Фармацевтическая промышленность никогда не выигрывала от инновационных инженерных решений или новых идей в машиностроительной индустрии и химической инженерии. В течение многих лет лекарственные средства изготавливались вручную, что отражалось на качестве конечного продукта.
На сегодняшний день существует острая необходимость в повышении эффективности препарата и одновременном снижении его побочных эффектов. Поэтому необходимо найти способ, который поможет лекарствам более эффективно достигать своей цели в организме. Многие инженеры, химики и фармацевты пытаются интегрировать активные фармацевтические ингредиенты в препараты с новыми и более эффективными свойствами.
Развитие нанотехнологий за последние десятилетия способствовало большому прогрессу в доставке лекарственных средств к цели внутри организма. Наночастицы - это ультратонкие частицы, с размерами нано-диапазона в диаметре, изготовленные из биосовместимых веществ. Они имеют более высокое отношение поверхности к объему, чем макрообъекты. Выявление и применение этих выдающихся свойств побудило исследователей манипулировать химической и молекулярной структурой новых наноматериалов и адаптировать их к профилям, необходимым для широкого круга применений. Сочетание биологии, медицины и механики с помощью нанотехнологий привело к появлению новой и эффективной области технологий.
К нанообъектам могут относиться биологические объекты, такие как белки, или синтетические, такие как химиотерапевтические средства, контрастные вещества или наночастицы, нагруженные лекарствами. Аспекты целевой доставки могут быть достигнуты путем транспортировки наночастиц, нагруженных лекарственными средствами, с точными инженерными свойствами. Инструкции по механике могут также использоваться для разработки новых методов или стратегий подготовки систем транспортировки лекарств. Наночастицы, наномашины и нанороботы, также могут выиграть от механических подходов.
Исследования
Новые методы транспортировки лекарств выявили две ключевые проблемы: методы разработки данных систем и распознавание транспортных механизмов лекарственных средств в системах транспортировки.
Учитывая эти вопросы, были исследованы две основные категории тем для исследований:
1) Темы, связанные с исследованием наночастиц
2) Темы, связанные с проектированием устройств, используемых для создания наноструктур или улучшения маршрута по законам механики.
Исследователи изучили механизмы интернализации и поглощения гидрогелевых нанодисков в клетках млекопитающих в зависимости от их формы. Согласно их выводам, эпителиальные, эндотелиальные и иммунные клетки млекопитающих преимущественно интернализируют дискообразные, отрицательно заряженные гидрофильные наночастицы с высоким аспектным соотношением сторон по сравнению с наностержнями и нанодисками с более низким содержанием вытяжки в условиях in vitro.
Ученые представили доклад об использовании микро- и наноструктур для доставки лекарственных средств с использованием электрического поля. Они показали, что процесс проектирования транспортера лекарственных средств, а также механизм высвобождения можно контролировать путем изменения физического состояния компонента, содержащего действующее вещество. Также они протестировали репрограммирование клеточного фенотипа мягкими коллагеновыми гелями. Их результаты показывают, что мягкие коллагеновые гели могут быть использованы в качестве нового функционального биоматериала для создания носителей лекарств.
Отсутствие четкого понимания различных физиологических событий (наличие ферментов, барьеров и т.д.) влияет на действие препарата. Например, методика транспортировки для целенаправленных онкологических новорождений должна преодолевать некоторые сложные препятствия, такие как нежелательное поглощение другими клетками или тканями и проникновение через стенки опухолевых микрососудов или другие поверхности клеток.
Результаты исследования показали, что, несмотря на растущий рост применения механических средств, в этой области предпринимаются редкие клинические попытки разработки новых методик транспортировки лекарств внутри организма.
ВЫВОД
Целью исследования являлся сбор полезных данных из научной литературы о роли машиностроения в проектировании нано-технологических методик транспортировки фармацевтических средств. Был проведен обзор деятельности Национального центра биотехнологической информации (НЦБИ) с использованием ключевых слов MeSH. Обзор документов показал, что наблюдается значительный рост применения машиностроения в проектировании и разработке вышеупомянутых систем.
Точка зрения на будущее
Роль механики в медицине и особенно в области транспортировки фармацевтических средств требует кардинальных изменений в образовательных программах студентов-механиков. Классическое механическое образование (включая механику жидкостей и твердых тел) должно быть объединено с курсами биологии, химии и фармацевтической нанотехнологии для достижения базового понимания биологических процессов. Это может привести к усилению роли инженеров-механиков в разработке новейших методик и систем по транспортированию лекарств и фармацевтических средств по организму.
