В этой части я уделю внимание одному виду наносистем с клеточными мембранами.
Наночастицы, покрытые мембранами иммунных клеток
Исследователи постоянно изучали время пребывания наночастиц в естественных условиях и использовали их для соответствующих биомедицинских приложений. Эти результаты способствовали разработке стратегий инженерии поверхности наночастиц с помощью биохимических подходов.
Хотя частицы, покрытые мембраной эритроцитов, демонстрируют отличные характеристики в отношении предотвращения элиминации, обусловленной ВИЭ, и иммунологического надзора, необходимо разработать новые типы клеточных мембран в качестве материала для покрытия для конкретных биомедицинских применений.
Исследователи, преследующие различные иммунологические функции, обратили свое внимание на клетки с иммунными функциями, такие как макрофаги, нейтрофилы, дендритные клетки, стволовые клетки и Т-клетки, которые способны вызывать активный иммунный ответ для стимулирования воспаления, нацеливания на опухоль, подавления метастазирование опухоли и вирусной инвазии благодаря специфическим иммунным функциям белков клеточной мембраны и сложных связей.
Поэтому, стратегии, использующие специфические белки, включенные в мембраны вышеупомянутых иммунных клеток, для создания биомиметических платформ, очень интересны для исследователей.
Как «спасатели», макрофаги немедленно активируются и рекрутируются, чтобы поглотить и переварить вредных захватчиков после обнаружения сигналов инфекции или повреждения ткани. Основываясь на этих удивительных и уникальных особенностях, мембраны макрофагов вполне подходят для покрытия наночастиц для создания биомиметических гибридных систем для биомедицинских растворов. Макрофаги опорожняются посредством процесса гипотонического лизиса для приобретения наружных мембран. Подобно мембранным покрытиям RBC, маскирование поверхности наночастиц макрофагальной мембраной может быть достигнуто путем экструзии или в ультразвуковой ванне.
Мембранные покрытия оказались полезными для увеличения времени циркуляции нанокапсул кремнезема in vivo, и их транзита через иммунную систему для доставки противораковых лекарств (доксорубицин, DOX), а затем дальнейшее повышение эффективности доставки лекарств и терапевтической эффективности.
Используя ту же стратегию покрытия, наноразмерные золотые оболочки (Cy7) с нанесенным зондом покрывали макрофагальной мембраной для увеличения накопления в опухоли для биовизуализации и усиления фототермической терапии. Кроме того, pH-чувствительная полимерная наночастица, покрыта мембранами макрофагов для достижения доставки лекарственного средства и контролируемого высвобождения с использованием подхода покрытия клеточной мембраны.
Эти наночастицы наносят на направленную на опухоль доставку паклитаксела (PTX) и высвобождают в ответ на низкое значение рН эндосом. Этот активный груз для доставки лекарств в сочетании с клеточными мембранами и рН-чувствительными полимерными наночастицами вдохновил рациональный дизайн новых систем доставки in vivo для специализированной химиотерапии опухолей.
Наночастицы с регулярной морфологией обычно используются в качестве ядер для покрытий клеточных мембран.
Исследователи изучили взаимосвязь между покрытием клеточной мембраны и частицами Януса, изучая терапевтический ответ в раковых клетках. Клеточная мембрана лейкоцитов была использована в качестве полупокрытия на полиэлектролитной части функционализированных Au микрокапсул Януса полиэлектролита. Эта капсула Janus использует свое половинное лейкоцитарное мембранное покрытие для воздействия на клетки HeLa из-за иммунных свойств лейкоцитарных мембран.
Нейтрофилы - это тип лейкоцитов, которые могут мигрировать через кровеносные сосуды. Как неотъемлемая часть врожденной иммунной системы, этот «незамеченный герой» играет важную роль в живых организмах.
Активированные нейтрофилы используют свою цитомембранную функцию для отслеживания цитокинов и хемоаттрактантов, вызванных раной или воспалением, и накапливаются, чтобы оказывать антифлогозный эффект. Такое поведение при хемотаксисе является весьма многообещающим свойством, которое должно быть переведено на синтетические наносистемы путем нанесения на наночастицы мембран нейтрофильных клеток, что представляет большой потенциал в системах доставки лекарств. Система доставки лекарственного вещества на основе нановезикулярных частиц на клеточной мембране нейтрофилов создана с использованием азотной кавитации, которая применяется для селективного связывания воспаленной сосудистой сети с целью устранения острого воспаления легких.
Между тем, нейтрофильный мембраносвязанный протеиновый коктейль оказался полезным для захвата циркулирующих раковых клеток in vivo. Наночастицы PLGA, покрытые мембраной нейтрофилов, эффективно улучшают эффективность захвата циркулирующих раковых клеток, в частности, усиливают возвращение в преметастатическую нишу и ингибируют уже сформированные метастатические поражения.
В последнее время был достигнут существенный прогресс в разработке систем покрытия мембран клеток нейтрофилов, основанных на иммунном ответе нейтрофилов; наночастицы покрыты нейтрофильными мембранами для создания платформы для воспалительной терапии, которая ингибирует синовиальное воспаление и облегчает повреждение суставов у субъектов с воспалительным артритом. Мембраны из хорошо известного типа иммунных клеток, Т-клеток, также были извлечены и использованы для покрытия наночастиц для нейтрализации инфекционности ВИЧ.
Кроме того, нельзя игнорировать другой класс клеток в живых организмах - стволовые клетки.
Стволовые клетки представляют собой особый вид «универсальных клеток», которые дифференцируются в различные типы клеток для обеспечения необходимых биологических функций.
Хотя стволовые клетки сильно отличаются от определенных иммунных клеток, они обладают способностью нацеливаться на опухолевые клетки на разных стадиях развития благодаря гипоиммуногенности клеточной мембраны.
Таким образом, была разработана серия активных систем доставки лекарств на основе мембран стволовых клеток для целевой доставки лекарств и лечения рака. Мембраны стволовых клеток получают и затем восстанавливают на поверхности желатиновых наногелей и наночастиц с повышением степени превращения, чтобы продлить время циркуляции. В то же время наночастицы, покрытые мембраной стволовых клеток, обладают огромным потенциалом для доставки лекарств, направленных на опухоль, и для фотодинамической терапии с дистанционным управлением in vivo.
Продолжение в следующей части…
Если вам было интересно – ставьте лайк и подписывайтесь на мой канал!
