Φαρμακευτική νανοτεχνολογία: μελέτη της μορφολογίας χιμαιρικών συστημάτων μεταφοράς φαρμακομορίων

Abstract

Drug delivery has matured from its original goal of prolonging the duration of drug release; it now involves customized systems that are designed to achieve specific spatial and temporal control. Future generations of drug-delivery systems will incorporate “smart” biosensing functionalities that will enable unaided in vivo feedback control. In conclusion, bio-inspired delivery systems, especially chimeric aDDnSs, which are complex self-assembled soft nanostructures, act as facilitators for the development of innovative therapeutic devices, with added value and respond to the requirements of modern trends in the therapeutics. The morphology of drug nanocarriers correlates with their functionality, which is mainly shuttled on their surface where most of the interactions and interfacial phenomena occur. The quantification of their morphological fingerprint requires an analytical tool that should be established based on experimental data and can be correlated with their stability. The morphological quantification picture of the advanced Drug Delivery nano Systems (aDDnSs) could be achieved via fractal analysis. Mixed biocompatible block copolymer/lipid drug nanocarriers can be considered as new therapeutic outcomes in nanomedicine that could be able to deliver pharmacomolecules to specific tissues and can improve their pharmacokinetics/pharmacodynamics behavior and affect their total bioavailability. It should also be considered that the design and the development processes of a drug nanocarrier requires careful selection of appropriate biomaterials, including choice of the biocompatible block copolymers, in order to adequately contribute to aDDnSs effectiveness. However, this bio-inspired approach for designing effective aDDnSs seems to be a real challenge, not only for the scientific and technological point of view, but also for regulatory purposes. These strategic research orientations could be a complementary approach to produce safe and effective new medicines.

Η μεταφορά φαρμακομορίων έχει προχωρήσει επιτυγχάνοντας τον αρχικό στόχο του ελέγχου του ρυθμού της αποδέσμευσης, περιλαμβάνοντας πλέον συστήματα, τα οποία έχουν σχεδιαστεί για την επίτευξη του χωρικού και του χρονικού ελέγχου του ρυθμού της αποδέσμευσης. Οι μελλοντικές γενεές συστημάτων μεταφοράς φαρμακομορίων θα περιλαμβάνουν «ευφυείς» λειτουργίες βιο-ανίχνευσης που θα επιτρέπουν τον in vivo έλεγχο της αποδέσμευσης του φαρμακομορίου. Εν κατακλείδι, πρόκειται για βιο-εμπνευσμένα καινοτόμα συστήματα μεταφοράς φαρμακομορίων, τα οποία είναι πολύπλοκες αυτό-συναρμολογούμενες νανοδομές ευμετάβλητης ύλης, οι οποίες δρουν διευκολύνοντας την ανάπτυξη καινοτόμων θεραπευτικών συσκευών με προστιθέμενη αξία και ανταποκρίνονται στις απαιτήσεις με τη λειτουργικότητά τους, όπου οι περισσότερες αλληλεπιδράσεις και τα διεπιφανειακά φαινόμενα λαμβάνουν χώρα. Η ποσοτικοποίηση των μορφολογικών αποτυπωμάτων τους απαιτεί ένα αναλυτικό εργαλείο που θα πρέπει με βάση τα πειραματικά δεδομένα να μπορεί να συσχετισθεί με τη σταθερότητά τους. Η μορφολογική ποσοτικοποίηση των καινοτόμων συστημάτων μεταφοράς φαρμακομορίων της Νανοτεχνολογίας θα μπορούσε να επιτευχθεί με βάση την ανάλυση των μορφοκλασματικών συνόλων. Σκοπός της παρούσας διατριβής είναι η χρήση της Γεωμετρίας των Μορφοκλασματικών Συνόλων στην ποσοτικοποίηση των μορφολογικών χαρακτηριστικών μεικτών/χιμαιρικών νανοφορέων αλλά και φορτισμών λιποσωμάτων και πολυμερικών νανοφορέων. Επίσης, στόχος της μελέτης είναι η σύνδεση των μορφολογικών χαρακτηριστικών των νανοφορέων με τις φυσικοχημικές ιδιότητές τους, τη σταθερότητά τους σε βάθος χρόνου, τη θερμοτροπική τους συμπεριφορά, καθώς και τον εγκλωβισμό και την αποδέσμευση φαρμακομορίων. Μεικτοί νανοφορείς φαρμακομορίων που αποτελούνται από συμπολυμερή κατά συστάδες και λιπίδια και μπορούν να θεωρηθούν ως νέα θεραπευτικά εργαλεία της ναοϊατρικής και μπορούν να αποδεσμεύουν το φαρμακομόριο σε συγκεκριμένους ιστούς και μπορούν να βελτιώσουν την φαρμακοκινητική / φαρμακοδυναμική συμπεριφορά καθώς και τη συνολική βιοδιαθεσιμότητά του εγλωβισμένου φαρμακομορίου. Θα πρέπει να ληφθεί υπόψιν ότι ο σχεδιασμός και οι διαδικασίες ανάπτυξης ενός νανοφορέα απαιτούν την προσεκτική επιλογή των κατάλληλων βιοϋλικών συμπεριλαμβανομένης και της επιλογής και των συμπολυμερών κατά συστάδες, προκειμένου να συμβάλλουν επαρκώς στην αποτελεσματικότητα του νανοφορέα. Ωστόσο, η βιο-εμπνευσμένη προσέγγιση για το σχεδιασμό αποτελεσματικών νανοφορέων φαίνεται να είναι μία πραγματική πρόκληση, όχι μόνο από επιστημονική και τεχνολογική, αλλά και από την προσέγγιση του ρυθμιστικού πλαισίου. Αυτοί οι προσανατολισμοί στρατηγικής επιστημονικής κατεύθυνσης, θα μπορούσαν να αποτελέσουν μία συμπληρωματική προσέγγιση για το σχεδιασμό και την ανάπτυξη ασφαλών και αποτελεσματικών νέων φαρμάκων, με βάση τη Νανοτεχνολογία και τη χρήση της Γεωμετρίας των Μορφοκλασματικών Συνόλων.