納米技術在艾滋病治療中的作用

    眾多納米技術在醫療保健研究工作涉及診斷和對抗導致艾滋病(獲得性免疫缺陷綜合征)的人體免疫缺陷病毒(HIV)。納米技術為合並和改進抗逆轉錄病毒藥物的不同藥理特性提供了一個獨特的機會,使藥物管理更加方便,並有可能使患者更好地堅持艾滋病毒治療。
    這也可能是其帶來的巨大好處的一部分發展中國家的納米技術在美國,所謂的“三大”疾病(艾滋病毒/艾滋病、瘧疾和結核病)造成了數百萬人的死亡。
    例如,傳統上,經典雞尾酒療法的抗病毒效果受到夥伴療法不同的藥代動力學特征的顯著限製,從而導致不一致在活的有機體內生物分布。在一個最近的研究在美國,科學家開發了一種新的雞尾酒狀藥物遞送載體,使用生物可降解聚合物納米顆粒包裹非核苷逆轉錄酶抑製劑,表麵結合HIV-1融合抑製劑,旨在實現增強細胞吸收,提高抗病毒活性和延長血液循環時間。
    1型人體免疫缺陷病毒(HIV-1)已成為目前成年人中最致命的傳染病之一。根據美國疾病控製與預防中心(CDC)在美國,2014年約有200萬艾滋病新發病例。全世界約有3690萬艾滋病毒攜帶者。據估計,2014年有120萬人死於艾滋病相關疾病。艾滋病毒/艾滋病仍然沒有治愈方法,也沒有預防疫苗。
    在近30年的研究中,艾滋病毒/艾滋病的治愈方法一直難以找到。早期的治療側重於抗逆轉錄病毒藥物,這些藥物隻在一定程度上有效。然而,直到20世紀90年代中期,一類被稱為蛋白酶抑製劑的藥物的出現和三聯藥物療法的引入,才徹底改變了艾滋病的治療。這開啟了高活性抗逆轉錄病毒療法(HAART)的時代,即同時使用三種或三種以上不同種類藥物的組合。
    然而,一些高效抗逆轉錄病毒治療方案有嚴重的副作用,在所有情況下,必須終生服用,每天服用一粒或多粒。一些患者還對某些藥物組合產生耐藥性,導致治療失敗。由於目前的治療方法無法完全治愈,因此迫切需要繼續努力,尋求治療艾滋病毒/艾滋病的創新辦法。
    在過去幾年的研究領域提供納米技術治療疾病已經表明納米技術方法可以加強目前的治療,並推進新的治療策略,如基因治療和免疫治療。此外,一些納米材料本身具有治療作用。
    納米技術還可以在開發疫苗和殺微生物劑的預防戰略中發揮重要作用。
    用於HIV治療的主要基於納米技術的係統有脂質體、納米顆粒、納米粒、聚合物膠束和樹狀大分子。
    納米藥物的例子及其在HIV感染中的潛在用途
    納米藥物的例子及其在HIV感染中的潛在用途。(©MDPI)

    脂質體

    脂質體是微小的囊泡,由一個或多個磷脂雙分子層組成,通常包裹在水核周圍。脂質體的大小在25納米到幾微米之間。
    脂質體進入人體後,被認為是異物,很容易被單核吞噬細胞吸收。HIV存在於感染患者的單核吞噬細胞中,脂質體是將抗HIV藥物靶向感染細胞的合適載體。因此,脂質體可以提高抗hiv藥物的療效,減少其副作用。

    納米粒子

    納米顆粒是固體膠體顆粒,大小範圍為10 ~ 1000納米。它們能夠將藥物靶向到體內的特定部位,並根據膠體大小和聚合物組成實現藥物的持續釋放。
    三種納米顆粒主要用於抗艾滋病毒治療:聚合納米顆粒;固體脂質納米顆粒和納米結構脂質載體;和無機納米粒子。
    納米顆粒還被用於改善穩定性和溶解度差等理化缺陷藥物的配方和療效。人們正在越來越多地研究抗逆轉錄病毒藥物靶向傳遞到艾滋病毒感染細胞和實現持續藥物釋放動力學。
    將藥物封裝到這種係統中可以提高療效,減少耐藥性,減少劑量,減少全身毒性和副作用,並改善患者依從性。

    Niosomes

    niosome也被稱為非離子表麵活性劑囊泡。它們是由合成的水合非離子表麵活性劑單體自組裝而成,能夠捕獲多種藥物。脂質體已被評價為脂質體的替代品。

    聚合物膠束

    聚合物膠束是直徑小於100納米的納米結構,已被用於改善水溶解度、腸通透性和幾種藥物分子的疾病定位。聚合物膠束由塊狀聚合物組成,並具有核殼排列——一個核(疏水塊)和一個殼(親水塊)——這與基於表麵活性劑的膠束類似。

    樹枝狀分子

    樹形大分子是一種圍繞核心單元構建的聚合物納米結構(<100納米)。在核心單元周圍有幾個分支單元,以一層一層的方式定義了樹狀分子內的生長、大小和微環境。
    樹突是由大量被稱為樹突的小單位組成的。樹突在去除核心單元後形成,可分為(空)核心、內部(分支單元)和外圍(端組)。樹突內部的空隙可用於藥物分子的誘捕,用於增溶、控釋、靶向或保護藥物免受周圍降解環境的影響。

    抗逆轉錄病毒療法

    批準用於艾滋病毒感染者的抗逆轉錄病毒藥物超過25種,至少來自6個機製類,其中包括核苷/核苷酸逆轉錄酶抑製劑、非核苷逆轉錄酶抑製劑、蛋白酶抑製劑、融合抑製劑、CCR5拮抗劑和整合酶鏈轉移抑製劑().

    然而,由於這些藥物無法根除病毒宿主,沒有一種是治愈性的,而持久抑製病毒的終身治療是目前的治療目標。然而,長期抑製病毒複製麵臨嚴重挑戰,包括不粘附性、藥物毒性、藥物相互作用和不可避免的耐藥突變的出現。
    藥理學和納米技術的融合試圖通過創造或實現以下一些元素來解決這些問題:
  • -優化和調節已知抗逆轉錄病毒藥物的組織分布和生物利用度的輸送係統,從而限製藥物水平的波動和毒性
  • -延長半衰期的藥物,從而減少給藥次數和藥物負擔
  • -靶向給藥,改善副作用
  • -減少藥物-藥物相互作用的輸送係統
  • -通過其他途徑(如經皮給藥)給已知抗病毒藥物的方法
  • -共同提供抗逆轉錄病毒藥物,從而改善依從性
  • -治療艾滋病毒感染的新藥物:由於溶解度問題,新發現的抗逆轉錄病毒藥物在其他情況下不會有臨床效益,但通過納米技術可使其變為水溶性
  • -提供目前難以提供的抗艾滋病毒製劑,例如核酸(如siRNA)或DNA療法;載藥載體保護核酸不被降解並降低免疫原性
  • -具有對已知藥物無交叉耐藥性的新作用機製的藥物
  • -靶向和根除病毒宿主的藥物。
  • 基因治療

    以rna為基礎的療法不僅對艾滋病毒的治療,而且對各種其他傳染性和非傳染性疾病的治療都具有誘人的前景。策略包括核酶、反義RNA、RNA適體、RNA誘餌、人核糖核酸酶P、修飾小核RNA和小幹擾RNA。
    許多非病毒傳遞治療性DNA和RNA的方法已經被探索。特別是,納米藥物載體係統已經開發出來,可以解決許多與核酸傳遞相關的問題:提高安全性(由於生物降解性和被網狀內皮係統快速清除),靶向傳遞和可控釋放,通過克服帶負電荷的RNA或DNA與細胞膜之間的靜電排斥來提高吸收,提高生理液體中的穩定性和防止降解。

    綜述近年來的研究成果

    診斷

    治療

    阿片類藥物濫用是艾滋病毒感染的一個重要風險因素,它們結合在一起會對大腦產生毀滅性的影響。科學家們正在研究新的療法,以縮短艾滋病毒感染,減輕鴉片成癮對中樞神經係統的破壞性影響。(基於納米技術的基因編輯可根除吸毒者體內的艾滋病毒腦庫).

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