Nanovesicles

Vesikel polimer, juga dikenal sebagai polimersom, adalah PNC yang memiliki membran bilayer yang terdiri dari lapisan hidrofobik yang terperangkap di antara inti hidrofilik dan cangkang hidrofilik (Gambar). Ini dibentuk oleh kopolimer amfifilik dan telah menemukan banyak aplikasi biomedis termasuk pengiriman obat terprogram untuk terapi kanker. Studi ilmiah pertama dilakukan oleh Discher et al. pada tahun 1999 dan menciptakan istilah polimersom yang mirip dengan liposom. Ukuran vesikel memainkan peran penting dalam mengatur waktu sirkulasi, pengenalan RES, biodistribusi, dan proses serapan seluler. Mempertimbangkan proses ini, ukuran optimal vesikel diharapkan berada dalam kisaran 80-150 nm. Nanovesicles dapat merangkum molekul hidrofilik dalam interior berair yang diisolasi dari media eksternal dan secara bersamaan dapat mengintegrasikan molekul hidrofobik dalam membran. Oleh karena itu, vesikel ini dapat memberikan obat hidrofilik dan hidrofobik, seperti terapi antikanker, gen, dan protein. Wang dkk. telah menyiapkan polimersom foto-responsif baru yang mampu memuat bersama obat antikanker hidrofilik doksorubisin hidroklorida dan obat model hidrofobik Nile red melalui perakitan sendiri (Gambar). Dengan demikian, PNC nanovesicle ini memiliki potensi besar untuk dieksplorasi lebih lanjut untuk dipopulerkan sebagai nanocarrier pengiriman multi-obat.

 

Read Also

• Penyakit Langka dan Kolaborasi Internasional: Berbagi Pengetahuan untuk Dampak Global
• Penelitian memberikan bukti bahwa penggunaan antidepresan pada kehamilan mempengaruhi perkembangan otak anak
• Masa Depan Manajemen Alergi Makanan: Teknologi dan Perawatan Baru
• Berpegang teguh pada Kecemasan: Ilmu di Balik Patch Anti-Kecemasan
• Bisakah Teknologi Pemblokir Cahaya Biru Mengatasi Ketegangan Mata Digital?
• 25 institusi teratas yang sedang naik dalam nanosains dan nanoteknologi
• 200 institusi teratas dalam nanosains dan nanoteknologi
• Jenis-Jenis Vaksin Dengan Contohnya
• Biji fenugreek: Makanan super untuk kesehatan dan kebugaran
• Spirulina menjanjikan dalam memerangi penyakit jantung dan diabetes
• 20 institusi pemerintah teratas berdasarkan artificial intelligence (AI) dan robotics-related output
• 10 institusi kesehatan teratas berdasarkan artificial intelligence (AI) and robotics related-output
• 10 perusahaan teratas berdasarkan based on artificial intelligence (AI) dan robotics-related output
• Apakah epilepsi pasca trauma berhubungan dengan risiko demensia jangka panjang?

Dibandingkan dengan berat molekul lipid dalam liposom, polimersom dapat memiliki komponen kopolimer dengan berat molekul yang lebih tinggi, sehingga dapat menunjukkan stabilitas fisik dan kimia yang lebih baik. Berat molekul kopolimer dapat mencapai 100 kDa, sedangkan berat molekul lipid biasanya kurang dari 1 kDa. Presentasi skema liposom dan vesikel polimer disajikan pada Gambar yang menunjukkan kesamaan strukturalnya. Sifat fisikokimia polimersom dapat diubah dengan pemilihan yudisial polimer yang sesuai, berat molekul yang benar, dan rasio segmen hidrofobik terhadap hidrofilik.

 

Bahan berbasis nanocarrier ini juga semakin diselidiki untuk memerangi penyakit coronavirus 2019 (COVID-19), penyakit yang disebabkan oleh infeksi coronavirus 2 sindrom pernafasan akut yang parah (SARS-CoV-2). Saat ini, ada sekitar 26 vaksin berbasis nanocarrier yang sedang dikembangkan untuk pengobatan COVID-19 yang sedang dalam uji klinis pada manusia sementara sekitar 60 kandidat lainnya sedang dalam tahap pengembangan yang berbeda. Vaksin berbasis nanocarrier menguntungkan karena fitur strukturalnya dapat dirancang untuk meniru virus dan ukurannya dapat disetel ke kisaran 100–200 nm. Dua strategi utama pemuatan antigen vaksin atau muatan asam nukleat ke dalam nanovesikel adalah: i) Pemuatan pada permukaan, dan ii) enkapsulasi pada inti. Memiliki muatan ini dimuat pada permukaan nanocarrier dapat menyebabkan imunogenisitas yang kuat, sedangkan agen aktif yang dienkapsulasi pada intinya dapat tetap terlindungi dan dengan demikian menunjukkan pengiriman yang terkontrol. Dua vaksin pertama yang disetujui untuk mengobati COVID-19 terdiri dari lipid nanocarrier dengan enkapsulasi mRNA yang mengkodekan protein spike (S) sebagai bahan aktif. Namun, polimer seperti, PLGA, polietilenimin, kitosan, dll., memiliki telah banyak digunakan untuk mengembangkan nanocarrier untuk mengirimkan vaksin untuk berbagai virus korona lainnya. Baru-baru ini, Renu dkk. telah merancang PNC berbasis kitosan untuk merangkum protein domain pengikat reseptor SARS-CoV-2. Mereka telah menunjukkan bahwa pada pemberian intranasal, muatan permukaan positif nanocarrier berbasis kitosan dapat berinteraksi secara elektrostatik dengan asam sialat bermuatan negatif dan dengan demikian memfasilitasi adhesi nanocarrier vaksin ke permukaan epitel saluran udara yang merupakan rute sebenarnya dari virus. Di sini permukaan nanocarrier telah dimodifikasi untuk memfasilitasi transportasi mereka ke sel target. PNC ini juga dapat direkayasa untuk membuka persimpangan ketat penghalang mukosa dan memfasilitasi transportasi ketika vaksin diberikan secara intranasal meniru jalur infeksi virus seperti jalur SARS-CoV-2. Dengan demikian, nanovesikel polimer dapat menjadi kandidat yang menjanjikan untuk pengiriman vaksin untuk memerangi COVID-19. Untuk merancang PNC nanovesikular seperti itu, polimer lipofilik / amfifilik dapat digunakan sebagai komponen kandidat potensial karena mereka dapat membentuk nanovesikel yang meniru liposom. Polimer ini dapat disintesis untuk memiliki sifat seperti lipid, panjang rantai yang diinginkan (berat molekul) untuk mencapai stabilitas fisikokimia yang optimal, dan akhirnya mereka dapat membentuk vesikel seperti liposom berdimensi nano yang permukaannya dapat dimodifikasi untuk menunjukkan sifat pengenalan sel target dan perilaku responsif terhadap rangsangan sementara intinya dapat melindungi kargo. Lin dkk. telah merancang PNC berongga yang memiliki inti berair dan cangkang berbasis PLGA untuk merangkum stimulator viromimetik terlarut dari gen interferon ajuvan untuk pengiriman vaksin melawan coronavirus sindrom pernapasan timur tengah. PLGA responsif terhadap pH dan karenanya dapat dengan mudah melepaskan adjuvant begitu berada di dalam sitosol. Vaksin nanovesikular memiliki keuntungan tambahan bahwa ukuran, muatan, dan bentuknya dapat dengan mudah disesuaikan. Mereka dapat disiapkan sebagai responsif terhadap beberapa rangsangan (misalnya, pH, sel, antibodi, dll.) dan membawa banyak beban bersama (misalnya, bagian penargetan, bahan pembantu, dll.). Selanjutnya, komponen molekul polimer dapat terionisasi dan menanggung muatan kationik pada pH rendah sementara pada pH fisiologis mereka dapat tetap netral. Oleh karena itu, molekul tersebut dapat memfasilitasi pemuatan molekul mRNA anionik pada pH rendah melalui interaksi elektrostatik. Pembawa nano yang dimuat ini dapat diendositosis oleh sel, menjadi bermuatan positif di lingkungan pH rendah endosom, dan dengan demikian mengganggu membran endosom yang mengakibatkan pelepasan mRNA ke dalam sitoplasma, di mana mRNA dapat diterjemahkan menjadi protein. Penggunaan polimer mukoadhesif dalam merancang PNC nanovesikel ini juga memungkinkan formulasi yang digunakan untuk pemberian intranasal mengikuti rute virus yang sebenarnya seperti kasus COVID-19. Namun, efikasi pemuatan terutama kargo berprotein besar ke dalam PNC ini masih harus ditingkatkan. Saat ini semua 22 vaksin COVID-19 yang digunakan di seluruh dunia telah memasukkan protein S atau turunannya. Untuk mencapai pengiriman mRNA yang efisien, PNC hibrid lipid-polimer juga telah menunjukkan hasil yang menjanjikan. Interaksi nonkovalen antarmolekul antara molekul polimer komponen memfasilitasi pembentukan dan stabilisasi nanocarrier. PEGylation terkontrol dari PNC juga dapat meminimalkan kemungkinan opsonisasi in vivo. Asam nukleat, seperti, DNA, RNA, dll., pengkodean antigen virus dapat disampaikan dengan mengenkapsulasi mereka dalam nanovesikel polimer yang juga memberikan kontribusi untuk perlindungan mereka dari degradasi mudah sering disebabkan oleh RNases. Studi perintis ini telah menunjukkan bahwa PNC nanovesikular memiliki keunggulan biokompatibilitas dan biodegradabilitas, penyetelan ukuran, co-loading ajuvan dan agen aktif, stabilitas koloid, sifat responsif terhadap rangsangan, dan fungsionalitas antigen. Dengan demikian, nanovesikel polimer adalah salah satu nanocarrier pengiriman multi-obat responsif multi-stimuli yang potensial yang dapat menjadi kandidat terkemuka untuk memajukan penelitian vaksin dan memberikan solusi untuk pandemi yang sedang berlangsung dan seterusnya.

 

Dari bola berongga sederhana awal, vesikel sekarang dikembangkan menjadi banyak struktur nano yang terinspirasi oleh bio canggih, seperti, vesikel multi-kompartemen. Mereka dikembangkan sebagai stimulus-responsif dan memiliki aplikasi luas sebagai nano-reaktor, biosensor, katalis, biomedis, dll. Terlepas dari kelebihan ini, mereka juga memiliki beberapa keterbatasan. Mereka sering menunjukkan efisiensi penjebakan yang rendah. Monomer vesikel harus biokompatibel dan biodegradable. Vesikel harus memiliki banyak fungsi dan memerlukan proses sintesis yang sesuai yang dapat mendukung produksi massal.