В связи с существенными достижениями в области нанотехнологий и биотехнологий революционные изменения внесли решающий вклад в связанные с биомедициной области доставки лекарственных средств, диагностической визуализации и терапевтических подходов.
Универсальные и инновационные наносистемы были специально разработаны с небольшими размерами, высокой полезной нагрузкой и гибкими функциями.
Между тем, несколько специфических лигандов, таких как пептиды, аптамеры ДНК / РНК и антитела, были конъюгированы с наносистемами для усиления распознавания и терапевтической эффективности нацеливания.
В сочетании с дополнительным стимулом, таким как магнитное поле, свет и ультразвук, синтетические наносистемы успешно достигают целей эффективной доставки и точной терапии. Эти преимущества значительно улучшили потенциал наносистем для использования в биомедицинских приложениях.
Хотя современные системы доставки, используемые для применений in vivo, получили значительное внимание, они все еще страдают от барьеров доставки при наличии иммунного клиренса, биологической адгезии и нацеливания на конкретные сайты.
Поэтому ученые посвятили свои усилия улучшению периода полураспада синтетических наносистем и преодолению биоадгезии в кровотоке.
Модификации пегилирования и фосфолипидов оказались полезными для продления времени циркуляции благодаря их хорошей гидрофильности, которая дополнительно ингибирует поглощение ретикулоэндотелиальной системой (RES) и снижает биоадгезию компонентов крови.
Несмотря на успешное внедрение модификаций ПЭГилирования и фосфолипидов, синтетические наносистемы, которые сохраняются в живых организмах, легко запускают иммунный ответ с последующей быстрой элиминацией иммунной системой.
Таким образом, необходимо разработать подход биоинтерфейса, который улучшает современные синтетические наносистемы, обеспечивает уклонение от иммунитета и продлевает время циркуляции.
Природные клеточные системы, состоящие из эритроцитов, стволовых клеток и бактерий, были разработаны в качестве новых носителей для доставки лекарств in vivo.
Однако, размер микромасштабного носителя для доставки на основе клеток недостаточен для достижения глубокого проникновения и накопления тканей в интересующей области у живых организмов.
Основываясь на знаниях природы, клеточные мембраны отвечают за межклеточное общение, иммунную защиту и обмен веществ на протяжении жизненного цикла. Выполняя эти функции, клеточные мембраны были извлечены исследователями и нанесены на синтетические наносистемы для подготовки клеточных наносистем с точки зрения биомиметики.
В настоящее время различные типы клеточных мембран были извлечены в качестве био-стелс-материалов для покрытия наночастиц размером 30–300 нм с помощью процессов физического выдавливания, совместной инкубации или изготовления микрожидкостного материала, дальнейшего улучшения характеристик наночастиц in vivo и достижения соответствующих биомедицинских приложений.
Покрытия клеточной мембраны улучшают характеристики существующих наносистем in vivo, которые не только демонстрируют длительное время циркуляции, но также сочетают в себе хорошую биосовместимость и свойства нацеливания на опухоль для синтетических наносистем.
Наносистемы, покрытые клеточной мембраной, в настоящее время рассматриваются как новый класс биогибридных материалов, созданных с использованием нового метода для разработки и подготовки биоанадных тераностических платформ для биомедицинских применений.
Структура наносистем с клеточными мембранами.
Одной из основных целей наномедицины является достижение эффективной доставки и накопления в целевом сайте in vivo.
Поверхностная биоинженерия обеспечивает удобный метод улучшения циркуляционных характеристик наночастиц in vivo. В этом случае технология покрытия клеточных мембран вдохновляет новую стратегию, позволяющую системам доставки на основе наночастиц свободно проходить через кровоток.
По сравнению с традиционными искусственными липидными биослоями природные клеточные мембраны содержат ряд связанных с клеточной мембраной функциональных фрагментов (белков, антигенов и углеводов) для таких функций, как защита, биообрастание, специфическое распознавание и внутриклеточная связь.
В последнее время многие типы природных клеток, такие как эритроциты, тромбоциты, иммунные клетки, раковые клетки и даже кишечная палочка, были разработаны в качестве мембранного источника для создания биогибридных систем доставки с универсальными функциями с помощью подхода сборки снизу вверх.
О видах наносистем с клеточными мембранами я расскажу в следующей части.
Продолжение следует…
Если вам было интересно – ставьте лайк и подписывайтесь на мой канал!
