Pokaż cały numer - FPN - Farmaceutyczny PrzeglÄ d Naukowy

Farm Przegl Nauk, 2009,1140-70 nm. Za pomocą tego urządzenia stworzono międzyinnymi słynny napis IBM składający się z 35 atomów dającysię odczytać tylko za pomocą mikroskopu elektronowego.Natomiast w 2000 r. w Stanach Zjednoczonych stworzonoNational Nanotechnology Institute mający się zajmować badaniemi tworzeniem nanostruktur [2].W ciągu kilku ostatnich lat znacznie wzrosło zainteresowaniesystemami dostarczania leków w skali nano, a spowodowanejest to między innymi doskonałą biokompatybilnością,zdolnością docierania do ściśle określonego miejsca worganizmie oraz subkomórkowymi rozmiarami cząsteczeknano. Tworzone jest coraz więcej materiałów, z których następniekonstruowane są nanoprzenośniki leków, białek czygenów [4]. Prowadzone są intensywne badania różnorodnychnanostruktur, takich jak nanosfery, nanokapsułki, liposomy,micele i wiele innych, które mają na celu poprawę właściwościfarmakokinetycznych, takich jak biodostępność, czasuwalniania substancji czynnej czy precyzje w docieraniu docelu, oraz zwiększenie aktywności biologicznej leków, a coza tym idzie poprawę ich skuteczności [5]. Ponadto mogąone zmniejszać efekty niepożądane, gdyż trafiają dokładniedo miejsca działania, czyli celu terapeutycznego.Nanocząsteczki mogą mieć formy kuliste, włóknistelub mogą tworzyć warstwy. Mogą być również zawieszonew gazie (aerozol), cieczy (koloid) lub osadzone na stałymnośniku. Można je też podzielić ze względu na materiał,z jakiego są zbudowane [6].Naturalne struktury biologiczne wykorzystywane dotransportu leków to lipidowe nanotuby, nanosfery, emulsjeczy najbardziej popularne liposomy [3]. Te ostatnie mają postaćpęcherzyków wypełnionych wodą lub roztworem wodnym,otoczonych podwójną warstwą lipidową (fosfolipidy,glikolipidy). Wewnątrz warstwy lipidowej można umieścićlipofilowe leki, które wykazują trudności przy podaniu dożylnym.Poza tym dzięki lipofilowemu charakterowi otoczkifosfolipidowej zamknięte w fazie wodnej leki hydrofilowemogą przekraczać barierę krew-mózg (po podaniu w tradycyjnejpostaci przekroczenie tej bariery przez leki hydrofilowejest niemożliwe). Uwolnienie cząsteczek substancjiczynnej z liposomu może nastąpić na zasadzie włączeniapodwójnej błony lipidowej do błony komórkowej, komórkidocelowej lub na zasadzie fagocytozy – liposom zostajewtedy wchłonięty do wnętrza komórki i przy udzialelizosomów jego otoczka zostaje zniszczona dopiero wtedysubstancja czynna zostaje uwolniona [7, 8]. Powierzchnialiposomów może być modyfikowana przez pokrycie jej polimeraminp. polietylenoglikolem (PEG). Powoduje to wydłużenieokresu półtrwania takich nośników, uniemożliwiadostęp rozpuszczalników, zapobiega interakcjom i wiązaniuprzez elementy morfotyczne krwi, a także opsonizacji. Doliposomów można również przyłączać ligandy specyficznedla poszczególnych komórek, np. białka oddziaływującez odpowiednim receptorem czy enzymem. Dzięki takimzabiegom lek trafia wyłącznie do miejsc, w których ma onwywrzeć efekt leczniczy [8].Inną formą nanocząstek są zbudowane z atomów węglastruktury przypominające swą budową klatki: nanotubyi fullereny. Istnieją również podobne struktury zbudowanez innych pierwiastków np. molibdenu. Jednak najbardziejpopularne są węglowe jedno i wielowarstwowe nanotubyoraz fullereny zbudowane z 60 atomów węgla, przypominająceswym wyglądem piłkę do piłki nożnej. Jednowarstwowenanotuby i fullereny (C60 – składające się z 60 atomówwęgla) mają średnicę ok. 1nm, średnica wielowarstwowychnanotub zależy od ilości warstw, z których są zbudowanei wacha się od kilku do kilkunastu nm [7]. Odkrycie nanotubdatuje się na rok 1991, kiedy to Iijima zauważył je w sadzyna katodzie wymieszane z wieloma innymi strukturamiwęglowymi. Zazwyczaj, kierowane są one siłami adhezji,tworzą długie nici, które mogą być otwarte lub zamkniętena końcach. Struktura takiej tuby przypomina strukturę grafitu,z tą różnicą, że poszczególne płaty są zwinięte w rulon.Przestrzeń między warstwami wynosi 0.34 – 0.36 nm, czylityle samo, co przestrzeń między atomami grafitu. WiązaniaC-C w nanotubach są krótsze niż wiązania w diamencie, copowoduje, że struktury te są mocniejsze od niego. Dziękiswoim rozmiarom nanotuby mogą przedostawać się do wnętrzakomórek i działać jak ultra małe pipety. Liczne symulacjepokazują, że zarówno woda jak i substancje organicznewpływają do tuby i przepływają przez nią na poziomiepodobnym do przepływu przez kanaliki nerkowe. Poza tymmogą działać jak bardzo czułe czujniki wykrywające bardzoniewielkie ilości gazów czy uszkodzenia DNA [7, 8].Dendrymery są to silnie rozgałęzione makrocząstki,u których można ściśle kontrolować kształt i wielkość. Należądo struktur łączących elementy chemii molekularnej(synteza kontrolowana krok po kroku) i chemii polimerów(łańcuchy zbudowane z powtarzających się monomerów).Zbudowane są z wielofunkcyjnego rdzenia, łańcuchówbocznych oraz grup końcowych. Rdzeń może być tworzonyprzez pojedynczy atom lub grupy atomów mającej, co najmniejdwie takie same grupy funkcyjne. Łańcuchy boczneskładają się z monomerów tworzących koncentrycznie ułożonewarstwy zwane ”generacjami”. Cząstki leku mogą byćwbudowane do dendrymeru na 2 sposoby: po pierwsze zapomocą oddziaływań elektrostatycznych, wiązań kowalencyjnychz grupami końcowymi, a po drugie poprzez „uwięzienie”w rdzeniu makrocząsteczki [9 – 11].Micele polimerowe są to nanonośniki tworzące się spontaniczniew wodnym roztworze polimerów amfifilowych.Ich rozmiary wahają się od ok. 10 – 100 nm. Są zbudowanez hydrofobowego rdzenia i hydrofilowej otoczki. Rdzeńmoże wbudowywać nierozpuszczalne w wodzie leki zapobiegającich przedwczesnemu uwolnieniu i rozpadowi.Otoczka, zbudowana najczęściej z PEG, stabilizuje micelei chroni przed interakcjami z białkami osocza i komórkaminiebędącymi bezpośrednim celem [12].Nanotechnologia może być narzędziem w rękach lekarzyi farmaceutów w walce z chorobami, które do tej porybyły nieuleczalne albo wymagały od pacjenta ogromnychpoświęceń i wysiłku. Te dostrzegalne jedynie za pomocąmikroskopu elektronowego struktury mogą stać się skutecznymilekami, a także czułymi detektorami mogącymiwykryć chorobę w bardzo wczesnym jej stadium. Jednąz takich chorób, w której leczeniu nanotechnologia możeznaleźć szerokie zastosowanie są nowotwory. Być możez pomocą nanotechnologii, manipulując rozmiarami, hydrofilowościąlub dołączając ligandy specyficznie łączące się zkomórkami nowotworowymi, będziemy w stanie pokonaćwiele trudności towarzyszących tradycyjnej terapii. Są to38