur

l’application sur le terrain en est encore à ses balbutiements19 éructation. En conclusion, le paysage des nanomatériaux

médicaments de

la prochaine génération est riche en options et en solutions innovantes

sera probablement trouvé dans la sage combinaison de différents composants.

Il est clair que les exemples rapportés dans ce point de vue sont seulement

quelques-uns, représentatifs d’une classe de matériaux qui est continuellement

en expansion et qui comprend un nombre extrêmement élevé d’exemples

et des idées. Les chimistes médicinaux qui s’aventurent dans ce domaine devraient

ne pas imposer de limites à leur imagination; au lieu de cela, ils devraient atteindre

out et en partenariat avec des physiciens, des biologistes et des cliniciens à

trouver des solutions créatives à ces problèmes complexes et multidisciplinaires.

Nous croyons que les nanomatériaux hybrides multifonctionnels seront les

éléments clés de la prochaine génération de nanomédicaments, et les courageux

les chimistes médicinaux s’aventurent sur le terrain pour en faire une réalité.