Nanoparticles

నానోపార్టికల్స్

టార్గెటెడ్ డ్రగ్ డెలివరీ సిస్టమ్స్

సెషన్ లక్ష్యాలు

ఈ సెషన్ ముగిసే సమయానికి, విద్యార్థులు వీటిని చేయగలరు:

• నానోపార్టికల్స్ యొక్క ప్రాముఖ్యతను వివరించండి

• నానోపార్టికల్స్ యొక్క ప్రయోజనాలు మరియు పరిమితులను వివరించండి

• నానోపార్టికల్స్ తయారీకి ఉపయోగించే వివిధ పద్ధతులను వివరించండి

• నానోపార్టికల్స్ యొక్క అనువర్తనాలను వివరించండి

• నానోపార్టికల్స్ క్యారెక్టరైజేషన్ కోసం ఉపయోగించే పద్ధతులను వివరించండి

నిర్వచనాలు

• నానో సస్పెన్షన్‌లు :

– నానో సైజ్ డ్రగ్ పార్టికల్ యొక్క ఘర్షణ చెదరగొట్టడం సరైన పద్ధతి ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడి మరియు తగిన స్టెబిలైజర్ ద్వారా స్థిరీకరించబడుతుంది

• నానోపార్టికల్స్ :

– అవి 1-1000 nm పరిమాణంలో ఉండే ఘన ఘర్షణ కణాలు

• నానోస్పియర్స్ :

– ఔషధం కరిగిన లేదా చెదరగొట్టబడిన పాలిమర్ మాత్రికలు

• నానో క్యాప్సూల్స్ :

– ఔషధం కరిగిన ఒక జిడ్డుగల కోర్ని ఎంట్రాపింగ్ చేసే పాలిమర్ గోడను కలిగి ఉంటుంది

పరిచయం

• నానోపార్టికల్స్ 10-1000 nm వ్యాసం కలిగిన సబ్‌నానోసైజ్డ్ కొల్లాయిడ్ డ్రగ్ డెలివరీ సిస్టమ్‌లు

• అవి సింథటిక్ లేదా సెమీ సింథటిక్ పాలిమర్‌లను కలిగి ఉంటాయి, ఇవి డ్రగ్స్ లేదా ప్రొటీనేషియస్ పదార్థాలను మోసుకెళ్తాయి, అంటే యాంటిజెన్(లు)

• డ్రగ్స్ పాలిమర్ మ్యాట్రిక్స్ పర్టిక్యులేట్స్ లేదా సాలిడ్ సొల్యూషన్స్‌లో బంధించబడతాయి లేదా భౌతిక శోషణ లేదా రసాయన రూపంలో కణ ఉపరితలంతో కట్టుబడి ఉండవచ్చు

నానోపార్టికల్స్ రకాలు

• ఏకశిలా రకం

• గుళిక రకం

నానోపార్టికల్స్ యొక్క ప్రాముఖ్యత

• చికిత్సా ఏకాగ్రతలో ముందుగా ఎంచుకున్న లక్ష్యం(ల) వద్ద ఫార్మాలాజికల్ యాక్టివ్ మోయిటీ యొక్క ఎంపిక మరియు ప్రభావవంతమైన స్థానికీకరణ

• లక్ష్యం కాని సాధారణ కణజాలం మరియు కణాలకు యాక్సెస్ పరిమితం చేయబడింది.

• నానోపార్టికల్స్ ప్రధానంగా పరిపాలన తర్వాత RES చేత తీసుకోబడతాయి మరియు కాలేయానికి మరియు ఫాగోసైటిక్‌గా చురుకుగా ఉండే కణాలకు మందులను తీసుకువెళ్లడానికి ఉపయోగపడతాయి.

• నానోపార్టికల్స్ యొక్క ఉపరితల లక్షణాలను సవరించడం ద్వారా కాలేయానికి సంబంధించి ప్లీహానికి మందుల పంపిణీని మెరుగుపరచడం సాధ్యమవుతుంది.

• శరీరంలోని నానోపార్టికల్స్ యొక్క పంపిణీని దీని ద్వారా సాధించవచ్చు: నిర్దిష్ట సీరం భాగాలతో నానోపార్టికల్స్ పూత, ప్రతిరోధకాలు లేదా సల్ఫాక్సైడ్ సమూహాల జోడింపు మరియు మాగ్నెటిక్ నానోపార్టికల్స్ వాడకం

ప్రయోజనాలు

• రోగి తీసుకున్న మోతాదుల ఫ్రీక్వెన్సీలో తగ్గింపు

• ఔషధం యొక్క మరింత ఏకరీతి ప్రభావం

• ఔషధ సైడ్ ఎఫెక్ట్స్ తగ్గింపు

• డ్రగ్ స్థాయిలను ప్రసరించడంలో తగ్గిన హెచ్చుతగ్గులు

• హెపాటిక్ ఫస్ట్ పాస్ జీవక్రియను నివారిస్తుంది

ప్రతికూలతలు

• అధిక ధర

• ఉత్పాదకత మరింత కష్టం

• మోతాదు సర్దుబాటు సామర్థ్యం తగ్గింది

• అత్యంత అధునాతన సాంకేతికత

• తయారీకి నైపుణ్యాలు అవసరం

• మోతాదు రూపం యొక్క స్థిరత్వాన్ని నిర్వహించడం కష్టం

ఆదర్శ లక్షణాలు

• ఇది జీవరసాయన జడత్వం, విషపూరితం మరియు రోగనిరోధక శక్తి లేనిదిగా ఉండాలి

• ఇది ఇన్ వివో & ఇన్ విట్రో పరిస్థితుల్లో భౌతికంగా మరియు రసాయనికంగా స్థిరంగా ఉండాలి

• లక్ష్యం కాని కణాలు లేదా కణజాలాలు లేదా అవయవాలకు ఔషధ పంపిణీని పరిమితం చేయండి & ఏకరీతి పంపిణీని కలిగి ఉండాలి

• నియంత్రించదగిన & ఔషధ విడుదల రేటు అంచనా

• ఔషధ విడుదల ఔషధ చర్యను ప్రభావితం చేయకూడదు

• ఔషధ విడుదల యొక్క నిర్దిష్ట చికిత్సా మొత్తం తప్పనిసరిగా కలిగి ఉండాలి

• ఉపయోగించిన క్యారియర్లు తప్పనిసరిగా బయోడిగ్రేడబుల్ లేదా ఎటువంటి సమస్య లేకుండా శరీరం నుండి తక్షణమే తొలగించబడతాయి

• డెలివరీ సిస్టమ్ తయారీ సులభంగా లేదా సహేతుకంగా ఉండాలి

• సాధారణ, పునరుత్పత్తి & ఖర్చుతో కూడుకున్నది

పాలిమర్లు ఉపయోగించారు

• పాలీమిథైల్ మెథాక్రిలేట్ కోపాలిమర్లు,

• పాలీమిథైల్ సైనోయాక్రిలేట్,

• పాలీబ్యూటిల్ సైనోయాక్రిలేట్ & పాలిసోబ్యూటిల్ సైనోయాక్రిలేట్,

• పాలీహెక్సిల్ సైనోయాక్రిలేట్ & పాలిసోహెక్సిల్ సైనోయాక్రిలేట్,

• పాలీ(Nα,NÎ-L-lysinedylterephthalamide

• పాలీసోబ్యూటిల్ సైనోయాక్రిలేట్

• పాలీ-డి, ఎల్-లాక్టైడ్

• సీరం అల్బుమిన్

• జెలటిన్

• పాలియాక్రిల్ డెక్స్ట్రాన్

• పాలీక్రిల్ స్టార్చ్

• అల్బుమిన్

• పాలీలాక్టిక్ యాసిడ్-పాలీ గ్లైకోలిక్ యాసిడ్ కోపాలిమర్

• పాలీ(బి-హైడ్రాక్సీ బ్యూటిరేట్)

• ఇథైల్ సెల్యులోజ్

• యుడ్రాగిట్ RL,RS

తయారీ పద్ధతులు

ఎ. క్రాస్ లింకింగ్ మెథడ్స్

1) యాంఫిఫిలిక్ మాక్రోమోలిక్యుల్స్ యొక్క క్రాస్-లింకింగ్ ద్వారా

2) W/O ఎమల్షన్‌లో క్రాస్‌లింక్ చేయడం ద్వారా

3) ఎమల్షన్ కెమికల్ డీహైడ్రేషన్ ద్వారా

4) దశ విభజన ద్వారా

5) pH ఇన్‌డ్యూస్డ్ అగ్రిగేషన్ ద్వారా

బి. పాలిమరైజేషన్ పద్ధతులు

1) ఎమల్షన్ పాలిమరైజేషన్

2) డిస్పర్షన్ పాలిమరైజేషన్

1 ) యాంఫిఫిలిక్ స్థూల కణాల క్రాస్-లింకింగ్ ద్వారా

• నానోపార్టికల్స్‌ను యాంఫిఫిలిక్ స్థూల అణువులు, ప్రొటీన్లు మరియు పాలిసాకరైడ్‌ల నుండి తయారు చేయవచ్చు (ఇవి సజల మరియు లిపిడ్ ద్రావకాలతో అనుబంధాన్ని కలిగి ఉంటాయి)

• ఈ పద్ధతిలో యాంఫిఫిల్స్ యొక్క అగ్రిగేషన్ మరియు హీట్ డీనాటరేషన్ లేదా కెమికల్ క్రాస్-లింకింగ్ ద్వారా స్థిరీకరణ ఉంటుంది.

2 ) W/O ఎమల్షన్‌లో క్రాస్ లింక్ చేయడం ద్వారా

• బోవిన్ సీరం అల్బుమిన్ (BSA) లేదా హ్యూమన్ సీరమ్ అల్బుమిన్ (HSA) లేదా అధిక పీడన సజాతీయీకరణ లేదా అధిక ఫ్రీక్వెన్సీ సోనికేషన్ ఉపయోగించి నూనెలో ప్రోటీన్ సజల ద్రావణం యొక్క తరళీకరణ

• అధిక- పీడన సజాతీయీకరణ లేదా అధిక పౌనఃపున్య సోనికేషన్‌ని ఉపయోగించి ఎమల్సిఫికేషన్

W/O ఎమల్షన్

• ముందుగా వేడిచేసిన నూనె (100 ^o C) (హీట్ క్రాస్-లింకింగ్) లేదా క్రాస్‌లింకింగ్ ఏజెంట్ (కెమికల్ క్రాస్-లింకింగ్) తో పలుచన

• నానోపార్టికల్స్ యొక్క సెంట్రిఫ్యూగేషన్ మరియు ఐసోలేషన్

3) ఎమల్షన్ కెమికల్ డీహైడ్రేషన్

• ఎమల్షన్ కెమికల్ డీహైడ్రేషన్ ద్వారా కూడా స్థిరీకరణ సాధించవచ్చు

• క్లోరోఫామ్‌లోని హైడ్రాక్సీ ప్రొపైల్ సెల్యులోజ్ ద్రావణం నిరంతర దశగా ఉపయోగించబడుతుంది, అయితే రసాయన డీహైడ్రేటింగ్ ఏజెంట్,

• 2,2, డై-మిథైల్ ప్రొపేన్ ఒక ఎమల్షన్ ఏర్పడటానికి అంతర్గత సజల దశలోకి చెదరగొట్టడానికి ఉపయోగించబడుతుంది.

• ఈ పద్ధతి బిందువుల కలయికను నివారిస్తుంది మరియు చిన్న పరిమాణంలో (300nm) నానోపార్టికల్స్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది.

4) దశ విభజన

• సజల దశ నుండి ప్రోటీన్ లేదా పాలీశాకరైడ్‌ను దీని ద్వారా నిర్మూలించవచ్చు :

a) pH మార్పు

బి) ఉష్ణోగ్రతలో మార్పు

సి) తగిన కౌంటర్ అయాన్ల జోడింపు ఉదా ఆల్జీనేట్

సజల దశ (ప్రోటీన్ సజల ద్రావణం )

40 ^o C వరకు వేడి చేయండి, తర్వాత 24h వరకు 4 ^{O C వరకు చల్లబరుస్తుంది.} â డిసోల్వేషన్

ప్రోటీన్ సముదాయాలు (కోసర్వేట్స్)

â పరిష్కారం

ప్రోటీన్ ఘర్షణ వ్యాప్తి

â క్రాస్-లింకింగ్

నానోపార్టికల్స్ డిస్పర్షన్ (బాహ్య సజల దశ) 200nm

5) pH ప్రేరిత అగ్రిగేషన్

• జెలటిన్ నానోస్పియర్స్ దీని ద్వారా తయారు చేయబడ్డాయి:

• జెలటిన్ & మధ్య 20 aqలో కరిగిపోయాయి. పరిష్కారం యొక్క దశ & pH వాంఛనీయ విలువకు సర్దుబాటు చేయబడింది.

• అలా పొందబడిన స్పష్టమైన ద్రావణాన్ని 40 ^{0 Cకి వేడి చేసి, 4}⁰ C వద్ద 24 గంటల పాటు చల్లార్చడంతోపాటు, ఆ తర్వాత 48 గంటల పాటు పరిసర ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఉంచబడుతుంది.

• సీక్వెన్షియల్ ఉష్ణోగ్రత చికిత్స ఫలితంగా సమిష్టి జెలటిన్ యొక్క ఘర్షణ చెదరగొట్టబడింది. గ్లుటరాల్డిహైడ్‌ను క్రాస్ లింకింగ్ ఏజెంట్‌గా ఉపయోగించి కంకరలు చివరకు క్రాస్ లింక్ చేయబడ్డాయి వాంఛనీయ pH 5.5- 6.5.విలువలు

• 5.5 కంటే తక్కువ pH ఎటువంటి అగ్రిగేషన్‌ను ఉత్పత్తి చేయలేదు, అయితే 6.5 కంటే ఎక్కువ అనియంత్రిత అగ్రిగేషన్ పెద్ద నానోస్పియర్‌ల ఏర్పాటుకు దారితీసింది.

పాలిమరైజేషన్ ఆధారిత పద్ధతులు

1) ఎమల్షన్ పాలిమరైజేషన్:

ఇది కలిగి:

a) మైకెల్లార్ న్యూక్లియేషన్ మరియు పాలిమరైజేషన్ :

మోనోమర్ నిరంతర దశ-(O/W దశ) - సజల దశలో కరగదు

బి) సజాతీయ న్యూక్లియేషన్ మరియు పాలిమరైజేషన్ :

మోనోమర్ నిరంతర దశలో కరుగుతుంది- (W/O దశ) - సేంద్రీయ దశ

2] డిస్పర్షన్ పాలిమరైజేషన్

(యాక్రిలమైడ్ లేదా మిథైల్ మెథాక్రిలేట్) మోనోమర్ సజల మాధ్యమంలో కరిగిపోతుంది

ఇంకా, రసాయన దీక్ష ద్వారా (అమ్మోనియం లేదా పొటాషియం పర్ ఆక్సో డైసల్ఫేట్)

^{65 0} C కంటే ఎక్కువ వేడి చేయబడుతుంది

ఒలిగోమర్లు మొత్తం & అవక్షేపాలు

నానోస్పియర్‌ల సోలేషన్

నానోపార్టికల్స్ యొక్క లక్షణం మరియు మూల్యాంకనం

పరామితి	పద్ధతి
కణ పరిమాణం	- ఫోటాన్ కోరిలేషన్ స్పెక్ట్రోస్కోపీ - లేజర్ డిఫ్రాక్టోమెట్రీ - స్కానింగ్ ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోపీ
పరమాణు బరువు	- జెల్ క్రోమాటోగ్రఫీ
ఛార్జ్ నిర్ధారణ	- లేజర్ డాప్లర్ ఎనిమోమెట్రీ - జీటా పొటెన్షియోమీటర్
సాంద్రత	- హీలియం పైనోమీటర్
స్ఫటికత్వం	- ఎక్స్-రే డిఫ్రాక్షన్ & DSC - థర్మోగ్రావిమెట్రీ
హైడ్రోఫోబిసిటీ	- హైడ్రోఫోబిక్ ఇంటరాక్షన్ - క్రోమాటోగ్రఫీ
ఉపరితల మూలకం విశ్లేషణ	- ఎక్స్-రే - ఫోటో ఎమిషన్ స్పెక్ట్రోస్కోపీ
నిర్దిష్ట ఉపరితల ప్రాంతం	నిర్దిష్ట ఉపరితల వైశాల్యం(A) = 6/సాంద్రత x కణ వ్యాసం
*ఆహ్వానం* విడుదల:	-డిఫ్యూజన్ సెల్ -మాడిఫైడ్ అల్ట్రా ఫిల్ట్రేషన్ టెక్నిక్. -ఉపయోగించిన మీడియా : ఫాస్ఫేట్ బఫర్
*నానోపార్టికల్ దిగుబడి:*	% దిగుబడి = ఉత్పత్తి X 100 యొక్క వాస్తవ బరువు డ్రగ్ మరియు ఎక్సైపియెంట్ల మొత్తం బరువు

అప్లికేషన్లు

1) క్యాన్సర్ థెరపీ

2) ఇన్‌ట్రాసెల్యులర్ టార్గెటింగ్‌లో

3) దీర్ఘకాలిక దైహిక ప్రసరణకు ఉపయోగించబడుతుంది

4) టీకా సహాయకుడిగా

5) కంటి డెలివరీ విషయంలో

6) DNA డెలివరీలో ఉపయోగించబడుతుంది

7) ఇది ఒలిగోన్యూక్లియోటైడ్ డెలివరీ విషయంలో ఉపయోగించబడుతుంది

8) ఎంజైమ్ ఇమ్యునోఅసేస్

9) రేడియో-ఇమేజింగ్

10) BBBని దాటడానికి

అప్లికేషన్	ప్రయోజనం	మెటీరియల్
క్యాన్సర్ చికిత్స	టార్గెటింగ్, టాక్సిసిటీని తగ్గించడం, యాంటీ ట్యూమర్ ఏజెంట్ తీసుకోవడం పెంచడం	Polyalkylcyanoacrylate తో క్యాన్సర్ నిరోధక ఏజెంట్
ఇంట్రా సెల్యులార్ లక్ష్యం	కణాంతర సంక్రమణ కోసం టార్గెట్ రెటిక్యులోఎండోథెలియల్ సిస్టమ్	పాలీ ఆల్కైల్ సైనోరిలేట్
టీకా సహాయకుడు	దైహిక ఔషధ ప్రభావాన్ని పొడిగించండి. రోగనిరోధక ప్రతిస్పందనను మెరుగుపరచండి	టీకాలతో పాలీ మిథైల్ మెథా అక్రిలేట్ నానోపార్టికల్స్
DNA డెలివరీ	మెరుగైన జీవ లభ్యత మరియు గణనీయంగా అధిక వ్యక్తీకరణ స్థాయి	DNA జెలటిన్ నానోపార్టికల్స్, DNA చిటోసాన్ నానోపార్టికల్స్
కంటి డెలివరీ	ఔషధం యొక్క మెరుగైన నిలుపుదల మరియు కొట్టుకుపోయిన తగ్గింది.	పాలీ ఆల్కైల్ సైనోయాక్రిలేట్ నానోపార్టికల్స్, యాంటీ ఇన్ఫ్లమేటరీ ఏజెంట్

సారాంశం

నానోపార్టికల్స్ 10-1000 nm వ్యాసం కలిగిన సబ్‌నానోసైజ్డ్ కొల్లాయిడ్ డ్రగ్ డెలివరీ సిస్టమ్‌లు
లక్ష్య సైట్‌లకు ఔషధం యొక్క ఎంపిక మరియు ప్రభావవంతమైన స్థానికీకరణ
తయారీ పద్ధతులు ఉన్నాయి

ఎ. క్రాస్ లింకింగ్ మెథడ్స్

1) యాంఫిఫిలిక్ మాక్రోమోలిక్యుల్స్ యొక్క క్రాస్-లింకింగ్ ద్వారా

2) W/O ఎమల్షన్‌లో క్రాస్-లింకింగ్ ద్వారా

3) ఎమల్షన్ కెమికల్ డీహైడ్రేషన్ ద్వారా

4) దశ విభజన ద్వారా

5) pH ఇన్‌డ్యూస్డ్ అగ్రిగేషన్ ద్వారా

బి. పాలిమరైజేషన్ పద్ధతులు

1) ఎమల్షన్ పాలిమరైజేషన్

2) డిస్పర్షన్ పాలిమరైజేషన్

నానోపార్టికల్స్ వాటి కణ పరిమాణం, పరమాణు బరువు, ఉపరితల ఛార్జ్, ఉపరితల ఆకృతి, సాంద్రత, స్ఫటికాకారత, హైడ్రోఫోబిసిటీ, ఉపరితల వైశాల్యం, డ్రగ్ విడుదల మరియు డ్రగ్ ఎంట్రాప్‌మెంట్ కోసం వర్గీకరించబడతాయి.
ఉపయోగించిన పాలిమర్‌లు సింథటిక్ లేదా సహజ పాలిమర్‌లు కావచ్చు
నానోపార్టికల్స్ ప్రకృతిలో మెటల్-ఆధారిత, లిపిడ్-ఆధారిత లేదా పాలిమర్-ఆధారితవి కావచ్చు

కార్బన్ నానోట్యూబ్‌లు (CNTలు) కార్బన్ యొక్క కేటాయింపులు, గ్రాఫైట్‌తో తయారు చేయబడ్డాయి మరియు నానోమీటర్ వ్యాసం మరియు అనేక మిల్లీమీటర్ల పొడవుతో స్థూపాకార గొట్టాలలో నిర్మించబడ్డాయి.

పొరల సంఖ్య ఆధారంగా, CNTల నిర్మాణాలు రెండు రకాలుగా వర్గీకరించబడ్డాయి:

- సింగిల్-వాల్డ్ కార్బన్ నానోట్యూబ్‌లు (SWCNTలు)

- బహుళ గోడల కార్బన్ నానోట్యూబ్‌లు (MWCNTలు)