Наночастицы в диагностике и лечении старения сосудов и связанных с ним заболеваний

Сигнальная трансдукция и таргетная терапия, том 7, Номер статьи: 231 (2022) Цитировать эту статью

4478 Доступов

7 цитат

Подробности о метриках

Вызванные старением изменения структур, фенотипов и функций сосудистой сети играют ключевую роль в возникновении и развитии сосудистых заболеваний, связанных со старением. Множественные молекулярные и клеточные события, такие как окислительный стресс, митохондриальная дисфункция, сосудистое воспаление, клеточное старение и эпигенетические изменения, тесно связаны с физиопатологией сосудистого старения. Достижения в области наночастиц и нанотехнологий, которые могут реализовать чувствительные диагностические методы, эффективное медицинское лечение и лучший прогноз, а также меньшее неблагоприятное воздействие на нецелевые ткани, открывают удивительное окно в области сосудистого старения и связанных с ним заболеваний. В этом обзоре мы представили современные знания о классификации наночастиц и связи между старением сосудов и связанными с ним заболеваниями. Важно отметить, что мы всесторонне обобщили потенциал диагностических и терапевтических методов на основе наночастиц при старении сосудов и связанных с ним заболеваниях, включая сердечно-сосудистые заболевания, цереброваскулярные заболевания, а также хронические заболевания почек, и обсудили преимущества и ограничения их клинического применения.

Возраст является наиболее важным фактором риска старения сосудов и связанных с ним нарушений.1 Вызванные старением изменения функций, структуры и фенотипов сосудов играют ключевую роль в инициировании и прогрессировании различных сосудистых заболеваний, связанных со старением, таких как сердечно-сосудистые, цереброваскулярные, и заболевания почек.2 Возрастные патологические изменения сосудистой сети тесно связаны с сосудистыми нарушениями.3 Множественные молекулярные и клеточные события, такие как воспаление, пролиферация клеток, миграция, ангиогенез, тромбоз и апоптоз, способствуют старению сосудистых клеток.4 Сосудистые заболевания Старение преимущественно характеризуется старением эндотелиальных клеток (ЭК) и старением гладкомышечных клеток сосудов (ГМК). Согласно докладу ООН (2017 г.) «Перспективы мирового народонаселения», около 962 миллионов человек в возрасте 60 лет и старше, что составляет 13 процентов мирового населения.5 В настоящее время сердечно-сосудистые и цереброваскулярные заболевания являются основными причинами инвалидности и смертности. среди пожилых людей.6 Во всем мире заболевания, связанные со старением сосудов, привели к значительному социальному и экономическому бремени.7 Однако отсутствие эффективных диагностических и лечебных стратегий является серьезной проблемой в клиническом лечении старения сосудов и связанных с ним заболеваний. Диагностика сосудистых заболеваний в первую очередь определяется путем определения уровней биомаркеров и ангиографии, которые являются дорогостоящими и низкой чувствительностью.8 Для лечения заболеваний, связанных со старением сосудов, было разработано несколько вариантов терапии, таких как гены, антисмысловые препараты, пептиды и белки. однако многие из них имеют ограниченную эффективность или неблагоприятные побочные эффекты, которые объясняются плохой стабильностью, низкой биодоступностью, быстрой ферментативной деградацией и нецелевым действием9. Здоровый образ жизни, включая регулярные физические упражнения и режим питания, являются эффективными стратегиями предотвращения сосудистых заболеваний. старение. Тем не менее, большинство пожилых людей не соблюдают необходимые здоровые физические упражнения или рекомендуемые пороговые значения диеты.10 Поэтому разработка эффективных и надежных диагностических и терапевтических методов борьбы со старением сосудов и связанными с ним заболеваниями имеет первостепенное значение.

Наночастицы представляют собой микроскопические частицы размером 1–100 нм, которые находят различные применения в биомедицинской области.11 Наночастицы, интегрирующие диагностические и терапевтические агенты в составы наночастиц, нашли комплексное применение при различных заболеваниях, таких как рак,12 неврологические заболевания,13 сердечно-сосудистые заболевания. ,14 заболеваний печени,15 и даже заболеваний почек.16 Диагностические и терапевтические наночастицы использовались для повышения диагностической и терапевтической эффективности, а также для снижения частоты и интенсивности побочных эффектов за счет увеличения накопления лекарств в патологических участках и одновременного уменьшения накопления лекарств в здоровые ткани.17,18 Выяснение достижений в исследованиях наночастиц позволит определить многогранные клинические эффекты наночастиц (рис. 1). Исследования наноэмульсии имеют долгую научную историю, начавшуюся в 1943 году, когда Хоар и Шульман впервые обнаружили и сообщили об этой дисперсионной системе.19 Лекция Ричарда Фейнмана 1959 года под названием «Много места внизу» является знаковым событием в истории нанонауки и нанотехнологий. 20 В 1963 году Уеда и др. получили наночастицы золота (AuNP) путем испарения в газообразном аргоне при низком давлении.21 Липосомы, которые были впервые предложены Bangham et al. в 1965 году, обладают уникальными эффектами проницаемости и удержания, что делает их новыми системами доставки лекарств. Дендримеры были впервые идентифицированы и успешно синтезированы Томалией в 1985 году.22 В середине 1980-х годов Gleiter et al. успешно синтезировали наночастицы железа посредством конденсации инертного газа, что ознаменовало новую эру исследований в области нанонауки и технологий.23 Магнитные наночастицы были разработаны в качестве сосудистых контрастных агентов для визуализации молекул в 1990-х годах.24 Наночастицы на основе углерода, такие как фуллерены и углеродные нанотрубки (УНТ), были разработаны были разработаны в 1985 и 1991 годах соответственно.25,26 В 1993 году Murray et al. синтезировали гомогенные квантовые точки (КТ) в органическом растворе.27 Одновременно с достижениями в области нанонауки, в качестве флуоресцентных зондов для биологического окрашивания и диагностики, о КТ впервые сообщалось в 1998 году.28 Доксил, доксорубицин, инкапсулированный в наночастицы на основе липидов, был первым составом наночастиц. должны быть одобрены Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) в 1995 году для лечения саркомы Капоши.12 Твердые липидные наночастицы (SLN) и полимерные мицеллы, которые были впервые разработаны в 1990-х годах, были предложены в качестве систем доставки лекарств нового поколения.29 30 С 2000 года исследования изучали потенциальное применение наночастиц в диагностике, визуализации, доставке генов и лекарств. Некоторые препараты, такие как даларгин, лоперамид или тубокурарин, нанесенные на полимерные наночастицы, оказывали различное воздействие на центральную нервную систему.31 Графен теоретически исследовался с 1940-х годов, а о его существовании было известно с 1960-х годов, однако только в 2004 году Гейм и Новоселов завершили его выделение, что вызвало большой научный интерес и стало одним из наиболее изученных материалов.32,33 Истоки биомиметических наночастиц клеточных мембран относятся к 2011 году, когда Ху и соавт. Впервые сообщалось о полимерных наночастицах, замаскированных под мембрану эритроцитов, в качестве биомиметических платформ доставки для достижения долгосрочной циркуляции и целевой доставки.34 Значение наночастиц в диагностике и лечении заболеваний широко исследовалось, с многообещающими результатами в доставке лекарств и диагностической визуализации.35 ,36 Сообщалось о критических эффектах наночастиц в физиологии и патологии сосудов, что подтверждает их перспективность в качестве передовых стратегий лечения заболеваний, связанных со старением сосудов. Однако о комплексном обзоре применения наночастиц при старении сосудов и связанных с ним заболеваниях не сообщалось. Поэтому основная цель этого обзора — изучить потенциал наночастиц в диагностике и лечении старения сосудов и связанных с ним заболеваний, включая сердечно-сосудистые заболевания, цереброваскулярные заболевания и хронические заболевания почек. Кроме того, мы обсуждаем преимущества, ограничения, некоторые технические проблемы и будущую работу наночастиц.