Nanokapsula - Nanocapsule

A nanokapsula zaharli bo'lmagan moddadan tayyorlangan nanosiqli qobiqdir polimer. Ular ichki suyuqlik yadrosini nanoskopda qamrab oladigan polimer membranadan yasalgan pufakchali tizimlardir. Nanokapsulalarning ko'p ishlatilishi, jumladan, dori-darmonlarni etkazib berish, oziq-ovqat mahsulotlarini ko'paytirish, nutrasevtik vositalar va o'z-o'zini davolaydigan materiallar uchun istiqbolli tibbiy qo'llanmalari mavjud. Enkapsulyatsiya usullarining afzalliklari ushbu moddalarni zararli muhitda himoya qilishda, nazorat ostida chiqarishda va aniq maqsadga yo'naltirishda.[1] Nanokapsulalar potentsial ravishda MRI qo'llanmasi sifatida ishlatilishi mumkin nanorobotlar yoki nanobotlar, ammo qiyinchiliklar qolmoqda.[2]

IUPAC ta'rifi
Bo'shliq nanoparta yadro hosil qiluvchi atrofni o'rab turgan qattiq qobiqdan iborat
moddalarni tuzoqqa tushirish uchun mavjud joy.[3]

Tuzilishi

Turli xil ilovalar uchun ishlatiladigan nanokapsulaning odatdagi hajmi 10-1000 nm gacha. Biroq, nanokapsulaning tayyorlanishiga va ishlatilishiga qarab, hajmi aniqroq bo'ladi.[4]

Nanokapsula tuzilishi yadro-qobiq tartibida hosil bo'lgan nanovesikulyar tizimdan iborat. Odatda nanokapsulaning qobig'i polimer membranadan yoki qoplamadan qilingan. Amaldagi polimerlarning turi biologik parchalanadigan poliesterdir, chunki biologik tizimlarda nanokapsulalar ko'pincha ishlatiladi. Poli-e-kaprolakton (PCL), poli (laktid) (PLA) va poli (laktid-ko-glikolid) (PLGA) nanokapsula hosil bo'lishida ishlatiladigan odatiy polimerlardir.[5] Boshqa polimerlarga tiolit poli (metakril kislotasi) va poli (N-vinil Pirrolidon) kiradi.[6] Sintetik polimerlar tabiiy ravishda paydo bo'lgan polimerlar bilan taqqoslaganda yanada toza va takrorlanadiganligini isbotlaganligi sababli, ko'pincha qurilish nanokapsulalari uchun afzallik beriladi. Biroq, ba'zi bir tabiiy polimerlar, masalan xitosan, jelatin, natriy alginat va albumin ba'zi dori-darmonlarni etkazib beradigan nanokapsulalarda qo'llaniladi.[4] Boshqa nanokapsulali qobiqlarga kiradi lipozomalar,[7] bilan birga polisakkaridlar va saxaridlar. Polisaxaridlar va saxaridlar toksik bo'lmaganligi va biologik parchalanishi tufayli ishlatiladi. Ular biologik membranalarga o'xshashligi sababli ulardan foydalanish uchun jozibali.[8]

Nanokapsulaning yadrosi polimer membrana ichida tanlangan dori bilan muvofiqlashtirish uchun maxsus tanlangan yog'li sirt faol moddadan iborat. Amaldagi o'ziga xos moy preparat bilan yaxshi eriydi va biologik muhitda ishlatilganda toksik bo'lmagan bo'lishi kerak. Yog 'bilan dori-darmonli emulsiya polimer membranasi bilan past eruvchanlikka ega bo'lishi kerak, chunki preparat butun tizim bo'ylab to'g'ri harakatlanishi va o'z vaqtida va belgilangan joyda chiqarilishi kerak. Tegishli emulsiya olinganida, preparat polimer membrananing butun ichki bo'shlig'iga bir tekis tarqalishi kerak.[4]

Qayta ishlash

Inkapsulyatsiya usuli har qanday dori yoki moddaga qo'yiladigan talablarga bog'liq. Ushbu jarayonlar yadro materialining fiziokimyoviy xususiyatlariga, devor materialiga va kerakli hajmga bog'liq.[1] Nanokapsulalarni ishlab chiqarishning eng keng tarqalgan usullari bu nanopreksitatsiya,[9] emulsiya-diffuziya va erituvchi-bug'lanish.

Nanopreksipitatsiya usulida, shuningdek erituvchini siljitish usuli deb ham ataladigan bo'lsak, nanokapsulalar ikkita alohida fazalar o'rtasida kolloid suspenziya hosil qilish orqali hosil bo'ladi. Organik faza eritma va organik erituvchilar aralashmasidan iborat. Suvli faza sirt plyonkasini hosil qiluvchi erituvchi bo'lmagan moddalar aralashmasidan iborat. Organik faza asta-sekin suvli fazaga AOK qilinadi, so'ngra aralashtirib kolloid suspenziyani hosil qiladi. Kolloid suspenziya hosil bo'lgandan keyin u nanokapsulalar hosil bo'lguncha qo'zg'aladi. Nanokapsulaning kattaligi va shakli qo'zg'alish tezligi bilan bir qatorda in'ektsiya tezligiga bog'liq.[5]

Nanokapsulalarni tayyorlashning yana bir keng tarqalgan usuli bu emulsiya diffuziya usuli. Ushbu usul uch bosqichdan iborat: organik, suvli va suyultirish fazasi. Ushbu usulda organik faza emulsiya hosil qiluvchi yuqori qo'zg'alish sharoitida suvli fazaga qo'shiladi. Ushbu jarayon davomida suv emulsiyaga qo'shiladi, bu erituvchining tarqalishiga olib keladi. Ushbu emulsiya-diffuziya natijasida nanokapsula hosil bo'ladi.[5]

Nanokapsulalarni tayyorlashning yana bir samarali usuli - erituvchi bug'lanishi. Ushbu jarayonda erituvchilardan bitta yoki ikkita emulsiyalar hosil bo'ladi va nanozarracha suspenziyasini shakllantirish uchun ishlatiladi. Yuqori tezlik gomogenizatsiya yoki ultrasonikatsiya nanopartikul suspenziyasida kichik zarracha hajmini hosil qilish uchun ishlatiladi. Süspansiyon barqaror bo'lgandan so'ng, erituvchilar xona haroratida doimiy magnit aralashtirish yordamida yoki atrofdagi bosimni kamaytirish orqali bug'lanadi.[4]

Quyidagi jadvalda nanokapsulalar qanday tayyorlanganligi asosida turli xil xususiyatlarni namoyish etadi. Nanokapsula turlari hajmi, dori kontsentratsiyasi va faol moddalar chiqarilish vaqtiga qarab farqlanadi.[iqtibos kerak ]

O'rtacha o'lcham (nm)[shubhali – muhokama qilish]Suyultirilgan dispersiyadagi dori konsentratsiyasi (mg / ml)[5]Konsentrlangan dispersiyada dori konsentratsiyasi (mg / ml)[5]Faol moddalarni chiqarish vaqti (90%) (min)[5]
Nanoprecipitatsiya2500.002–0.090.15–6.5750
Emulsiya-diffuziya425~0.25060
Ikki marta emulsiya4002–520–5045
Emulsifikatsiya koatservatsiyasi300~0.2412>2000

Muammolar va echimlarni qayta ishlash

Nanokapsulalar to'planib, beqaror bo'lib qoladi. Shunday qilib, kapsuladagi moddalar oqishi mumkin. Beqarorlikni nazorat qilish uchun nanokapsulalarni quritish mumkin buzadigan amallar bilan quritish yoki muzlatish-quritish (liyofilizatsiya)[10]).[1]

Buzadigan amallarni quritish - Eritmalar quritish muhitiga purkaladi. Ushbu usul oziq-ovqat sanoatida keng qo'llaniladi va ko'plab oziq-ovqat mahsulotlarini lazzat, minerallar, ranglar va vitaminlar sifatida kapsulalashda ishlatiladi. Ushbu usul nanokapsulalarni barqaror qiladi va oziq-ovqat mahsulotlarining yaroqlilik muddatini oshiradi.[1]

Quritish - bu jarayon issiqlikka sezgir bo'lgan materiallarning suvsizlanishini o'z ichiga oladi. Buzadigan amallar bilan quritishdan farqli o'laroq, suv orqali tozalanadi sublimatsiya nanozarralarning tuzilishini yoki shaklini o'zgartirmasdan jarayon. Muzqaymoq quritish to'rt holatni o'z ichiga oladi: muzlatish, birlamchi quritish, ikkilamchi quritish va saqlash. Ko'p bosqichlar ishtirok etganligi sababli, ushbu usul ko'proq energiya va vaqt talab qiladi deb hisoblanadi.[1]

Xususiyatlari

Yutish qobiliyati

Tomonlarning nisbati nanokapsulaning o'simta hujayralariga kirib borish qobiliyatiga ta'sir qiladi. Past tomon nisbati (sferik kapsulalar) hujayralarga yuqori aspekt nisbatlariga (tayoqcha shaklidagi kapsulalar) nisbatan osonroq kirib boradi.[6]

Tuzilishi

Nanokapsulalarning nano o'lchamdagi tuzilishi bazal membranalar orqali o'tishga imkon beradi, bu esa ularni biologik tizimlarda tibbiyotning samarali tashuvchisi qiladi. Nanokapsulalarni o'ziga xos qayta ishlash ularga ma'lum holatlarda qanday qilib giyohvand moddalarni chiqarishda o'ziga xos xususiyatlarni beradi. Odatda, dori yoki dori-darmonlarni nanokapsulaning polimer qobig'idan chiqarish uchun ishlatiladigan uchta fizik-kimyoviy ajratish mexanizmlari mavjud.[4]

Yetkazib berish

  1. Hidratsiya va diffuziya - bu bo'shatish mexanizmida nidokapsula hidratsiya ta'sirida shishiradi. Nanokapsula cho'zilib ketadigan darajada shishganidan so'ng, polimer membrana preparatning polimer membranasi orqali biologik tizimga tarqalishiga imkon beradi.[4]
  2. Fermentatik reaktsiya - Polimer qobig'ini ishlab chiqarish va fermentativ reaktsiyani hosil qilish uchun inson tanasi tomonidan ishlab chiqariladigan fermentlar bilan muvofiqlashtirish uchun avval tanlanishi kerak. Ushbu reaktsiya polimer membranada yorilishga olib keladi, bu esa preparatni tizimga tarqalishiga imkon beradi.[4]
  3. Preparatning ajralishi - Preparat shishgan nanokapsuladan ajralib, hujayraning qolgan qismiga tarqaladi.[4]
Boshqa etkazib berish usullari: tibbiy maqsadlarda moddani etkazib berish

Yaqin infraqizil nur: Dori-darmonlarni chiqarish issiqdan kelib chiqadi. Infraqizil texnologiya tanada chuqur singib ketishi mumkin, issiqqa aylanadi. Issiqlikka sezgir bo'lgan material, xususan, isitish paytida shishib ketadigan polimer qobig'i qulaydi. Deflatsiya harakati preparatni chiqaradigan narsadir.[7]

Magnit maydonlari: Milimetr miqyosidagi magnit chiziqlar poli (vinil spirt) ichiga joylashtirilgan. Baralar ichidagi magnit maydon almashinib turadi, natijada shakl o'zgaradi va nanokapsulalarning yakuniy qulashi. Keyin strukturaning o'zgarishi dori chiqarilishini keltirib chiqaradi.[7]

Ultratovush: Preparatni chiqarishning yana bir varianti ultratovush orqali amalga oshiriladi, bu "uzunlamasına bosim to'lqini".[7] Ultratovush past chastotali yoki LFUS (~ 20 dan ~ 100 kHz gacha) yoki yuqori chastotali, HFUS, (> 1 MGts) bo'lishi mumkin. Transdermal etkazib berish (sonoforez ) LFUS orqali yaxshilanadi, bu keyinchalik preparatni chiqarishga imkon beradi. HFUS to'lqini yuqoriroq bo'lganligi sababli, giyohvand moddalarni etkazib berishning muvaffaqiyati pufakchalar shaklida namoyon bo'ldi. Kapsulada bo'lgan pufakchalar to'lqinning yuqori harorati tufayli hosil bo'ladi va qulaydi.[7]

Boshqa ba'zi usullarga eng faol, burun, transdermal va o'pka orqali yuboriladigan og'iz kiradi. Og'zaki eng keng tarqalgan va eng qiyin. Ichak yo'llariga biologik ta'sir ko'rsatadigan dori vositalari ishlab chiqilayotgan bo'lsa-da, izchil chiqarilish talablari saqlanib qolmoqda. Biyoadeziya, burun ichidagi preparatning umrini uzaytirish uchun, burunni yuborish uchun ham ko'rib chiqilmoqda. Giyohvand moddalar teri orqali ham o'tishi mumkin (transdermal). Inhalerlar ham qiziqish uyg'otadi, masalan, astma preparatlari makromolekulalardan iborat. Hozirgi vaqtda nafas olish tizimlari bemorlar uchun nomaqbul va umid qilamanki, bu etkazib berish tizimida bir muncha vaqt oldin yutuqlar bo'ladi.[7]

Ilovalar

Saraton

Suvda eriydigan polimer chig'anoqlari oqsil, apoptin,[11] saraton hujayralariga. Protein saraton hujayralarining yadrosiga kirib, sog'lom hujayralarni yolg'iz qoldiradi, boshqa an'anaviy terapiyadan farqli o'laroq, gen terapiyasi va kimyoviy terapiya.[12] Kapsulalar hajmi 100 nm.[12]

Shuningdek, saraton hujayralarini faol yo'naltirish bo'yicha tadqiqotlar olib borilmoqda. Faol yo'naltirish orqali nanokapsulalar hosil bo'ladi ligandlar hujayralarni etkazib berish uchun xavfli hujayralar bilan bog'langan. Ushbu usul, ayniqsa, hujayra membranasi orqali o'tmaydigan va to'qimalar kasal bo'lgan dorilar uchun foydalidir, nanozarralar zararli hujayralar bilan osonroq bog'lanib turishi mumkin.[7]

Oziq-ovqat mahsulotlaridan foydalanish

Oziq-ovqat mahsulotlarida nanoencapuslation tarkibida to'qimalarning o'zgarishi, xushbo'y moddalar, rang berish va barqarorlik mavjud saqlash muddati.[1]

Oziqlantiruvchi vositalar

Nutraceuticals - bu ovqatlanishni yaxshilash uchun oziq-ovqatga joylashtiriladigan moddalar. Ushbu moddalarning bioavailability darajasining oshishi nanokarerning o'lchamiga nisbatan. Nanokariyer qancha kichik bo'lsa, etkazib berish xususiyatlari va nutrasevtiklarning eruvchanligi shuncha yaxshi bo'ladi; nanokariyer kichikroq bo'lsa, qon oqimiga osonroq kiradi.[1]

Lipid yoki polimer asosidagi (tabiiy biologik parchalanadigan) nutrasevtik moddalar uchun kapsulalash uchun ishlatiladi. Amaldagi polimerlarning turlariga kollagen, jelatin va albumin kiradi.[1]

Etil spirtining emishi

Nisbatan yangi tadqiqotlar toksik bo'lmagan polimer qobig'i ichida ovqat hazm qilish fermentlarini inkapsulyatsiyasini o'z ichiga oladi. Ferment bilan to'ldirilgan nanoshell laboratoriya sichqonlarida etil spirtini qon oqimidan singdirishi isbotlangan, shuning uchun qonda spirt miqdori kamayadi. Bu zarralar fermentlar terapiyasiga boshqa foyda keltiradigan organoid vazifasini bajaradi degan xulosaga kelishdi. Ushbu kashfiyot boshqa tadqiqotlar, masalan, sochlarni yo'qotish uchun kapsulalash usullari bilan tanishtiradi.[13]

O'z-o'zini davolash uchun materiallar

Komponentlari kabi materiallar uchun mikroelektronika, polimer qoplamalar va yopishtiruvchi moddalar, nanokapsulalar yuqori yuklardan kelib chiqadigan zararni kamaytirishi mumkin. Ushbu materiallar ichidagi yoriqlarni davolash polimer ichidagi nanokapsulalarni tarqatish yo'li bilan engillashadi. Sog'aytiruvchi moddalarga sonikatsiya bilan material tarkibida tayyorlanadigan dicyclopentadiene (DCPD) kiradi. Nanoencapsulated material avval suvda yog'ni o'z-o'zini tiklaydigan epoksi hosil qilish orqali asosiy material ichida emulsiya qilinadi. Keyin emulsiya qilingan material zarrachalar hosil qilish uchun xost materialida aralashtiriladi va keyinchalik xost materialiga birikadi.[14]

Foydalanish bilan bog'liq muammolar

2016 yildan boshlab, nano o'lchamdagi materiallarning inson salomatligi va atrof-muhitga ta'siri qanday ekanligi noma'lum. Bu faqat kimyoviy xavf tufayli va vaqt o'tishi bilan toksik baholash har qanday ta'sirni tasdiqlashi mumkin. Sinov uchun choralar hozircha etarli emas va nanozarralarni, ayniqsa oziq-ovqat mahsulotlarida ishlatilishini tasdiqlash noaniq.[1]

Adabiyotlar

  1. ^ a b v d e f g h men Ezhilarasi, P. N .; Karthik, P .; Chhanval, N .; Anandharamakrishnan, C. (2012). "Oziq-ovqat mahsulotlarining bioaktiv tarkibiy qismlari uchun nanoencapsulation usullari: sharh". Oziq-ovqat va bioprocess texnologiyasi. 6 (3): 628–47. doi:10.1007 / s11947-012-0944-0.
  2. ^ Vartolomeos, P.; Fruchard, M .; Ferreyra, A .; Mavroidis, C. (2011). "Terapevtik va diagnostikani qo'llash uchun MRI qo'llanmasidagi nanorobotik tizimlar". Annu Rev Biomed Eng. 13: 157–84. doi:10.1146 / annurev-bioeng-071910-124724. PMID  21529162.
  3. ^ Vert, Mishel; Doi, Yosixaru; Xellvich, Karl-Xaynts; Xess, Maykl; Xodj, Filipp; Kubisa, Przemyslav; Rinaudo, Margerit; Shue, Fransua (2012). "Biorelate polimerlar va qo'llanmalar uchun terminologiya (IUPAC tavsiyalari 2012)" (PDF). Sof va amaliy kimyo. 84 (2): 377–410. doi:10.1351 / PAC-REC-10-12-04.
  4. ^ a b v d e f g h Nagavarma, B V N; Yadav, Hemant K S; Ayaz, A; Vasuda, L S; Shivakumar, H G (2012). "Polimer nanozarralarni tayyorlashning turli usullari - sharh" (PDF). Osiyo farmatsevtika va klinik tadqiqotlar jurnali. 5 (Qo'shimcha 3): 16-23.
  5. ^ a b v d e f Mora-Huertas, CE .; Fessi, X .; Elaissari, A. (2010). "Preparatni etkazib berish uchun polimer asosidagi nanokapsulalar". Xalqaro farmatsevtika jurnali. 385 (1–2): 113–42. doi:10.1016 / j.ijpharm.2009.10.018. PMID  19825408.
  6. ^ a b Shimoni, Olga; Yan, Yan; Vang, Yajun; Caruso, Frank (2013). "Polielektrolit kapsulalarini shaklga bog'liq bo'lgan uyali qayta ishlash". ACS Nano. 7 (1): 522–30. doi:10.1021 / nn3046117. PMID  23234433. Xulosa – Nanotechweb.org (2012 yil 21-dekabr).
  7. ^ a b v d e f g Timko, Brayan P.; Uaytxed, Ketrin; Gao, Veyvey; Kohane, Daniel S.; Faroxzod, Omid; Anderson, Doniyor; Langer, Robert (2011). "Dori-darmonlarni etkazib berishdagi yutuqlar". Materiallarni tadqiq qilishning yillik sharhi. 41: 1–20. Bibcode:2011AnRMS..41 .... 1T. doi:10.1146 / annurev-matsci-062910-100359.
  8. ^ Uzoq, Li-xia; Yuan, Xu-bo; Chang, Tszyan; Chjan, Chji-xua; Gu, Ming-qi; Song, Tian-Tian; Xing, Ying; Yuan, Syao-yan; va boshq. (2012). "Polilaktik kislota va xolesterol modifikatsiyalangan dekstrani ichi bo'sh nanokapsulalarga yig'ish". Uglevodli polimerlar. 87 (4): 2630–7. doi:10.1016 / j.carbpol.2011.11.032.
  9. ^ http://www.nanodic.com/Nanofabrication/Nanoprecitation.htm[to'liq iqtibos kerak ]
  10. ^ http://www.rpi.edu/dept/chem-eng/Biotech-Environ/LYO/[to'liq iqtibos kerak ]
  11. ^ Pietersen, Aleksandra; Noteborn, Mathieu H. M. (2000). "Apoptin". Saraton genlarini davolash: o'tmishdagi yutuqlar va kelajakdagi muammolar. Eksperimental tibbiyot va biologiyaning yutuqlari. 465. 153-61 betlar. doi:10.1007/0-306-46817-4_14. ISBN  978-0-306-46817-9. PMID  10810623.
  12. ^ a b Chjao, Muxun; Xu, Biliang; Gu, Zhen; Joo, Kye-Il; Vang, pin; Tang, Yi (2013). "Yuqori molekulyar og'irlikdagi o'sma-selektiv oqsil kompleksini hujayradan samarali etkazib berish uchun parchalanadigan polimer nanokapsula". Nano bugun. 8: 11–20. doi:10.1016 / j.nantod.2012.12.12.003. Xulosa – SciTech Daily (2013 yil 7-fevral).
  13. ^ Liu, Yang; Du, Xuanjuan; Yan, Ming; Lau, Mo Yin; Xu, Jey; Xan, Xui; Yang, Otto O.; Liang, Sheng; va boshq. (2013). "Biyomimetik ferment nanokomplekslar va ularni antidot sifatida ishlatish va spirtli ichimliklarni zaharlanishining oldini olish choralari". Tabiat nanotexnologiyasi. 8 (3): 187–92. Bibcode:2013 yilNatNa ... 8..187L. doi:10.1038 / nnano.2012.264. PMC  3670615. PMID  23416793. Xulosa – MIT Technology Review (2013 yil 17-fevral).
  14. ^ Blaisik, B.J .; Sottos, N.R .; Oq, S.R. (2008). "O'z-o'zini davolash uchun materiallar uchun nanokapsulalar". Ilmiy va texnologik kompozitsiyalar. 68 (3–4): 978–86. doi:10.1016 / j.compscitech.2007.07.021.