Signifikansi Polimer dalam Desain Nanocarrier − Rakyat Biologi

Polimer telah mendapatkan perhatian besar untuk merancang nanocarrier dan prospek mereka dalam aplikasi medis yang luas. Mereka adalah makromolekul yang terdiri dari beberapa subunit berulang dan memiliki keuntungan untuk dapat menampung berbagai kelompok fungsional. Fenomena ini menghadirkan mereka untuk dieksplorasi untuk beragam bioaplikasi. Meskipun polimer adalah molekul makro, mereka dapat digunakan untuk membangun pembawa pengiriman terapeutik dari dimensi nano. Selain itu, sifat biodegradable di banyak polimer semacam itu menjadikannya bahan kandidat yang paling menjanjikan karena dapat digunakan tanpa perlu khawatir akan pembersihan dari tubuh. Oleh karena itu, penggunaan polimer biodegradable untuk mempersiapkan nanocarrier adalah salah satu skema yang paling diinginkan. Peningkatan seumur hidup dan pengiriman obat bertarget unggul yang dikemas dalam PNC patut dipuji. Arsitektur molekuler polimer juga dapat memainkan peran penting karena mereka dapat dieksploitasi untuk merekayasa nanopartikel yang memiliki berbagai morfologi dan arsitektur. Dengan kemajuan dalam nanoteknologi, kemungkinan baru merancang nanocarrier tersebut telah menarik minat banyak peneliti. Polimer yang responsif terhadap rangsangan adalah kandidat potensial untuk mencapai pelepasan terkontrol terapi di lokasi yang ditargetkan. Mengubah makromolekul ini menjadi pembawa nano dapat menambah potensi luar biasa pada molekul obat. Polimer dapat menyesuaikan sifat fisikokimia dan menambahkan multifungsi ke pembawa. Seperti disebutkan sebelumnya, karena dimensi kecil dari PNC, mereka dapat melewati kapiler yang sangat kecil dan lapisan mukosa ke dalam sel yang ditargetkan, serta organel intraseluler. Struktur polimer berukuran nano seperti misel, vesikel, gel, kapsul, dendrimer, komposit, dll., Memiliki sifat yang sangat lentur, dan oleh karena itu semakin banyak diteliti sebagai sarana untuk memberikan terapi. Peningkatan penyelidikan berbagai jenis PNC untuk pengiriman obat terlihat melalui semakin banyak literatur seperti yang disajikan pada Gambar. Selama lima tahun terakhir, tingkat pertumbuhan ini semakin meningkat.

Polimer dapat menyatu dengan senyawa dengan berat molekul tinggi atau rendah lainnya dan dapat disesuaikan untuk membentuk komposit untuk aplikasi yang diinginkan. Tidak seperti banyak bahan lain, sudah beberapa dekade makromolekul ini terlibat dalam kimia obat. Mereka juga banyak digunakan sebagai stabilisator, faktor pembuat rasa, dan agen pelindung dalam formulasi obat oral. Mereka dapat mengikat partikel bentuk sediaan padat dan mengubah karakteristik alirannya menjadi bentuk sediaan cair. Demikian pula, transisi polimer ke partikel juga mempengaruhi sifat alirannya yang dapat dimanfaatkan untuk tujuan penghantaran obat. Sifat permukaan dan curahnya yang menjanjikan memiliki kontribusi luar biasa dalam desain dan pengiriman obat. Partikel koloid dari bahan-bahan ini menunjukkan pemuatan obat yang efisien, masa pakai yang diperluas, umur simpan yang bertambah, dan pelepasan berkelanjutan. Dengan demikian, struktur nano berbasis polimer memainkan peran penting dalam merumuskan nanomedicines canggih.

Polimer juga telah menunjukkan keunggulan dibandingkan berbagai bahan ramah lingkungan lainnya, seperti, DNA, protein, dll. Meskipun biokompatibilitas dan biodegradabilitas DNA dan bahan mirip protein menghadirkan mereka sebagai kandidat yang menjanjikan untuk desain nanocarrier, rekayasa bahan ini untuk membuat nanocarrier sangat menantang. Pengembangan struktur nano berbasis DNA membutuhkan perancangan rasional yang seringkali sulit karena modifikasinya melalui interaksi urutan-spesifik menuntut tingkat keahlian yang tinggi. Selanjutnya, meningkatkan stabilitas struktur nano tersebut membutuhkan perhatian tambahan. Meskipun molekul DNA secara alami biokompatibel, mereka dapat menghasilkan respon inflamasi akut. Untuk meningkatkan efikasi pemuatan obat, struktur dinamis DNA sering memerlukan modifikasi. Karakterisasi struktur nano DNA juga memberikan hasil yang bertentangan karena kurangnya teknik standar. Variasi obat yang dapat dimuat ke struktur nano DNA terbatas. Selain itu, sulit untuk membuatnya stabil pada suhu sekitar. DNA sering difungsikan oleh protein untuk meningkatkan sifat penghantaran obatnya. Meskipun fungsionalisasi tersebut dapat meningkatkan efikasi pemuatan imunoterapi spesifik dan adjuvant vaksin, meningkatkan stabilitasnya tetap menjadi tugas yang menakutkan. Telah diusulkan bahwa polimer konjugasi dengan DNA dapat menghasilkan berbagai struktur nano dan dapat meningkatkan stabilitasnya. Lebih lanjut, molekul polimer relatif stabil, dan morfologinya dapat memberikan fleksibilitas, juga, kekakuan tanpa mengakibatkan perubahan yang tidak diinginkan dalam sifat fisikokimianya. Meskipun bahan berbasis DNA dapat terurai secara hayati, penilaian komprehensif sangat penting sebelum uji klinis mereka karena dapat meningkatkan kekhawatiran tentang keamanan hayati. Seperti bahan berbasis DNA, protein tunggal juga sedang dipelajari untuk merancang pembawa obat. Namun, mereka juga mengalami masalah stabilitas karena suhu tinggi dapat mengubah sifat mereka. Selain itu, waktu paruh sirkulasinya sering pendek karena rentan terhadap degradasi yang disebabkan oleh enzim yang ada dalam sistem peredaran darah. Hal ini sering menyebabkan kegagalan dalam mencapai pengiriman yang ditargetkan. Produksi skala besar dan sterilisasi bahan biodegradable ini seringkali sulit. Untuk mengatasi tantangan ini, polimer sedang diselidiki untuk membungkus bahan sensitif tersebut atau berkonjugasi dengannya untuk mencegah denaturasi yang mudah dan dengan demikian meningkatkan stabilitas. Berbagai jenis kemungkinan interaksi antara gugus fungsional polimer dan molekul protein sedang dieksplorasi. memainkan peran penting dalam menyelesaikan ini. Jadi, karena molekul polimer itu sendiri memiliki potensi besar dalam merancang PNC untuk penghantaran obat, mereka juga dapat berkontribusi untuk melindungi dan menstabilkan DNA, pembawa nano berbasis protein.

Penerimaan PNC untuk aplikasi klinis sedang meningkat. PNCs biodegradable digunakan untuk memberikan obat, merumuskan vaksin, menstabilkan emulsi obat, dan berfungsi sebagai agen kontras selama pencitraan. Ada berbagai polimer yang disetujui FDA (Food and Drug Administration) yang digunakan dalam praktik klinis. Obat nano pertama yang disetujui FDA Doxil, yang merupakan liposom nano yang dienkapsulasi doxorubicin, memiliki lapisan poli(etilena glikol) (PEG) untuk meningkatkan waktu paruh sirkulasi obat yang diperlukan pada kanker (sarkoma Kaposi, kanker ovarium berulang, dll. ) pengobatan. Hormon leuprolide yang dikemas dalam partikel asam poli(laktat-ko-glikolat) (PLGA) digunakan untuk mengobati endometriosis, serta kanker prostat stadium lanjut. Nanopartikel dan struktur nano berbasis polimer juga digunakan untuk pengobatan penyakit kardiovaskular.[88] PNC yang dimuati obat telah digunakan untuk melapisi stent yang digunakan untuk elusi obat di tempat. PEG dilapisi liposomal irinotecan (MM-398/Onivyde) telah disetujui oleh FDA untuk mengobati berbagai kanker pada keganasan, payudara, pankreas, sarkoma, otak, dll. Nanopartikel koloid besi dekstran (DexFerrum) digunakan untuk mengobati anemia defisiensi besi, sedangkan nanopartikel sukrosa besi (Venofer) digunakan untuk mengobati anemia yang mungkin timbul setelah transplantasi sel induk autologus. Poliglukosa sorbitol carboxymethylether nanopartikel yang mengandung besi (Ferumoxytol) dapat digunakan untuk mengobati anemia defisiensi besi, serta, untuk pencitraan metastasis otak, metastasis kelenjar getah bening, peradangan saraf pada epilepsi, multiple sclerosis, infark miokard, kanker kepala dan leher, dll. Penggunaan PNC untuk pencitraan dan tujuan theranostik juga meningkat. Untuk mengobati berbagai penyakit lain, PNC yang mengandung obat telah disetujui untuk diberikan melalui rute pengiriman yang berbeda, seperti, dermal, transdermal, oral, mukosa, dll., tergantung pada tempat kerjanya. Dengan demikian, bahan polimer memiliki potensi besar untuk aplikasi klinis.

Apalagi belakangan ini pencarian PNC multifungsi sedang naik daun. Alasan di balik ini adalah pergeseran fokus ilmu kedokteran masa kini ke arah penggunaan terapi multiguna. Untuk menjawab permintaan ini, salah satu solusi yang muncul adalah pengembangan multi-stimulus multi-drug delivery PNCs yang responsif. PNC multifungsi semacam itu dapat merespons berbagai rangsangan dan memuat/melepaskan banyak obat. Misalnya, ada PNC yang sedang dikembangkan yang dapat memuat banyak obat dan dapat merespons berbagai rangsangan, katakanlah pH dan ultrasound, atau suhu dan pH, dll. Saat ini pengembangan PNC multifungsi tersebut berada pada tahap prematur dan memerlukan studi lebih lanjut. Terjemahan lengkap dari kinerja mereka dari tingkat sel ke aplikasi klinis pada pasien masih jauh. Di sini, perlu dicatat bahwa merancang setiap sistem PNC multi-fungsi adalah langkah penting menuju pengembangan pengobatan nano pribadi yang efisien.