کاربرد فناوری نانو در انتقال دارو از راه بینی به مغز در درمان آلزایمر: مروری بر پیشرفتهای اخیر، فرصتها و چالشها
الموضوعات : Applications of Nanostructures
طاهره نوایی دیوا
1
,
مائده رضاپور
2
1 - گروه شيمي، واحد سوادكوه، دانشگاه آزاد اسلامي، سوادكوه، ايران.
2 - گروه شيمي، واحد آیت الله آملی، دانشگاه آزاد اسلامي، آمل، ايران.
الکلمات المفتاحية: نانوفناوری, بیماری آلزایمر, نانوفرمولاسیونهای دارویی, سد خونی-مغزی, نانوذرات فلزی. ,
ملخص المقالة :
بیماری آلزایمر یکی از شایعترین اختلالات نورودژنراتیو است که درمان مؤثر آن به دلیل وجود سد خونی-مغزی، چالشهای قابلتوجهی دارد. مسیر بینی به مغز به عنوان یک راه نوین و غیر تهاجمی، امکان عبور مستقیم دارو از طریق اپیتلیوم بینی به سیستم عصبی مرکزی را فراهم میسازد. در این راستا، نانوفرمولاسیونهای دارویی بهویژه با ویژگیهای هوشمند و هدفمند، نقش بسزایی در بهبود انتقال دارو ایفا میکنند. پلیمرهای کاتیونی نظیر کیتوزان، نانوذرات پلیمری، نانوژلها، لیپوزومها و نانوذرات لیپیدی جامد از جمله سامانههای موفق برای این مسیر هستند. اصلاح سطح نانوذرات با لیگاندهایی مانند آپوترانسفرین و لاکتوفرین، امکان هدفگیری نورونهای خاص را افزایش میدهد. همچنین نانوحاملهای پاسخگو به pH، آنزیم یا دما، رهایش کنترلشده و اختصاصی دارو در محیط پاتولوژیک مغز را ممکن میسازند. این سامانهها در تحویل داروهای ضدآمیلوئید، مهارکنندههای کیناز، آنتیاکسیدانها، فاکتورهای نوروتروفیک و siRNA مؤثر بودهاند. آزمونهای سمیت، نفوذپذیری، رهایش، فارماکوکینتیک و آزمونهای رفتاری، اثربخشی این فرمولاسیونها را در مدلهای آلزایمر تأیید کردهاند. در کنار این پیشرفتها، چالشهایی نظیر پایداری فرمولاسیون، تفاوت مدلهای حیوانی با انسان، و پاکسازی سریع مخاطی باقی مانده است. با این حال، تلفیق نانوفناوری با مدلهای ارگان-روی-چیپ و هوش مصنوعی، افقهای نوینی برای درمان هدفمند و ایمن آلزایمر از مسیر بینی به مغز میگشاید.
1. D. Rosenblum, N. Joshi, W. Tao, J.M. Karp, D. Peer, Nat. Commun., 9, 1410 [2018).
2. A. Ahmadi, M. Salehpour, Z. Saadati, Chem. NanoChem. J., 3[11), [2024).
3. S. Mura, J. Nicolas, P. Couvreur, Nat. Mater., 12, 991–1003 [2013).
4. M. Karimi, A. Ghasemi, P.S. Zangabad, R. Rahighi, S.M. Basri, H. Mirshekari, M. Amiri, Z.S. Pishabad, A. Aslani, M. Bozorgomid, D. Ghosh, Chem. Soc. Rev., 45, 1457–1501 [2016).
5. F. Danhier, O. Feron, V. Préat, J. Control. Release, 148, 135–146 [2010).
6. D. Peer, J.M. Karp, S. Hong, O.C. Farokhzad, R. Margalit, R. Langer, Nano-Enabled Med. Appl., [vol/issue not specified], 61–91 [2020].
7. H.W. Querfurth, F.M. LaFerla, N. Engl. J. Med., 362, 329–344 [2010).
8. J. Hardy, D.J. Selkoe, Science, 297, 353–356 [2002).
9. D.J. Selkoe, J. Hardy, EMBO Mol. Med., 8, 595–608 [2016).
10. E.M. Reiman, G.M. McKhann, M.S. Albert, R.A. Sperling, R.C. Petersen, D. Blacker, J. Clin. Psychiatry, 72, 3271 [2011). 11. World Health Organization, Dementia Fact Sheet, Geneva, https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/dementia [2021).
12. Alzheimer’s Disease International, World Alzheimer Report 2023: Reducing dementia risk – never too early, never too late, Alzheimer’s Disease International, London [2023].Available from: https://www.alzint.org/resource/world-alzheimer-report-2023.
13. Alzheimer’s Association, Alzheimers Dement., 20, 700–789 [2024].Available from: https://www.alz.org/facts.
14. B. De Strooper, E. Karran, Nat. Rev. Neurosci., 17, 545–560 [2016].Available from: https://doi.org/10.1038/nrn.2016.66.
15. J. Cummings, L. Apostolova, G.D. Rabinovici, A. Atri, P. Aisen, S. Greenberg, S. Hendrix, D. Selkoe, M. Weiner, R.C. Petersen, S. Salloway, J. Prev. Alzheimers Dis., 10, 362–377 [2023).
16. M.A. Mintun, A.C. Lo, C.D. Evans, A.M. Wessels, P.A. Ardayfio, S.W. Andersen et al., N. Engl. J. Med., 388, 9–21 [2023).
17. R.A. Sperling, C.H. van Dyck, C.J. Swanson, J. Karel, J. O’Gorman, M. Kanekiyo et al., N. Engl. J. Med., 388, 32–44 [2023).
18. J.R. Sims, J.A. Zimmer, C.D. Evans, M. Lu, P.A. Ardayfio, J.D. Sparks et al., J. Alzheimers Dis. Rep., 7, 15–23 [2023).
19. Institute for Clinical and Economic Review, Lecanemab for Alzheimer’s disease: effectiveness and value [2023].Available from: https://www.icer.org.
20. J. Birks, Cochrane Database Syst. Rev., 1, CD005593 [2006).
21. M.W. Jann, Clin. Ther., 26, 1380–1392 [2004).
22. W.M. Pardridge, NeuroRx, 2, 3–14 [2005].
23. J.J. Lochhead, R.G. Thorne, Adv. Drug Deliv. Rev., 64, 614–628 [2012).
24. A. Pires, A. Fortuna, G. Alves, A. Falcão, J. Pharm. Pharm. Sci., 12, 288–311 [2009).
25. R.G. Thorne, W.H. Frey, Clin. Pharmacokinet., 40, 907–946 [2001).
26. S.V. Dhuria, L.R. Hanson, W.H. Frey, J. Pharm. Sci., 99, 1654–1673 [2010).
27. A. Bonaccorso, T. Musumeci, M.F. Serapide, R. Pellitteri, C. Carbone, Pharmaceutics, 13, 1170 [2021).
28. H.K. Patel et al., Mol. Pharm., 20, 120–134 [2023].
29. P. Kumari et al., Colloids Surf. B Biointerfaces, 75, 1–18 [2010].
30. J. Kreuter et al., Adv. Drug Deliv. Rev., 56, 153–158 [2003].
31. F. Alexis et al., Mol. Pharm., 5, 505–515 [2008].
32. K.S. Soppimath et al., J. Control Release, 70, 1–20 [2001].
33. B. Wilson et al., J. Pharm. Sci., 97, 3104–3111 [2008].
34. R. Kumar et al., Drug Dev. Ind. Pharm., 41, 1440–1447 [2015].
35. G. Tiwari et al., Int. J. Pharm. Investig., 2, 2–11 [2012].
36. Y. Huang et al., Adv. Drug Deliv. Rev., 63, 740–755 [2011].
37. A. Akbarzadeh et al., Nanoscale Res. Lett., 8, 102 [2013].
38. G. Bozzuto, A. Molinari, Int. J. Nanomedicine, 10, 975–999 [2015].
39. N. Limpeanchob et al., Biol. Pharm. Bull., 32, 1629–1634 [2009].
40. M.M. Patel, G.C. Patel, R.B. Patel, J.K. Patel, K.N. Patel, J. Pharm. Sci., 99, 4217–4229 [2010].
41. V. Kakkar, A.K. Mishra, K. Chuttani, I.P. Kaur, Nanomedicine, 6, 419–429 [2011].
42. A.K. Jain, S.K. Jain, N. Ganesh, J. Barve, A.M. Beg, Nanomedicine, 7, 635–643 [2012].
43. J.U. Junghanns, R.H. Müller, Int. J. Nanomedicine, 3, 295–309 [2008).
44. K. Patel, A. Patil, M. Mehta, V. Gota, P. Vavia, Nanomedicine, 9, 259–271 [2014).
45. Y.J. Tsai, H. Pan, C.M. Hung, P.T. Hou, Y.C. Li, Y.J. Lee et al., J. Nanobiotechnol., 9, 10 [2011].
46. L. Rizzello, P.P. Pompa, Chem. Soc. Rev., 43, 1501–1518 [2014).
47. P. Anand, A.B. Kunnumakkara, R.A. Newman, B.B. Aggarwal, CNS Neurol. Disord. Drug Targets, 11, 627–642 [2012].
48. R. Kumar, A. Kulkarni, D.K. Nagesha, S. Sridhar, ACS Biomater. Sci. Eng., 6, 602–617 [2020).
49. J.K. Oh, J.M. Park, Adv. Drug Deliv. Rev., 61, 899–914 [2009).
50. S.V. Vinogradov, E.V. Batrakova, A.V. Kabanov, Bioconjug. Chem., 13, 548–553 [2002).
51. S. Jin, K. Ye, Biomaterials, 197, 1–2 [2019).
52. C. Dende, P.P. Mehta, V. Venkatasubramanian, R. Govindarajan, Front. Aging Neurosci., 9, 72 [2017).
53. S. Mourtas, A.N. Lazar, P. Gkeka et al., J. Alzheimers Dis., 20, 411–422 [2011).
54. A. Rajput, A. Jain, P. Mishra, Drug Dev. Ind. Pharm., 46, 427–439 [2020).
55. Z. Yang, Y. Zhang, L. Wang et al., Int. J. Pharm., 455, 110–116 [2013).
56. L. Zhang, Y. Zheng, A.H. Chow et al., CNS Neurosci. Ther., 24, 117–124 [2018).
57. F. Shakeel, S. Shafiq, N. Haq, AAPS PharmSciTech, 15, 456–464 [2014].
58. B. Gaba, M. Fazil, S. Khan et al., Drug Dev. Ind. Pharm., 47, 503–513 [2021].
59. R. Kumar, A. Singh, N. Garg et al., Drug Dev. Ind. Pharm., 42, 194–203 [2016].
60. Y. Kwon, Drug Deliv., 10, 165–172 [2003].
61. M. Sun, X. Su, B. Ding et al., J. Control Release, 192, 1–9 [2014).
62. M. Binda et al., Int. J. Pharm., 586, 119555 [2020).
63. D.A. Tomalia, L.A. Reyna, S. Svenson, Chem. Rev., 105, 1157–1171 [2005).
64. R.M. Kannan, E. Nance, S. Kannan, D.A. Tomalia, J. Intern. Med., 276, 579–617 [2012).
65. A. Khan, M. Junaid, A.C. Kaushik, A. Ali, S.S. Ali, A. Mehmood et al., Mol. Pharm., 15, 1994–2007 [2018).
66. M. Ghezelsofloo, A. Dehghani, S. Ghasemi, Chem. NanoChem. J., 1, 54–68 [2022].[Persian].
67. A. Mistry, S. Stolnik, L. Illum, Int. J. Pharm., 604, 120743 [2021).
68. L. Illum, Eur. J. Pharm. Sci., 11, 1–18 [2000].
69. K.K. Jain et al., Drug Deliv. Transl. Res., 12, 1000–1015 [2022).
70. A. Beloqui, M.A. Solinís, A. Rodríguez-Gascón, A.J. Almeida, V. Préat, Nanomedicine, 12, 143–161 [2016].
71. Y. Lu, A.A. Aimetti, R. Langer, Z. Gu, Nat. Rev. Mater., 1, 160–178 [2020].
72. Y.D. Kwon, J. Choo, B. Kim, I. Yoon, Y. Gwon, S. Min, NeurIPS, arXiv [2020).
73. S. Yadav et al., J. Drug Deliv. Sci. Technol., 67, 102993 [2022).
74. A. Borreca, V. Latina, Front. Aging Neurosci., 12, 272 [2020).
75. M.T. Heneka, M.J. Carson, J.E. Khoury, G.E. Landreth, F. Brosseron, D.L. Feinstein et al., Lancet Neurol., 14, 388–405 [2015).
76. A. Anand et al., Drug Discov. Today, 24, 785–796 [2019).
77. P.T. Francis et al., J. Neurol. Neurosurg. Psychiatry, 66, 137–147 [1999).
78. C. Saraiva, C. Praça, R. Ferreira, T. Santos, L. Ferreira, L. Bernardino, J. Control Release, 235, 34–47 [2016].
