Nanotecnologia

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Biomateriales

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Revisión

Nanopartículas poliméricas sensibles a múltiples estímulos duales y para programar el sitio especifila administración de fármacos c

Ru Cheng un, Fenghua Meng un, Chao Deng un, Harm-Anton Klok un, b, Zhiyuan Zhong un, *

a Los polímeros biomédicos de laboratorio y laboratorio Jiangsu Clave de Diseño Avanzado de Polímeros Funcionales y Aplicación de la Facultad de Química, Ingeniería Química y Ciencia de los Materiales de la Universidad Soochow, Suzhou 215123, República Popular de China

b Laboratoire des POLYMERES, Institut des Matériaux Institut des Sciences et Ingénierie Chimiques, École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Bâtiment MXD, estación 12, CH-1015 Lausanne, Suiza

a r t i c l e i n f o

Historia del artículo:

Recibido el 14 de enero 2013 Aceptado 28 de enero 2013 Disponible en línea 14 de febrero 2013

Palabras clave:

Los estímulos-respuesta

Dual-sensible

Multi-sensible

Las nanopartículas

Liberación controlada de fármacos

La terapia del cáncer

a b s t r a c t

En las últimas décadas, las nanopartículas poliméricas se han convertido en una plataforma tecnológica más prometedora y viable para la entrega de fármacos y controlada. Como los vehículos, las nanopartículas ideales están obligados a poseer niveles de carga elevados de medicamentos, suministrar medicamentos a la especificaciónfic sitio patológico y / o células diana sin fugas de drogas en el camino, mientras se descargan rápidamente fármaco en el sitio de acción. Para este fin, varios "inteligente" nanopartículas poliméricas que los fármacos de liberación en respuesta a un estímulo interno o externo, como pH, redox, temperatura, magnéticos y la luz han sido perseguidos activamente. Estas nanopartículas estímulos sensibles han demostrado, aunque en distintos grados, la mejora in vitro y / o in vivo de fármacos de liberación profiles. En un esfuerzo para mejorar aún más las actuaciones de liberación de fármacos novedosos, nanopartículas poliméricas sensibles a múltiples estímulos duales y que responden a una combinación de dos o más señales tales como el pH / temperatura, el pH / redox, pH / magnética field, temperatura / reducción, doble pH, pH y dioles, tem-perature/magnetic field, temperatura / enzima, temperatura / pH / redox, temperatura / pH / magnético, pH / redox / magnético, temperatura / redox / moléculas huésped, y la temperatura / pH / moléculas huéspedes han sido recientemente desarrollados. En particular, estas respuestas combinadas se llevan a cabo de forma simultánea en el sitio patológico o de una manera secuencial desde la preparación de nanopartículas, las vías de transporte de nanopartículas, a compartimentos celulares. Estas nanopartículas poliméricas sensibles a múltiples estímulos duales y han demostrado un control sin precedentes sobre la administración de fármacos y la liberación que lleva a superior en vitro y / o in vivo contra el cáncer efficacia. Con programada sitio especififunción de administración de fármacos c, formulaciones de fármacos en nanopartículas sensibles múltiples estímulos duales y tiene un enorme potencial para la terapia dirigida contra el cáncer. En este artículo de revisión, se destacan los recientes desarrollos interesantes en nanopartículas poliméricas sensibles a múltiples estímulos duales y de las aplicaciones de administración de fármacos de precisión, con un enfoque particular en su diseño, el rendimiento de liberación del fármaco, y beneficios terapéuticosfits.

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1. Introducción

En las últimas décadas, las nanopartículas poliméricas se han convertido en una plataforma tecnológica más prometedora y viable para la entrega de fármacos y controlada [1e3]. Estas partículas como virus tienen típicamente tamaños submicrónicas de alrededor de 20e250 nm y una superficie de sigilo hecho de polímeros no-incrustantes solubles en agua tales como poli (etilenglicol) (PEG), poli (óxido de etileno) (PEO), dextrano, y poli (ácido acrílico) (PAA). Los estudios preclínicos y clínicos han demostrado que las nanopartículas poliméricas cargadas con fármaco confieren prolongó el tiempo de circulación, la acumulación mejorada en los sitios del tumor a través del aumento de la permeabilidad y retención (EPR) efecto, reducida de medicamento

* Autor para correspondencia. Tel. / Fax: þ86 512 6588 0098. E-mail: zyzhong@suda.edu.cn (Z. Zhong).

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efectos secundarios, mejorar la tolerancia a las drogas, y / o una mayor biodisponibilidad de drogas [4e6]. Cabe señalar, sin embargo, que las actuales nanopartículas poliméricas a base de poliésteres alifáticos biodegradables tales como poli (ε-Caprolactona) (PCL), polilactida (PLA), y poli (-lactida-co-glicolida) (PLGA) están lejos de ser óptima con respecto al fármaco de liberación ProfiLe, en la que una considerable cantidad de fármaco se libera tras la inyección como resultado de la insuficiente estabilidad mientras medicamento no puede ser fácilmente liberado de las nanopartículas después de su llegada a los sitios patológicos y / o en las células cancerosas diana debido a su lenta biodegradación [7,8]. Esto conFloridaigir comportamiento de liberación del fármaco es crítica para una cuenta de disminución in vitro e in vivo EF antitumoralficacia de las nanopartículas cargadas con medicamento.

Varios nanopartículas poliméricas sensibles al medio ambiente que se disuelven, hinchan o se hunden en respuesta a un estímulo interno (por ejemplo, pH, glucosa, potencial redox, y enzimas lisosomales) o externa

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estímulo (por ejemplo, temperatura, magnética field, ultrasonido y luz) se han desarrollado activamente para lograr la liberación del fármaco mejorada en el lugar de destino (control espacial) y / o en el momento preciso (control temporal) [9e11]. Por ejemplo, tomando ventajas de ambientes ligeramente ácidos en los tejidos cancerosos (pH 6,5e7.2), endosomas (pH 5,0e6.5) y lisosomas (pH 4,5e5,0) en comparación con el pH fisiológico de 7,4 en los tejidos sanguíneos y normal, nano-partículas sensibles al pH se han diseñado y desarrollado para liberar fármacos en el sitio del tumor y / o endo / lisosomal compartimentos [12,13]. El alto potencial redox en el citosol y el núcleo de la célula que contiene 100e1000 veces más alta concentración de la reducción de glutatión (GSH) Tripep-marea que el cuerpo Floridauid incluyendo la sangre y el medio extracelular (0,5e 10 mm frente a 2e20 mM GSH) han sido recientemente explotados para la liberación intracelular activa de diversos fármacos [14e16]. Además, debe tenerse en cuenta que los tejidos tumorales son altamente hipóxico con al menos 4 veces más altos niveles de GSH en relación con los tejidos normales [17]. Estas nanopartículas sensibles a estímulos internos tienen las ventajas de la liberación del fármaco auto-controlado y aplicación fácil en los ajustes clínicos. Las nanopartículas de estímulos externos que responden, por otro lado, ofrecen ventajas evidentes de precisión espacial, temporal, así como de control de la dosis en la liberación del fármaco a través de un aparato de control remoto, en el que la liberación del fármaco pueden encenderse y apagarse a voluntad [18]. Por ejemplo, diversos luz, en particular, de infrarrojo cercano (NIR) sensibles a las nanopartículas poliméricas se han diseñado para la liberación del fármaco contra el cáncer provocado in vitro e in vivo [19]. Un número de nanopartículas sensibles a la temperatura se han desarrollado sobre la base de polímeros termosensibles tales como poli (N-iso-propilacrilamida) (PNIPAAm) y sus copolímeros [20,21]. Nanopartículas poliméricas sensibles a campos magnéticos han sido explorados para la liberación del fármaco controlado de forma remota, así como una combinación de terapia y diagnóstico del cáncer (teranosis) [22,23].

Estas nanopartículas poliméricas estímulos-respuesta haber demostrado ser mejorado el comportamiento de liberación del fármaco y la actividad anti-tumoral en diversos grados, dependiendo del tipo de estímulo, la tasa de respuesta, y el lugar exacto de desencadenar la liberación del fármaco. En un esfuerzo para promover filiberación del fármaco ne-tune y aumentar ef terapéuticaficacia de drogas nano-partículas, nanopartículas poliméricas sofisticados que responden a estímulos múltiples y duales tales como el pH / temperatura, el pH / redox, pH / magnética field, temperatura / reducción, doble pH, pH y dioles, temperatura / magnética fimoléculas eld, temperatura / enzima, tem-perature/pH/redox, temperatura / pH / magnético, pH / redox / moléculas magnético, temperatura / redox / de invitados, y la temperatura / pH / clientes han perseguido agresivamente. Cabe señalar que las respuestas tienen lugar

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