دانلود رایگان ترجمه مقاله نانوالیاف در دارورسانی مخاطی (نشریه الزویر 2018) (ترجمه رایگان – برنزی ⭐️)

نانوالیاف در دارورسانی مخاطی

Nanofiber in transmucosal drug delivery

چکیده
1- مقدمه
1-1 نانوالیاف: رویکردی برای غلبه بر محدودیت های مسیر مخاطی
1-2 نانوالیاف برای دارو رسانی مخاطی
2- نتیجه گیری

چکیده
 مسیر مخاطی یا ترانسموکوزال به دلیل فیزیولوژی و آناتومی متنوع خود مزایای بسیار و متعددی را برای دارو رسانی موضعی و سیستمیک مواد دارویی فراهم می کند. صرف نظر از مزایای متعدد، پنجره جذب باریک و زمان نگهداشت ضعیف سیستم حامل دارویی از چالش های اصلی برای دست یابی به یک پاسخ درمانی مطلوب می باشند. نانوالیاف به دلیل خواص سطحی منحصر به فرد خود، فرصت های متعددی را برای غلبه بر محدودیت های حامل های سنتی فراهم می کند. در این مقاله مروری، مزایای نانوالیاف به عنوان یک سیستم حامل برای دارو رسانی مخاطی بحث می شوند. هدف اصلی، ارایه دانش دقیق و مفصل در خصوص ویژگی های عملکردی(کارکردی) نانوالیاف الکتروریسی شده می باشد که موجب شده است تا برای دارو رسانی مخاطی مناسب باشد.این مقاله مروری به بررسی پتانسیل نانوالیاف برای دارو رسانیها از طریق مناطق مخاطی مختلف مانند مخاط نازال( بینی)، واژنی و چشمی می پردازد. این مقاله مروری به بحث در خصوص وضعیت فعلی نانوالیاف پرداخته و در مورد مزایای کار های تحقیقاتی مختلف بحث کرده و نتیجه گیری نهایی را ارایه می کند.
1- مقدمه
دارو رسانی مخاطی اشاره به مسیر تجویز دارو دارد که در آن مولکول های دارویی وارد بافت های خاص از طریق غشای مخاطی می شوند. این موارد شامل مسیر هایی نظیر مسیر های باکال، نازال، واژنی، رکتال، چشمی، زیر زبانی و غیره می باشد. مسیر های مخاطی یا ترانس موکوزال دارو رسانی، مزایای منحصر به فردی را برای هر دو دارو رسانی سیستمی و موضعی فراهم می کند. این مزیت ها شامل متابولیسم عبور اولیه و شبکه عروقی غنی می باشد که آن را تبدیل به یک مکان بالقوه برای تجویز دارو به گردش خون سیستمی تبدیل کرده است. هم چنین مسیر مخاطی در درمان بیماری های مخاطی بسیار مفید است زیرا امکان دسترسی مستقیم به بافت های هدف ، بهبود کارایی و کاهش سمیت سیستمی را می دهد. جدا از مزایای فوق الذکر، مسیر مخاطی چالش هایی نظیر کاهش تراوایی، محدود شدن سطح مقطع برای جذب، حفظ ضعیف دارو و سیستم های دارو رسانی در محل جذب می باشد که منجر به کاهش عملکرد حامل دارو رسانی می شود. در طی سال های اخیر، پیشرفت های چشمگیر در خصوص سیستم های حامل دارویی برای دارو رسانی مخاطی انجام شده است. هر یک از سیستم های مخاطی دارای مزایا و محدودیت های خاص خود هستند. با این حال، هیچ یک از سیستم های حامل پتانسیل غلبه بر چالش های پیش روی مسیر مخاطی تجویز دارو ندارند. نانوالیاف، حامل های دارویی با قطر نانو می باشند. نانوالیاف با قطر 100 نانومتر ، دارای سطح مقطع ویژه 1000 متر مربع بر گرم هستند. نانوالیاف به دلیل سطح مقطع بسیار بالای خود مزایای بالقوه را برای دارو رسانی مخاطی ارایه می کنند. نانوالیاف متشکل از پلیمر های زیست تجزیه پذیر متفاوت، مواد طبیعی از طریق الکتروریسی و فرایند سول ژل می باشد. طیف وسیعی از آنتی بیوتیک ها، دارو های ضد سرطانی، پروتئین ها، دی ان ای و ار. ان. ای را می توان در یک داربست نانوالیاف قرار داد.
هر مسیر دارای مزایا و محدودیت های خاص خود است. مسیر باکال را میتوان برای تحویل سیستمی دارو های مختلف استفاده کرد. دارو های تجویز شده از طریق رگ فاسیال یا لینگوال، سیاهرگ ژوگولار داخلی و رگ براکیوسفالیک به گردش خون سیستمیک جذب می شوند. مسیر دارو رسانی باکال مانع از متابولیسم اولین عبور کبدی شده و منجر به افزایش فراهمی زیستی دارو شده و به عنوان یک جایگزین مفید برای تجویز خوراکی دارو ها استفاده می شود(2). در سال های اخیر، مسیر نازال توجه زیادی را برای دارو رسانی سیستمی و موضعی به خود جلب کرده است. جدا از حذف اولین عبور کبدی، جذب سریع دارو موجب تسهیل دارو رسانی مولکول ها از طریق سد های خونی مغزی می شود(3). دارو رسانی چشمی دارای محدودیت های بسیاری نظیر سد های دینامیک و استاتیک( پویا و ایستای) چشم انسان می باشد. به طور کلی دارو هایی را که از طریق مسیر چشمی تجویز می شوند زیست فراهمی پایین را نشان میدهند. رایج ترین شکل دوز که از طریق مسیر چشمی تجویز می شود، از طریق قطره های چشمی است. محدودیت های مسیر چشمی ، تراوایی ضعیف قرنیه، احتباس چشمی، پنجره جذب باریک و تجزیه فیزیولوژیکی در موکوز چشمی است که منجر به محدود شدن جذب دارو می شود. دارو رسانی مبتنی بر نانوفناوری را می توان برای غلبه بر این محدودیت ها استفاده کرد(4).
نانوالیاف پلیمری به دلیل ساختار کارکردی منحصر به فرد خود می توانند برای هر دو دارو رسانی سیستمی و موضعی استفاده شوند. اخیرا، جوشی و همکاران از سیستم های نانوالیاف برای دارو رسانی کنترل شده در درمان پریودنتیت استفاده کرده اند. گزارش شده است که فرمولاسیون توسعه یافته رفتار رهایش کنترل شده را با مقاومت چسب مخاطی خوب نشان می دهد. این مطالعات درون تنی نگه داری حداقل غلظت بازدارنده را در بیش از مدت زمان معین تایید کرد که ویژگی بارز آن می توان به اثر ضد التهابی معنی دار اشاره کرد. به علاوه، مطالعه درون تنی، رفتار انتخابی درمان توسعه یافته را با کاهش اثرات جانبی تایید کرد(5). الکتروریسی امکان تولید نانوبلورهای کامپوزیت و چند لایه با استفاده از پلیمرهای مختلف برای مدولاسیون پاسخ بافت را می دهد. در این دو نوع مختلف از پلیمرها برای ساخت دو لایه مجزا استفاده می شود، هسته داخلی و پوسته بیرونی نشان داد که رهش کنترل شده دارو ها امکان تنظیم کارایی درمانی را می دهد. هوانگ و همکاران از فرایند الکتروریسی هم محور برای به دام انداختن سولفات جنتامایسین و روسورتول در پلیمر قابل جذب زیستی یعنی پلی کاپرولاکتان استفاده مرد. نتایح آزمایش، رهش پایدار هر دو دارو را نشان داد(6). در سال های اخیر، نانوالیاف الکتروریسی شده توجه زیادی را برای دارو رسانی جهت درمان بیماری های مختلف از جمله التهاب، بیماری قلبی و سرطان به خود جلب کرده اند. کاپلان و همکاران نشان دادند که خمیر های نانوالیاف پلیمری زیست تجزیه پذیر حاوی سیس پلاتین دارای پتانسیل درمان برای سرطان ریه م باشند. آن ها یک نانوالیاف کامپوزیتی را با استفاده از پلی کاپرولاکتان و پلی گلیسرول مونوسترات کوکاپرولاکتان تولید کرده و رفتار رهشی پایدار سیسپلاتین را برای دوره بیش از 90 روزه نشان دادند. نتایج آزمایش نشان داد که عود سرطان در مقایسه با دارو های آزاد به طور معنی داری کاهش یافت که این بر پتانسیل نانوالیاف در دارو رسانی محلی برای بهبود پیش آگهی برای بیماران سرطان ریه تاکید دارد. ظرفیت بار گذاری دارو یک عامل کلیدی تعیین کننده پتانسیل سیستم های دارو رسانی است. یافته های قبلی، کارایی بارگذاری بالای نانوالیاف الکتروریسی شده را نشان داد. با این حال کارایی بارگذاری نانوالیاف بستگی به خواص فیزیوشیمیایی دارو ها و پلیمر ها دارد. به طور کلی، بارگذاری دارویی بالا در صورتی انتظار می رود که هر دوی داروها و پلیمر ها دارای الگوی انحلال مشابه باشند. مطالعات اخیر نشان داده است که نانوالیاف کارایی بار گذاری حدود 89 درصد پکلیتاکسل در سیستم حلال کرموفر را نشان می دهد. به علاوه، الکتروریسی یک جایگزین مقرون به صرفه برای تولید نانوالیاف پیوسته است. به علاوه الکتروریسی به همراه فرایند عملیات واحد پیوسته ساده تر شده و امکان افزایش مقیاس آن وجود دارد.

Abstract

Transmucosal route owing to its diverse anatomy and physiology offers numerous advantages for local and systemic delivery of therapeutics. Irrespective of several advantages narrow absorption window and poor retention time of carrier system are the major challenges to achieve desired therapeutic response. Nanofiber due to its unique surface properties provides numerous opportunities to overcome the limitations of conventional vehicles. In this review, the benefits of nanofiber as a carrier system for transmucosal drug delivery are discussed. The aim is to provide detailed understanding of functional features of electrospun nanofiber that make it suitable for transmucosal drug delivery. Review intends to illustrate the potential of nanofibers to deliver drugs via various transmucosal sites like nasal mucosa, intra vaginal and ocular. The review also discusses the current status of nanofiber and explores the benefits of various research works and concludes their results.

1- Introduction

Transmucosal drug delivery refers to the route of drug administration where the drug molecules enter specific tissues through or across the mucosal membrane. These include routes such as buccal, nasal, vaginal, rectal, ocular, sublingual route etc. Transmucosal routes of drug delivery offer distinct advantages for both systemic and local drug delivery. These advantages include possible bypass of first pass metabolism and rich vascular network makes it a potential site for drug administration to systemic circulation. Further transmucosal route is particularly useful in treating mucosal diseases, as it allow direct access to the target tissues, enhance efficacy and reduce systemic toxicity. Apart from the aforementioned advantages, transmucosal route offers formidable challenges like low permeability, limited surface area for absorption, poor retention of the drug and/or delivery systems at the absorption site significantly reduce the performance of drug delivery carrier. In recent years, a significant progress has been made on drug carrier systems for transmucosal drug delivery. Each carrier systems have their own advantages and, limitations. However none of the carrier systems have the potential to overcome the challenges confronting transmucosal route of drug administration. Nanofibers are drug carriers with diameter in nanometer range. Nanofibers with 100 nm diameter offer approximately a specific surface area of 1000 sqm/gram. Nanofibers due to its ultrahigh surface area provide potential advantages for transmucosal drug delivery. Further nanofibers can be made from different biodegradable polymers, natural material via electrospinning and sol–gel process. Wide range of drugs including antibiotics, anticancer drugs, proteins, DNA and RNA can be incorporated into nanofiber scaffold.

Every route has its own advantages and limitations. Buccal route can be used for systemic delivery of various drugs. Drugs administered via buccal route can be rapidly absorbed into the systemic circulation through the deep lingual or facial vein, internal jugular vein, and braciocephalic vein. Buccal route of drug administration prevents drugs from hepatic first pass metabolism leading to high drug bioavailability particularly serve as an useful alternative to oral administration of drugs [2]. In the recent years nasal route has received a great deal of attention for both local and systemic drug delivery. Apart from hepatic first pass elimination, rapid drug absorption and facilitate the delivery of drug molecules across blood brain barrier [3]. The ocular drug delivery has many limitations like dynamic and static barriers of human’s eye. Generally the drugs which are administered through the ocular route shows poor bioavailability. The most commonly used dosage form which is administered through ocular route are eye drops. The limitations of ocular route are poor corneal permeability, preocular retention, narrow absorption window and physiological degradation in the ocular mucosa limits drug absorption. Novel nanotechnology based drug delivery system can be used to overcome these limitations [4].

Polymeric nanofibers owing to their unique functional architect can be used for both systemic and local drug delivery. Recently Joshi and co-workers used nanofiber based systems for the controlled drug delivery in the treatment of periodontitis. It was reported that the developed formulation shows controlled release behaviour with good mucoadhesive strength. The in vivo studies confirmed the maintenance of minimum inhibitory concentration over an extended period of time illustrated by significant anti-inflammatory effect. Furthermore, in-vivo study confirmed selectivity of the developed therapy with reduced side effects [5]. Electrospinning allow producing composite and multilayered nanofiber using different polymers to modulate tissue response. In this two different type of polymers are used to make two distinct layer, the inner core and outer shell demonstrated controlled release of entrapped drug helps to modulate the therapeutic efficacy. Huang et al., used co-axial electrospinning process to entrap Resveratrol and Gentamycin sulphate in bioabsorbable polymer i.e. Polycaprolactone. Experimental results demonstrated sustained release of both the drugs [6]. In recent year’s electrospun nanofiber have gained great attention for delivering drugs used for treatment of different diseases including inflammation, heart diseases and cancer. Kaplan and co-workers revealing the potential of cisplatin loaded biodegradable polymer nanofibrous mash for post-surgical treatment of lung cancer. They have fabricated a composite nanofiber using Polycaprolactone and poly (glycerol monosterate-co-caprolactone) and observed the sustained release behaviour of cisplatin for extended periods up to 90 days. Experimental outcomes further suggested that local recurrence of cancer was significantly reduced compared to free drugs emphasize the potential of nanofibers in local drug delivery to improve prognosis for lung cancer patients [7]. Drug loading capacity is a key factor determines the potential of drug delivery systems. Previous findings establish the high drug loading efficacy of electrospun nanofibers. However drug loading efficacy of nanofibers depends on physiochemical properties of drug and polymers. In general high drug loading would be expected if both drug and polymers have similar solubility pattern. Recent studies demonstrated that nanofibers exhibits substantial loading efficacy of about 89% of peclitaxel in selected solvent system of cremophor. Moreover electrospinning offers an economically viable alternative to produce continuous nanofibers. Further electrospinning aided by continuous unit operation process makes it simple and easy to sacle-up.

نانوالیاف در دارورسانی مخاطی

Nanofiber in transmucosal drug delivery