Многочисленные нанотехнологии в исследованиях в области здравоохранения занимаются диагностикой и борьбой с вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ), вызывающим СПИД (синдром приобретенного иммунодефицита). Нанотехнология предлагает уникальную возможность комбинировать и улучшать различные фармакологические профили антиретровирусных препаратов с более удобным введением лекарств и потенциально лучшей приверженностью пациентов лечению ВИЧ.
Это также может быть огромной пользой от нанотехнологий в развивающихся странах , где так называемые болезни «большой тройки» (ВИЧ / СПИД, малярия и туберкулез) являются причиной миллионов смертей.
Например, традиционно противовирусная эффективность классической коктейльной терапии значительно ограничена четкими фармакокинетическими профилями партнерской терапии, которые приводят к непоследовательному биораспределению in vivo . В одном недавнем исследовании ученые разработали новый носитель для доставки лекарств, подобный коктейлю, с использованием биоразлагаемых полимерных наночастиц, инкапсулирующих ненуклеозидный ингибитор обратной транскриптазы, конъюгированных с поверхностью с ингибитором слияния ВИЧ-1 и направленных на достижение повышенного поглощения клеток, улучшенной противовирусной активности.
Вирус иммунодефицита человека типа 1 (ВИЧ-1) стал одним из самых смертельных в настоящее время инфекционных заболеваний среди взрослых. Во всем мире около 36,9 миллиона человек живут с ВИЧ. И до сих пор не существует лекарства от ВИЧ / СПИДа и профилактической вакцины.
Исследования последних лет в областях, предлагаемых нанотехнологиями для лечения заболеваний , показали, что нанотехнологические подходы могут улучшить текущее лечение, а также продвинуть новые терапевтические стратегии, такие как генная терапия и иммунотерапия. Кроме того, некоторые наноматериалы оказывают терапевтическое воздействие сами по себе.
Нанотехнологии также могут играть важную роль в профилактических стратегиях разработки вакцин и микробицидов.
Основными нанотехнологическими системами, исследуемыми для лечения ВИЧ, являются липосомы, наночастицы, ниосомы, полимерные мицеллы и дендримеры.
Липосомы
Липосомы представляют собой микроскопические пузырьки, состоящие из одного или нескольких фосфолипидных бислоев, которые обычно окружают водное ядро. Липосомы имеют размер от 25 нм до нескольких микрон.
Когда липосомы попадают в организм человека, они распознаются как инородные тела и легко поглощаются мононуклеарными фагоцитарными клетками. ВИЧ присутствует в мононуклеарных фагоцитарных клетках инфицированного пациента, поэтому липосомы представляют собой подходящие носители для нацеливания лекарств против ВИЧ на инфицированные клетки. Таким образом, липосомы могут повысить эффективность лекарств против ВИЧ и уменьшить их побочные эффекты.
Наночастицы
Наночастицы представляют собой твердые коллоидные частицы, имеющие размерный диапазон 10-1000 нм. Они способны нацеливать лекарство на определенные участки в организме вместе с его замедленным высвобождением в зависимости от их коллоидного размера и полимерного состава.
Для лечения ВИЧ в основном используются три типа наночастиц: полимерные наночастицы; твердые липидные наночастицы и наноструктурированные липидные носители; и неорганические наночастицы.
Наночастицы также исследуются для улучшения состава и эффективности лекарств с физико-химическими недостатками, такими как плохая стабильность и растворимость. Их все чаще исследуют на предмет адресной доставки АРВ-препаратов к ВИЧ-инфицированным клеткам и для достижения устойчивой кинетики высвобождения лекарственного средства.
Инкапсуляция лекарственного средства в такие системы может обеспечить улучшенную эффективность, пониженную лекарственную устойчивость, снижение дозировки, снижение системной токсичности и побочных эффектов и улучшение соблюдения пациентом режима лечения.
Ниосомы
Ниосомы также известны как везикулы неионогенного поверхностно-активного вещества. Они сформированы из самосборки гидратированных синтетических мономеров неионогенного поверхностно-активного вещества и способны захватывать различные лекарства. Ниосомы были оценены как альтернатива липосомам.
Полимерные мицеллы
Полимерные мицеллы представляют собой наноструктуры диаметром менее 100 нм, которые используются для улучшения растворимости в воде, кишечной проницаемости и нацеливания на участки заболевания нескольких молекул лекарственного средства. Полимерные мицеллы состоят из блочных полимеров и имеют расположение ядро-оболочка - ядро (гидрофобный блок) и оболочку (гидрофильный блок) - что похоже на мицеллы на основе ПАВ.
Антиретровирусная терапия
Существует более 25 антиретровирусных препаратов, одобренных для использования у ВИЧ-инфицированных, по меньшей мере, из шести механистических классов, которые включают ингибиторы нуклеозидной (нуклеотидной) обратной транскриптазы, ингибиторы протеаз, ингибиторы слияния, антагонисты CCR5. и интегразные ингибиторы переноса цепи.
Тем не менее, поскольку они не способны уничтожить вирусные резервуары, ни одно из этих лекарств не является лечебным средством, и в настоящее время целью лечения является длительное лечение подавляющее вирус. Однако существуют серьезные проблемы для долгосрочного подавления репликации вируса, которые включают в себя лекарственную токсичность, лекарственные взаимодействия и неизбежное появление резистентных к лекарству мутаций.
Конвергенция фармакологии и нанотехнологий направлена на решение некоторых из этих проблем путем создания или включения некоторых из следующих элементов:
- Системы доставки, которые оптимизируют и регулируют распределение в тканях и биодоступность известных антиретровирусных препаратов, ограничивая таким образом колеблющиеся уровни лекарств и токсичность
- Препараты с увеличенным периодом полувыведения, снижающие частоту приема и дозу таблеток.
- Целевая доставка лекарств с улучшенным профилем побочных эффектов
- Системы доставки, которые уменьшают взаимодействие лекарств
- Методы доставки известных противовирусных препаратов, доставляемых альтернативными путями (например, трансдермальная доставка)
- Совместная доставка антиретровирусных препаратов, таким образом улучшая приверженность
- Новые препараты для лечения ВИЧ-инфекции. Недавно обнаруженные антиретровирусные препараты, которые в противном случае не имели бы клинической пользы из-за проблем с растворимостью, могут стать растворимыми в воде с помощью нанотехнологических методов.
- Доставка средств против ВИЧ, которые в настоящее время трудно доставить, например, нуклеиновые кислоты, такие как миРНК или ДНК-терапия; средство доставки защищает нуклеиновую кислоту от деградации и снижает иммуногенность
- Препараты с новыми механизмами действия без перекрестной устойчивости к известным агентам.
- Наркотики, которые предназначаются и уничтожают вирусные резервуары.
Генная терапия
РНК-терапия является привлекательной перспективой лечения не только ВИЧ, но и широкого спектра других инфекционных и неинфекционных заболеваний. Стратегии включают рибозимы, антисмысловые РНК, РНК-аптамеры, РНК-ложные цели, человеческую рибонуклеазу Р, модифицированную малую ядерную РНК и малые интерферирующие РНК.
Многочисленные способы невирусной доставки терапевтической ДНК и РНК были исследованы. В частности, были разработаны наноразмерные системы-носители лекарств, которые могут решать многие вопросы, связанные с доставкой нуклеиновых кислот: повышенную безопасность (благодаря биоразлагаемости и быстрому клиренсу ретикулоэндотелиальной системой), целевую доставку и контролируемое высвобождение, улучшенное поглощение при преодолении электростатического отталкивания между отрицательно заряженной РНК или ДНК и клеточными мембранами, улучшенная стабильность в физиологических жидкостях и защита от деградации.