Varietas Berbasis Struktur dari Nanocarrier Polimer − Rakyat Biologi

Ulasan ini telah menyajikan analisis ringkas tentang variasi berbasis struktur PNC yang dioptimalkan untuk pemuatan dan pengiriman terapi dengan sifat yang beragam, dan pembawa responsif terhadap pH, ion, sonikasi, suhu, potensial redoks, glukosa, enzim, foton, dll. Juga ditemukan bahwa beberapa karya baru-baru ini terlibat untuk memasukkan sifat multi-stimuli-responsif, serta, pengiriman multi-obat ke dalam PNC. Ketersediaan berbagai sumber alami, kemudahan sintesis, dan sifat fisikokimia polimer yang serbaguna telah menjadikan makromolekul ini salah satu bahan yang paling menarik untuk merancang pembawa terapeutik yang disesuaikan sehingga tantangan yang ditimbulkan oleh kompleksitas penyakit, heterogenitas pasien, dan komorbiditas dapat diatasi. Selain itu, kemajuan substansial dalam nanoteknologi yang terkait dengan pembawa obat rekayasa menyediakan beberapa prospek inovatif yang memiliki potensi untuk memimpin eksplorasi lebih lanjut untuk merancang PNC untuk menghadapi tantangan yang ditimbulkan oleh hambatan biologis dan kargo terapi lalu lintas. PNC menawarkan platform besar untuk merancang pembawa dengan berbagai ukuran, bentuk, arsitektur, sifat permukaan, dan sifat responsif terhadap rangsangan. Pilihan polimer yang sesuai dari perpustakaan yang luas atau mensintesisnya memperluas peluang untuk merancang nanocarrier dengan sifat yang diinginkan. Baru-baru ini, berbagai kelompok penelitian telah berfokus pada perancangan PNC yang dapat memiliki kemampuan pemuatan dan pelepasan multi-obat secara terkendali. Sistem penghantaran obat ganda yang secara bersamaan dapat memuat dan membawa zat terapi genetik dan obat kanker telah dikembangkan. Selain itu, perkembangan terbaru dari strategi yang dapat mempersiapkan nanocarrier sebagai multi-stimulus-responsif telah menambah nilai signifikan pada bidang nanomedicine yang sedang berkembang. Dengan demikian, target masa depan adalah menggabungkan sifat-sifat ini dan merancang pembawa nano cerdas yang multifungsi. Beberapa karya telah menunjukkan bahwa PNC juga dapat dirancang untuk melayani tujuan pencitraan dan pengiriman obat, secara bersamaan. Juga ditetapkan bahwa PNC dapat melindungi kargo ultra-sensitif, seperti protein terapeutik, DNA, dll. terhadap lingkungan yang keras (misalnya, suhu tinggi) atau enzim. Oleh karena itu, PNC adalah kandidat potensial untuk pengiriman vaksin untuk memerangi penyakit virus seperti COVID-19, dll. Diidentifikasi bahwa PNC yang memiliki ukuran 100 nm, permukaan bermuatan negatif atau netral dapat menunjukkan peningkatan waktu paruh dalam sistem peredaran darah. Dalam banyak kasus, nanopartikel yang memiliki rasio aspek yang lebih tinggi memperoleh internalisasi yang lebih baik oleh sel dibandingkan dengan yang berbentuk bola. Di sini, perlu dicatat bahwa ginjal dapat dengan mudah membersihkan nanopartikel berukuran kurang dari 10 nm melalui ekskresi, oleh karena itu, untuk meningkatkan sirkulasi waktu paruh PNC berukuran lebih besar dari 10 nm akan efektif dan, dalam kasus seperti itu, PNC biodegradable adalah nanomaterial yang paling disukai.

Namun demikian, karena prosedur desain multi-fungsional nanocarrier seringkali rumit, maka sebelum menggeneralisasi klaim dan tren mereka dalam aplikasi pengiriman obat, penyelidikan lebih lanjut di seluruh populasi besar dan heterogenitas mereka akan diperlukan. Lebih lanjut, penekanan harus diberikan pada perancangan bahan pembawa yang dapat terurai secara hayati karena tidak akan berdampak buruk pada sel, jaringan, atau organ normal dan pada saat yang sama tidak diperlukan pengaturan lain untuk membersihkannya dari tubuh. Namun, saat ini lebih banyak data harus dikumpulkan melalui penelitian lebih lanjut untuk mengembangkan pemahaman yang lebih baik tentang merancang PNC multiguna untuk mendiagnosis dan mengobati penyakit, di sini berkolaborasi dengan kecerdasan buatan (AI) juga dapat berkontribusi untuk mempercepat kemajuan. Saat ini, sebagian besar penelitian menyelidiki perilaku pemuatan dan pelepasan terapeutik berdasarkan interaksi PNC dengan parameter lingkungan yang relevan secara fisiologis, namun, pengaruh sifat fisikokimia (misalnya, ukuran, stabilitas, arsitektur, dan sifat permukaan) PNC juga perlu untuk dipertimbangkan selama pengembangan nanocarrier pengiriman multi-stimuli-responsif multi-obat. Alasan lain yang sangat penting untuk keberhasilan terbatas PNC dalam aplikasi klinis adalah bahwa sebagian besar pembawa disaring untuk kemanjuran pemuatan obat dan pengiriman yang ditargetkan pada populasi luas di mana mendapatkan heterogenitas pasien tetap menjadi tantangan besar.

Diperkirakan bahwa dengan kemajuan berkelanjutan dalam desain nanocarrier bersama dengan minat yang berkembang untuk mengembangkan PNC pengiriman multi-stimuli-responsif dan multi-obat, peluang akan berlipat ganda untuk mengintegrasikan banyak kandidat obat yang menjanjikan ke dalam uji klinis. PNC ini juga harus memiliki kemampuan untuk menembus penghalang biologis, kapan pun diperlukan. Keragaman penyakit yang semakin meningkat bersama dengan sifat kompleksnya mendorong perkembangan nanocarrier yang akan menyediakan platform untuk mencapai berbagai tujuan dan selanjutnya meminimalkan kebutuhan pembawa pengiriman yang dipersonalisasi, yaitu, pembawa tunggal akan dapat menjalankan banyak fungsi. Dengan demikian, tinjauan ini menetapkan bahwa merancang PNC cerdas yang memiliki kemampuan pengiriman multi-stimuli-responsif multi-obat adalah arah masa depan.

Namun, perlu dicatat bahwa terlepas dari minat penelitian yang berkembang dan ketersediaan PNC multifungsi yang dikembangkan saat ini, transisi klinis lengkapnya belum tercapai karena ada berbagai tantangan kritis yang harus diatasi. Misalnya, sensitivitas (waktu respons) dan stabilitas PNC ini in vivo harus ditingkatkan. Meskipun berbagai keberhasilan telah dicapai secara in vitro, pemanfaatannya secara in vivo lebih rumit, dan karenanya diperlukan penyelidikan lebih lanjut. Selanjutnya, bahan polimer harus biokompatibel dan dapat terurai secara hayati, dan berat molekul yang diinginkan dari makromolekul tersebut di bawah 40 kDa untuk mencapai pembersihan ginjal yang baik untuk menghindari imunogenisitas. Namun, ketersediaan alami bahan polimer tersebut terbatas, karenanya mereka harus disintesis dan sifat fisikokimianya harus disetel dengan menyesuaikan komposisi molekul, konformasi, muatan, fleksibilitas, dll. Selain itu, polimer juga dirancang secara rasional untuk memiliki kemampuan meresap melalui penghalang biologis, seperti, kulit, BBB, mukosa, dll. Jadi, untuk mencapai prospek translasi penuh, parameter ini harus dipertimbangkan ketika PNC multifungsi dirancang untuk investigasi in vivo. Sekali lagi, perlu dicatat bahwa langkah-langkah rumit yang terlibat dalam merancang PNC multifungsi seperti itu akan membuatnya tidak praktis untuk menerjemahkan pencapaian ke dalam praktik klinis. Faktanya, langkah-langkah rumit dan banyak yang terlibat dalam merancang PNC pengiriman multi-obat yang responsif multi-stimulus adalah tantangan tersulit untuk diatasi untuk produksi skala besar mereka. Meskipun, beberapa rangsangan eksternal, seperti, cahaya, suara, dll., dapat diatur secara manual dan dampaknya relatif dapat direproduksi, rangsangan endogen sering menghasilkan hasil yang tidak konsisten. Di sini, bahan nano harus direkayasa sedemikian rupa sehingga mereka dapat cukup sensitif dan menghasilkan pengiriman terapeutik yang dikontrol secara presisi. Pemahaman yang lebih baik tentang pengaruh rangsangan fisiologis pada jalur mekanistik penghantaran obat juga diperlukan ketika PNC multifungsi dirancang. Namun, upaya kolaboratif lebih lanjut dari para ilmuwan dari bidang nanoteknologi, kimia, biologi, dan kedokteran diperlukan untuk meningkatkan efisiensi PNC pengiriman multi-obat yang responsif multi-stimulus dan untuk menerjemahkan potensinya ke dalam realisasi klinis lengkap yang dapat merevolusi bidang tersebut. dari pengiriman obat.