6- مکانیسم های بارگیری دارو در حامل‌های دندریمری


1-6- کپسوله شدن فیزیکی مولکول‌های دارو

ازمهمترین خواص دندریمرها احتمال کپسوله شدن مولکول‌های میهمان درحفره های درونی آنها است. اولین کپسوله شدن فیزیکی مولکول‌های دارویی کم محلول در حفره خالی دندریمرها،توسط آزمایشات Vogtle و همکارانش، نشان داده شد(شکل6). پلیمر با محلول دارو به طور ساده مخلوط می شودو داروی آب گریز از طریق برهمکنش‌های آب گریز به هسته غیرقطبی می‌پیوندد. بعداز برقرار شدن تماس فیزیکی بین مولکول‌های میهمان و حامل دندریمری، آزادسازی مولکول‌های کپسوله شده در محیطآبی توسط مجموعه ‌ای از برهمکنش‌های غیرکوولانسی مثل نیروهای آبگریز، پیوندهای هیدروژنی، ممانعت‌های فضایی و برهمکنش‌های الکتروستاتیک کنترل می‌شود. برای به حداکثر رساندن ظرفیت بارگیری مولکول‌های دارو توسط دندریمرها، می‌بایست ساختار پلیمر مخصوصا خصوصیات حفره درونی به دقت مورد ملاحظه قرار گیرد.


Meijer و همکارانش مثالی دیگر از کپسوله شدن، را گزارش کردندکه طی آن مولکول‌هایکوچک roseBengal یا p- نیتروبنزوئک اسید درون محفظه دندریمری از پلی- پروپیلن ایمین با ٦٤ انشعابپیرامونی، گیر انداخته شد. سپس سطح دندریمر بوسیله واکنش گروه‌های آمین انتهایی با یک آمینو اسید (L- فنیل آلانین)پوشیده شد و مولکولهای میهمان درون محفظه کپسوله شدند. هیدرولیز لایه خارجی باعث آزاد شدن مولکول گیرافتاده می‌شود.

گروه Meijer آزمایش‌هایی را نقل می‌کنند که در آنها موفق به گیراندازی چهار مولکول از Bengalrose یا هشت تا ده مولکول از p- نیتروبنزوئیک اسید، در یک دندریمرشده‌اند. بنابراین بارگیری مولکول‌های درمانیدر دندریمرهای مختلف به تعداد نسلدندریمر،ترکیب درونی، بارخالص سطحی ونوع و درجه عامل دارشدن گروه‌های سطحی بستگی خواهد داشت. این پارامترها حجم حفره درونی و برهمکنش‌های فیزیکی بین مولکول‌های میهمان و هسته دندریمری و بنابراین میزان بارگیری دارو و سرعت آزادسازی مربوطه را تحت تاثیر قرار می‌دهند.

2-6-  اتصال شیمیایی مولکولهای دارو

 

شکل 6- مولکول های داروی آبگریز درون حفرات(سمت راست) ومولکول های دارویی(قرمز) برسطح دندریمر (سمت چپ)

1-2-6- اتصال مستقیم دارو به دندریمر:

در این روش مولکول های دارو با انواعی از اتصالات توسط گیرنده های موجود در سطح دندریمر گیرمی افتند. آزمایشات نشان می‌دهد که در مورد برخی از مولکول‌های درمانی مثلبعضی از داروهای ضدسرطان، فرآینداتصال بهدندریمر به طورعمده انحلال پذیری داروی بارگیری شده را افزایش می‌دهد اما محدودیت درآزادسازی دارو، فعالیت ضدسرطانی رادرشرایط بالینی وآزمایشگاهی، کاهش می‌دهد.همچنین براساس مطالعات قرار گرفتن مولکول های دارویی ضدسرطان بر سطح دندریمر، پارامتری حیاتی برای ممانعت از بروزسمیت آنها است.


2-2-6- اتصال حساس بهpH

اهدافی نظیر تحویل دقیق دارو به سلول سرطانی و آزادسازی داروی ضدسرطان باعث توسعه جفت دندریمر- دارو با اتصالات هیدرولیز شونده شد. این اتصالات برای اینکه واجد فعالیت درمانی مطلوب باشند، می بایست در سیکل درون بدنی دست نخورده باقی مانده و یکباره و به طور درونی به سلول سرطانی وارد شده و داروی متصل شده را آزاد ‌کنند. به نظر می‌رسد که تشکیل اتصالات حساس به pH در جفت دندریمر-دارومتناسب با معیارهای مورد علاقه است چون در سیکل بدنی (pH 7.4)پایدار باقی می‌مانند. اما در محیط اسیدی مثل اندوزوم‌ها/ لیزوزوم‌ها (pH 5-6)، هیدرولیز سریع، داروی ضمیمه شده را به درون سلول هدف آزاد می‌کند.
اتصالات حساس به pH، تنها اسیدیته محفظه اندوزومی سلول را احساس می‌کنند وقادر به تشخیص سلول های سرطانی از سلول های سالم نیستند.بنابراین با توسعه اتصالات جدید شیمیایی که حساس به علامتهای خاص سرطان مثل آنزیم‌های درون سلولی هستند،گزینشپذیری بیشتر درآزادسازی داروی به دست می آید. در این حالت داروی ضمیمه شده فقط در پاسخ به آنزیمهایی کهتنها توسط سلول‌های سرطانی ترشح می‌شوند، آزاد می شود.

3-2-6-  اتصال حساس به نور

دندریمرهایی با آنتن های دریافت کننده نور طراحی شده اند. در اینگونه از دندریمرها رنگریزه‌های جذبی در سطح خارجی قراردارند وانرژی نور را به سایر رنگریزه‌های واقع در هسته منتقل می‌کنند. با دریافت نور توسط گیرندههای نوری دندریمر، این امکان به وجود می آید که حفره آن باز یا بسته شود و لذا داروی گیر افتاده جذب و یا رها شود. نمونه ای از این آنتن های نوری توسط Archutو همکارانش گزارش شد. این دندریمر(پلی پروپیلین ایمین با ٣٢ گروه انتهایی آزوبنزن) بود که حفره هایش بطورفوتوشیمیایی باز می شد(شکل7). گروه های آزوبنزن در این دندریمر دست خوش واکنش ایزومریزاسیون نوری برگشت پذیر می‌شوند. ایزومر E با دریافت نور nm ٣١٣ به فرم Z تغییر می‌یابد و با نور 254 نانومتری یا گرما مجددا به ایزومراولیه یعنی E تبدیل می‌شود. اینچنین دندریمرهایی می‌توانند برایeosinY نقش میزبان سوییچ شونده با نور را بازی کنند.(eosin:پودرکریستالی قرمز بافرمول، C₂₀H₈O₅Br₄ است که به صورت پودر با نمک سدیم یا پتاسیم ، در بیولوژی برای رنگ کردن سلول ها استفاده می‌ شود). این تغییرات فوتوشیمیایی سطح دندریمرها باعث آزادسازی مولکول‌های میهمان می شوند.

 

شکل 7- دندریمر با گروه های آزوبنزن انتهایی و و نمونه ای از ایزومر E,Z آزوبنزن

7- دندریمرها ی دارورسان

عنوان : دندریمرها و دارو رسانی

توضیحات : اندازه نانومتری دندریمرها به آنها این اجازه را می دهد که از سدهای بیولوژیکی به آسانی عبور کنند. این ویژگی موجب می شود که دندریمرها مولکول های میزبان را درون یا با تشکیل پیوند در سطح خود نگه دارند. معمولا از این خصوصیات دندریمرها می توان در انتقال دارو استفاده نمود.

نمایش توضیحات فیلم

چند رسانه ای2 : دندریمرها و دارو رسانی

اندازه نانومتری دندریمرها به آنها این اجازه را می دهد که از سدهای بیولوژیکی به آسانی عبور کنند. این ویژگی موجب می شود که دندریمرها مولکول های میزبان را درون یا با تشکیل پیوند در سطح خود نگه دارند.

1-7- دندریمرها در دارورسانی پوستی

در دوران اخیر دندریمرها کاربردهایی را در سیستم های دارورسانی پوستی یافته اند. معمولا داروهای زیست فعال دارای گروه های آبگریز در ساختارشان هستند که موجب کاهش انحلال پذیری در آب شده و از دارورسانی موثر به سلول ها جلوگیری می کنند. در نقطه مقابل دندریمرها قرار می گیرند که به شدت در آب محلول بوده و زیست سازگار هستند و می توانند ویژگی داروها مثل انحلال پذیری را بهبود بخشیده و دارورسانی را به طور موثری انجام دهند. داروهای ضد التهابی غیر استروئیدی (NSAIDs= Nonsteroidal anti-inflammatory drugs)در معالجه روماتیسم و استئوآرتریتهای حاد و مزمن بسیار موثر اند ولی با تزریق دهانی NSAIDs، اغلب استفاده بالینی آنها به خاطر اثرات جانبی روده ای و معده ای و کلیوی محدود می شود. دارورسانی پوستی بر این اثرات جانبی غلبه کرده و سطح درمانی خون را مدت زیادی حفظ می کند. از نقایص دارورسانی پوستی، سرعت کم تحویل به خاطر سدهای پوستی است.

داروی کتوپروفن متصل به دندریمرهای PAMAMG5در مطالعات آزمایشگاهی بر پوست بریده شده موش صحرایی نشان داد که ترشح کتوپروفن از کمپلکس کتوپروفن – دندریمر، ٤/٣ برابر بیشتر از ترشح کتوپروفن معلق در محلول نمکی نرمال است. اثرات ضد دردی داروها در موش بررسی شد. نتایج نشان می دهد که کمپلکس کتوپروفن – دندریمر، درد را طی ١-٨ ساعت پس از تزریق پوستی کاهش می دهددر حالی که دوز یکسانی ازکتوپروفن خالص علائم درد را بین٤-٦ بعد از تجویز پوستی دارو، کم می کند.

2-7- دارورسانی دندریمرها از طریق دهان

سیستم دهانی دارورسانی به دلایل منافع عمده اش، برای سالهای زیادی به عنوان شیوه ای غالب محسوب می شده چرا که به خوبی مورد پذیرش بیماران قرار میگرفته است. اما انحلال پذیری کم در آب و نفوذ ضعیف در غشاء های روده ای، از جمله نقطه ضعف های این سیستم محسوب می شوند. نفوذ داروی کم محلول ناپروکسین از طریق اپیتلیال مورد بررسی قرار گرفت. پایداری داروی متصل شده به دندریمرG0 PAMAMدر٥٠%کبد هموژنیزه شدهو ٨٠%پلاسمای انسان، مورد مقایسه قرارگرفت. نتایج نشان داد که رابط های لاکتیت استری داروی غیرفعال را با پایداری زیاد در پلاسما و با هیدرولیز آهسته در کبد هموژنیزه شده، نگه می دارند. ممکن است این زوج دارای پتانسیل در رهاسازی کنترل شده داشته باشند. اگر اتصالات دی اتیلن گلیکول استفاده شود، زوج حاصل دارای پایداری شیمیایی بالایی خواهدبود اما به سرعت دارو را در پلاسما و کبد هموژنیزه شده رها می کند. لذا این زوج ها به عنوان نانوحامل موجب افزایش جذب از طریق دهان می شوند.

3-7-  دندریمرها در دارورسانی چشمی

توافقی همگانی بر دسترسی زیستی پایین داروهای درون چشمی وجود دارد. این نقیصه به خاطر تخلیه مایع اضافی از طریق مجرای مخاط دماغی و حذف محلول توسط اشک ایجاد می شود. سیستم های ایده ال برای دارورسانی چشمی می بایست استریل، ایزوتونیک، زیست سازگار و زیست دسترس بوده و از چشم خارج نشوند. دندریمرها راه حل مناسبی برای مسائل پیچیده دارورسانی چشمی دارند. در تحقیقات اخیر زمان ماندگاری داروی پیلوکارپین در چشم با استفاده از دندریمرهای PAMAM با گروه های سطحی کربوکسیل یا هیدروکسیل، افزایش یافت.

4-7- دندریمرها در دارورسانی ریوی

از دندریمرها در دارورسانی ریوی هم استفاده شده است. طی یک تحقیق کارایی دندریمرهای PAMAM در افزایش جذب ریوی داروی انوگزاپارین مورد بررسی قرارگرفت. نسل های G2 و G3 از دندریمرهای PAMAM با بار مثبت به میزان٤٠% جذب انوگزاپارین را افزایش می دهند. در حالی که در G2.5 PAMAM که دندریمری با نصف نسل است و شامل گروه های کربوکسیلی با بارهای منفی می شود، این اثر دیده نمی شود.

8- دندریمرها در دارورسانی هدف مند

امروزه شیمی درمانی عمومی سرطان به دلیل اعمال غیرگزینشی داروهای بسیار قوی، کمتر در معالجه تومورها تاثیرگذار است. به کار بردن سیستم های دارورسان برای هدف گیری سلول های تومور، شیوه ای متناوب برای معالجه سرطان محسوب می شود در حالی که شاخص های درمانی را افزایش و مقاومت دارو را کاهش می دهد.

دندریمرها واجد ویژگی های ایده آلی هستند که آنها را برای سیستم های دارورسانی هدفمند مناسب می کند. یکی از موثرترین عاملهای هدفمندسازی که توسط دندریمرها تحویل داده می شود، فولیک اسید است. گیرنده های غشائی فولات، فولات های متصل به پروتئین هستند که به میزان زیادی بر سطوح انواع مختلف سلول های سرطانی ایجاد می شوند. دندریمرهای PAMAM به فولیک اسید برای هدفگیری سلولهای تومور و ایزوتایوسیانات فلوئورسین برای تصویربرداری، متصل می شوند. سپس این دو مولکول به اولیگونوکلوئید مکمل، متصل می شوند. این تجمع DNAـ دندریمر امکان ترکیب شدن داروهای مختلف با عامل های مختلف هدف گیری و تصویربرداری را بوجود می آورد. در تحقیقی دیگر از فولیک اسید متصل شده به دندریمر به عنوان عامل هدفمندسازی استفاده شد و سپس داروی متوتریگزات به آنها اتصال یافت. این مجموعه به موشی که سیستم ایمنی ناقصی داشت و حامل تومورهای KB انسان بود، تزریق و ارزشیابی شد. بررسی های زیست پراکنش نشان می دهد که درصد دوز تزریقی مخصوصا در سلول های تومور، با استفاده از مجموعه پلیمری هدفدار(با فولیک اسید)، درمقایسه با مجموعه پلیمری بی هدف (بدون فولیک اسید)، بعد از گذشت یک روز سه برابرافزایش می یابد. علاوه بر آن حذف واضح و سریع مجموعه دندریمری در اولین روز پس از تزریق، از طریق کلیه انجام می گیرد.

9- دندریمرها برای رهاسازی کنترل شده دارو

برای افزایش میزان حلالیت در آب از واحدهای پلی اتیلن گلیکول polyethylene glycol) PEG) متصل شده به سطح دندریمراستفاده شد. PEG به دندریمر G3 PAMAM متصل شد. داروی متوترگزات در مجموعه تهیه شده کپسوله شد و برای رهاسازی دارو در پاکت دیالیز تحت بررسی قرارگرفت. نتایج به این صورت است که مجموعهPEGـ دندریمر با داروی کپسوله شده مزدوج شده و رهاسازی متوترگزات را در مقایسه با داروی کپسوله نشده طولانی تر می کند.

رهاسازی کنترل شده داروی فلوربی پروفن با دندریمرهای 4 G4) PAMAM) با انتهای آمینی محقق می شود. مجموعه دندریمری تهیه شده نشان می دهد که داروی بارگیری شده، رهاسازی اولیه سریع و به دنبال آن رهاسازی آهسته ای دارد.

10- سایرکاربردهای دندریمرها

بیش از پنجاه خانواده از دندریمرها، هر یک با خواص بی نظیر، موجود است و سطوح بیرونی، درونی و هسته آنها می‌تواند مورد استفاده گوناگونی قرار گیرد. دندریمرها در روش های تشخیصی نیزبه کار برده می‌شوند. شرکت بین المللیDade روش جدیدی در تست قلب تعریف کرده است. در این روش پروتئین‌های موجود در نمونه خونی به ایمیوگلبولین‌هایی که توسط دندریمرها به شیشه ثابت شده‌اند، متصل می‌شوند. اگر آسیبی در ماهیچه قلب رخ دهد نتایج نشان داده خواهد شد. این روش به طور محسوسی زمان انتظار برای نتایج تست خون را به حدود ٨دقیقه کاهش می‌دهد. همین تست وقتی در محلول ایمینوگلبولین فاقد دندریمر انجام بگیرد، به بیش از ٤٠ دقیقه زمان نیاز دارد. علاوه بر این ویژگی جفت شدن دندریمر و آنتی بادی، دقت و حساسیت تست را بهتر می‌کند.دندریمرها می‌توانند به عنوان عاملی پوششی جهت محافظت یا تحویل دارو به ناحیه‌ای خاص در بدن یا به عنوان ماشین زمانمند آزادسازدارو برای عامل‌های فعال بیولوژیکی مورد استفاده قرارگیرند.5-Fluorouracil (5FU)فعالیت ضدتوموری مناسبی دارد اما بسیار سمی است. دندریمرهای استیله شدةPAMAM، موجب آزادسازی آهسته 5FU و کاهش سمیت آن می‌شوند. به نظر می‌رسد که این دندریمرها حامل‌های مفیدی برای داروهای ضد سرطان باشند.
دندریمرها در مطالعات پیش کلینیکی به عنوان عامل متمایز کننده برای تصویربرداری تشدید مغناطیس هسته (MRI) تست شده‌اند. افزودن عامل متمایز کننده مثل کاتیون‌های فلزی پارامغناطیس، حساسیت و ویژه بودن روش را بهتر می‌کند.

11- بحث و نتیجه گیری

به طور کلی دندریمرها می توانند حامل مواد دارویی و یا مولکول های زیستی بر روی سطح و یا درون حفره‌هایشان باشند. دندریمرها دارای این خاصیت هستند که مولکولهای میهمان خود را در بافت هدف و به صورت کنترل شده آزاد کنند، که این فرایندها در مجموع می تواند منجر به کاهش مصرف دارو و بعضاٌ آثار مخرب آن شود.هرچند که دارورسان های دندریمری در مراحل ابتدایی به سر می برند اما خصایصی دارند که آنها را بسیار جذاب می کند. ویژگی های قابل کنترل در دندریمرها مثل اندازه، شکل، طول شاخه وخصوصیات سطحی این اجازه را می دهد که دندریمرها را برای هر خواسته ای اصلاح کرد و آنها را به شکل حامل هایی ایده ال برای بسیاری از کاربرد ها در آورد. مکانیسم های بارگیری دارو در حامل‌های دندریمری مختلف است و انتقال دارو بسته به نوع دارو و دندریمر ممکن است از طریق پوست، دهان ، چشم و یا ریه انجام پذیرد. دندریمرها در مراحل تشخیصی هم می توانند مفید باشند و می توانند حامل داروهای ضد سرطان و عوامل تصویر برداری نیز باشند.