كانژوگه آلبومين –PLGA جهت هدفمند كردن انتقال دارو به بافت تومور سرطاني ، تشخيص زودهنگام سرطان و عكس برداري از بافت سرطاني و تغييرات مربوط به آن در طي درمان . الف – پيش زمينه اختراع : 1- زمينه اختراع هدف از اين اختراع انتقال هدفمند دارو به بافت هاي سرطاني مي باشد . نانوذراتدر اين اختراع داراي اندازه بين 100-200 نانومتر مي باشند و داراي خاصيت خود تجمع يابي (self aggregation ) در محيط آبي ميباشند . 2- description of related art آلبومين يك پروتئين بسيار پايدار بدن انسان ميباشد كه حداقل 20 روز در گردش خون پايدار ميباشد و جريان مييابد . آلبومين با مواد شيميايي با وزن مولكولي كم ، پروتئين ها و آنتي بادي ها كانژوگه مي شود و سپس به عنوان يك سيستم دارورساني براي بهبود پايداري در بدن و هدفمند كردن انتقال داروها به بافت مورد نظر به كار مي رود . به عنوان مثال دوكسوروبيسين(1) و متوتركسات (2) به صورت كانژوگه با آلبومين هدفمندي بيشتر به بافت سرطاني و افزايش پايداري در جريان خون پيدا ميكنند . مقدار زيادي از آلبومين به صورت انتخابي در بافت هاي سرطاني تجمع مييابند . اين خاصيت به علت افزايش نفوذپذيري و باقي ماندن (EPR ) در رگهاي گشاد شده ي بافت هاي سرطاني ميباشد . گزارش شده است كه داروهاي ضد سرطاني گوناگون ، پروتئين ها و آنتي بادي ها كه به صورت شيميايي با آلبومين كنژوگه شده اند زمان چرخش در خونشان نسبت به حالت اوليه بيشتر شده و در نتيجه در سلولهاي سرطاني بيشتر تجمع مييابند.(3) ولي با اين وجود ، زماني كه دارو به صورت شيميايي با آلبومين كانژوگه ميشود ممكن است اثرات ضد سرطاني دارو كاهش يابد يا ممكن است مشتقات متفاوتي از داروي سرطاني كه با آلبومين واكنش داده ايجاد شود زيرا مكانيسم رها شدن داروي متصل شده به آلبومين هنوز مشخص نيست. در ضمن جهت از بين نرفتن خصوصيات ذكر شده آلبومين ، تعداد داروهايي كه به آن متصل ميشوند نبايد بيشتر از 1تا 3 مولكول به ازاء هر مولكول آلبومين باشد . (4) به منظور حل كردن مشكلات فوق ،توليد نانوذرات آلبومن با روش jet – stream با اندازه 100 تا 200 نانومتر بود كه داروي پاكليتاكسل را داخل مولكولهاي آلبومين قرار داده است و هم اينك توسط FDA تاييد شده است و در ايالات متحده آمريكا تحت نام Abraxane جهت درمان سرطان سينه متازتاز دهنده استفاده مي شود . بنابراين نانوذرات آلبومين موفق شدند هدفمند سازي دارو به بافت سرطاني را افزايش داده و درمان را بهبود بخشند. اختراع كنوني در ادامه ي مطالعات قبلي جهت كاهش عوارض داروهاي ضد سرطان و افزايش هدفمندي و تعداد مولكولهايي كه به بافت سرطاني ميرسندانجام شده و باتوجه به خصوصيات ذكر شده آلبومين و قابليت انباشت بالاي دارو درپليمرPLGAطراحي شده است . در نتيجه سيستمي از نانوذرات آلبومين با اندازه 100-200 نانومتر اختراع شد كه به صورت شيميايي با PLGAكانژوگه ميباشند . اين سيستم آلبومين –PLGA داراي ذراتي به اندازه 100- 20 برابر آلبومين معمولي ميباشد و داراي قابليت بيشتري در دارورساني هدفمند به سلول سرطاني مي باشند و داراي خصوصيت شاخص خود-تجمع يابندگي بوده و بدون استفاده از دستگاه هاي پيشرفته ، مواد شيميايي و كاتاليزورهاي مختلف توليد مي شود . اين اختراع قابليت انباشت مولكولهاي سرطاني آب گريز به هنگام قرارگيري در محيط آبي درون نانوساختار خود را دارد و به همين دليل مي تواند به عنوان يك سيستم نوين ضد سرطاني شناخته شود . ب – خلاصه اي از اختراع : يكي از اهداف اين اختراع تهيه كانژوگه آلبومين –PLGA مي باشد كه داراي خاصيت انتقال هدفمند بسيار خوبي به بافت سرطاني مي باشد و توسط آلبومين – كه يك پروتئين داخلي بدن ميباشد و سازگاري زيستي بسيار خوبي دارد – مي تواند داروي ضد سرطان آب گريز را درون خود جاي دهد . به منظور رسيدن به هدف فوق ، اين اختراع نانوكانژوگه آلبومين –PLGA را تامين مي كند كه شامل آلبومين و PLGA مي باشد كه با توجه به خصوصيت هيدروفوب بودن PLGA مي توانند به صورت خود – تجمع يابنده در محلول مائيايجاد شود . اين اختراع همچنين روش تهيه كانژوگه آلبومين –PLGA را به شرح زير ارائه مي دهد : 1- ابتدا محلول آلبومين توسط حل كردن آن – كه يك ماده آب دوست مي باشد – در حلالي آبي (بافر دي هيدروژن فسفات) به دست مي آيد . 2- سپس با اضافه كردن دي تيوتريتول ، باند هاي دي سولفيدي آلبومين به سولفور آزاد احيا ميشوند. 3- مشتق مالئيميدهPLGA در حلال آلي (استون) حل مي شود . 4- محلول شماره 3 به صورت يكجا يا قطره قطره به محلول شماره 2 اضافه مي شود و به مدت 1 روز در كنار هم مخلوط ميشوندتا استون حذف شود . اين اختراع همچنين روشي را ارائه ميدهد كه براي درمان سرطان با توجه به اهداف زير انجام شود: 1- اضافه كردن داروي ضد سرطان به محلول آليPLGA و همزدن آنها با سرعت 2500 دور در دقيقه به مدت 5 دقيقه . 2- اضافه كردن يكجا يا قطره قطره محلول 1 به محيط آبي حاوي آلبومين . ج – مزاياي اختراع : كانژوگه آلبومين –PLGA در مقايسه با آلبومين تنها ، نانوذرات بزرگتري را ايجاد مي كند و داراي خاصيت دارورساني هدفمند (با توجه به اثر EPR) و همچنين تجمع بسيار عالي در بافت سرطان ميباشد. همچنين اين اختراع نسبت به آلبومين خالي باقي ماندن بيشتري در درون – تن داشته و همچنين داراي خاصيت خود تجمعي در سيستم آبي ميباشد وبدون استفاده از دستگاه هاي پيشرفته ، مواد شيميايي و كاتاليزورهاي مختلف ايجاد نانوذراتي با اندازه 100تا 200 نانومتر ميكند و با توجه به حضور پليمر در ساختار نانوذره مي تواند مقدار بسيار زياد تري دارو در مقايسه با آلبومين خالي به بافت سرطاني انتقال دهد . مزيت ديگر اين اختراع قابليت كانژوگه كردن تركيبات داراي خاصيت فلورسانس– مانند cy5.5 ، rodhamin b isothiocyanide، FITC و . . . – به قسمت آلبومين اختراع است كه با استفاده از دستگاه SPECT يا ميكروسكوپ فلوئورسانس ميتواند منجر به تشخيص زود هنگام سرطان و همچنين عكس برداري از بافت سرطاني هدف در طول درمان شود.

1- ساخت نانوذرات پليمري از داروي تريامسينولون استونايد با استفاده از پليمرهاي PLGA و PbAE براي درمان بيماري يووئيت چشم. 2- زمينه اين اختراع سامانه هاي نوين دارورساني مي باشد. 3- دارورساني به بيماري هاي التهابي و سر دسته آنها يووئيت به علت سدهاي موجود در چشم بسيار سخت مي باشد كه در نهايت منجر به استفاده از تزريق داروهاي ضدالتهاب در چشم مي شود كه خود عوارض بسيار شديدي را به دنبال دارد. در اين اختراع اثبات شد كه نانوذرات پليمري تريامسينولون استونايد به صورت مصرف موضعي اثري معادل نوع تزريق اين دارو را برروي چشم هاي مبتلا به التهاب و يووئيت از خود نشان مي دهند. اين نانوذرات مي توانند يك جايگزين بسيار مناسب و راهي جديد براي درمان اين بيماري ها با عوارض جانبي كمتر و مقبوليت بيشتر بيمار، باشند.

آسيب سلولي در نتيجه استرس اكسيداتيو يكي از علل اصلي زمينه ساز طيف وسيعي از بيماري هاي نورودژنراتيو از جمله بيماري آلزايمر به حساب مي‌آيد. بيماري آلزايمر كه از جمله شايع‌ترين اختلالات نورودژنراتيو و از عوامل اصلي ناتوان شدن افراد در قرن حاضر است، همراه با اختلال در حافظه و يادگيري بوده و در اتوپسي‌هاي صورت گرفته از بافت‌هاي مغز اجساد انسان‌هاي مبتلا، آتروفي فاحش مغزي مشاهده شده است كه نشان‌دهندة از بين رفتن قابل ملاحظة نورون‌ها در مغز اين بيماران است. در اين بيماران هم چنين تشكيل پلاك‌هاي نوروتيك خارج سلولي و عقده‌هاي نوروفيبريلاري داخل سلولي مشاهده شده است. تجمع آميلوئيد بتا (Aβ) در اين پلاك‌ها به عنوان اولين عامل و احتمالاً عامل القا كنندة ساير مراحل بيماري شناخته شده است. شلاتورهاي فلزي از جمله عواملي هستند كه قادرند از اگرگه شدن آميلوئيد بتا جلوگيري نموده و اين اگرگه شدن را برگردانند. از آن‌جايي كه آهن و مس نقشي اساسي را در تجمع و سميت عصبي آميلوئيد بتا ايفا مي‌نمايند؛ انتظار مي‌رود كه سميت آميلوئيد بتا با استفاده از شلاتورها به طور قابل توجهي تخفيف يابد. از سوي ديگر فلزات كاهنده به عنوان مراكز فعال احيا عمل مي‌كنند و با توليد راديكال‌هاي آزاد و استرس اكسيداتيو در ايجاد و پيشرفت نورودژنراسيون نقش دارند. شلاتورهاي فلزي از طريق حذف اين مراكز تاثير مثبت خود را در بيماري‌هاي نورودژنراتيو به جا مي‌گذارند. براي دارورساني اين عوامل شلاته كننده به مغز بايد از حامل‌هاي مناسب با قدرت نفوذ مغزي استفاده نمود. در اختراع حاضر، پروتئين لاكتوفرين به عنوان حامل‌هاي دارو انتخاب شدند. در اين اختراع تلاش شده است تا با كانژوگاسيون عامل شلاتور دفرازيروكس با حامل هايي پروتئيني ذكر شده، سيستم دارورساني مناسبي با پتانسيل درمان بيماري‌هاي نورودژنراتيو تهيه شود. پس از تعيين مشخصات ساختاري اشكال كانژوگه تهيه شده، از كشت سلول‌هاي PC12 تمايز يافته با nerve Growth Factor يا NGF براي ارزيابي اثر اين اشكال كانژوگه در حفظ حيات سلولي در حضور هيدروژن پراكسايد استفاده شد. به علاوه مكانيسم‌هاي مولكولي دخيل در اثر محافظتي ديده شده در سطح اپاپتوز و اتوفاژي مورد ارزيابي قرار گرفت. در فاز بعدي با كمك تزريق داخل صفاقي اين ساختارهاي كانژوگه به رت، تاثير آن‌ها در پيشگيري از اثرايت تخريبي آميلوئيد بتا در حافظه و يادگيري با كمك مدل موريس واتر ميز مورد ارزيابي قرار گرفت. نتايج مطالعات كشت سلولي و حيواني حاكي از موفقيت فرم كانژوگه طراحي شده در پيشگيري از ضايعات وابسته به آميلوئيد بتا و پتانسيل آن در درمان بيماري هاي نورودژنراتيو به ويژه بيماري آلزايمر دارد.

به مجموعه‌اي از مشتقات اكسيژن، شامل راديكال‌هاي اكسيژن و مشتقات غير راديكالي اكسيژنReactive Oxygen Species (ROS) گفته مي‌شود. به هم خوردن تعادل بين گونه‌هاي اكسيدان (تشكيلROS) و آنتي اكسيدان‌هاي دفاعي بدن به عنوان اكسيداتيو استرس تعريف مي‌شود كه سطح بالاي آن باعث ايجاد سميت سلولي، مهار تكثير سلولي و در نهايت مرگ سلولي مي‌گردد. بنابراين Oxidation therapy به عنوان يك درمان ضد توموري معرفي شده است. به منظور رسيدن به اين اثر درماني ضد توموري، دو استراتژي وجود دارد: افزايش آنزيم‌هاي توليد كننده ROS و مهار آنزيم‌ها و سيستم‌هاي آنتي اكسيدان. بر اساس استراتژي دوم، استفاده از زينك پروتوپورفيرين، مهار كننده قوي آنزيم آنتي اكسيدان هِم اكسيژناز به عنوان درمان سرطان معرفي گرديده است. از محدوديت هاي استفاده از تركيب زينك پروتوپورفيرين حلاليت كم آن در محيط آبي مي‌باشد. علاوه بر اين، رساندن هدفمند زينك پروتوپورفيرين به بافت‌هاي توموري ضروري و واجب مي‌باشد. تهيه نانو ذرات پليمري زيست تخريب‌پذير پلي (لاكتايد- گليكولايد) حاوي زينك پروتوپورفيرين مي تواند اثرات مهاري هِم اكسيژناز را در سلول‌هاي سرطاني هدفمند كند و به اين طريق باعث افزايش كارايي اين تركيب ضد سرطان و در عين حال باعث كاهش عوارض جانبي آن در سلول‌هاي سالم شود.

داروي دوسه تاكسل از پر كاربرد ترين داروها در درمان سرطان مي باشد وچون حلاليت آن در آب بسيار كم است ونيز براي حذف پايه حاوي توئين 80 و افزايش حلاليت دارو، يك راهكار استفاده از كونژوگه هاي محلول حاصل از اتصال دارو به سيستمهاي پليمري محلول در آب است. .علاوه براين تحقيقات نشان داده اند كه افزايش سايتوتوكسيسيته فرمولاسيون كونژوگه دوسه تاكسل فقط ناشي از ريليزآنها نيست، بلكه احتمالا برداشت سلولي نانوذرات كونژوگه ويا نفوذ بهتر ذرات كونژوگه و به تبع آن دوسه تاكسل باعث افزايش دارورساني به سايت اثر گرديده است.و همانطور كه قبلا ذكر شد، دارورساني هدفمند به سلولهاي سرطاني مي تواند مازاد بر افزايش بازدهي درمان منجر به كاهش عوارض جانبي گردد. با استفاده ازپليمر poly(l-γ-glutamyl-glutamine)وعامل هدفمند كننده فولات مي توان داروي دوسه تاكسل را به صورت هدفمند مازاد بر افزايش بازدهي درماني ان به سلولهاي سرطاني رساند. هم چنين مقايسه توزيع درون تن ساختارهاي هدفمند شده پليمر (poly(l-γ-glutamyl-glutamine با فولات و كانژوگة به داروي دوسه تاكسل با فرمولاسيون موجود در بازار مي تواند در امكان طراحي يك سيستم و فرمولاسيوني بهينه از دوسه تاكسل جهت دارورساني هدفمند به سايت اثر ارزشمند باشد.

كارايي داروهاي ضدسرطان با توانايي آن‌ها در كاهش حجم يا حذف تومور و كم‌ترين آسيب به بافت‌هاي سالم بيمار، سنجيده مي‌شود. بنابراين استفاده از سيستم‌هاي نوين دارورساني توسط نانوذرات تهيه شده از داروهاي ضدسرطان در عين حال كه مي‌توانند مقدار قابل توجهي از دارو را در خود جاي دهند، رهش كنترل شده‌ي دارو در محل اثر موردنظر و كاهش عوارض جانبي را مي‌توانند به دنبال داشته باشند. تركيب ( SN38 (7ethyl–10–hydroxyl camptothecin متابوليت فعال داروي ضد سرطان ايرينتكان (irinotecan) داراي اثرات سايتوتوكسيسيتي 100 تا 1000 برابر بيشتر نسبت به ايرينتكان است. از محدوديت هاي استفاده از اين تركيب حلاليت كم آن در محيط آبي مي‌باشد. با تهيه‌ي نانوذرات پليمري، علاوه بر بهبود حلاليت و پايداري اين تركيب، مي‌توان درماني كارآمدتر همراه با كاهش عوارض جانبي را انتظار داشت. تهيه نانو ذرات پليمري زيست تخريب‌پذير حاوي SN38، نقش بسزايي در بهبود روند درمان بيماران مبتلا به سرطان كولوركتال خواهد داشت. در اين اختراع، به منظور بهينه‌سازي همزمان سايز و انباشت دارو در نانوذرات با روش modified emulsification evaporation از مطالعات Experimental Design استفاده گرديد. در گام اول، مطالعات screening توسط روش 2 level fractional factorial design و سپس مطالعات response surface توسط روش Central composite انجام شد.

يكي از بيماري‌هاي شايع چشم، انواع عفونت‌ها مي‌باشد. درمان اين بيماري از آنتي بيوتيك هاي موضعي به صورت محلول يا سوسپانسيون استفاده مي شود كه متاسفانه به دليل كاهش جذب و حذف سريع، كارايي باليني مناسبي در درمان نداشته اند. به همين دليل فرمولاسيون جديد با استفاده از نانوتكنولوژي مي تواند باعث موفقيت در درمان شود. در ابتدا سعي شده نانوذرات جامد ليپيدي ساخته شود. اين فرمولاسيون علاوه بر محافظت دارو در برابر سدهاي فيزيولوژيك چشم، باعث افزايش جذب آنتي بيوتيك نيز مي شود. از طرفي جنس ليپيدي دارو سازگار با بدن است و باعث سميت نخواهد شد آنتي بيوتيك انتخابي سيپروفلوكساسين است. اين دارو در درمان كنژونكتيويت و اولسر باكتريال قرنيه ناشي از ارگانيسم هاي حساس مانند استافيلوكوكوس اورئوس و سودوموناس آئرژينوزا به كار مي رود. با توجه به جذب كم دارو در موضع، استفاده از سيستم هاي جديد دارورساني به منظور افزايش اثربخشي و كاهش عوارض احتمالي مناسب به نظر مي رسد. به منظور بررسي كارايي سيستم، از آزمايشات ميكروبي استفاده شده است. نتايج نشان دهنده افزايش اثرات ضدميكروبي فرمولاسيون حاوي نانوذرات نسبت به فرمولاسيون محلول بوده است. با توجه به مزاياي اين فرمولاسيون، مي توان نانوسوسپانسيون سيپروفلوكساسين را جهت درمان عفونت چشمي پيشنهاد داد.

ساخت نانوذرات پلي لاكتيك-كو- گلايكوليك اسيد حاوي داروي Bevacizumab Bevacizumab مونوكلونال آنتي بادي ضد فاكتور رشد عروقي است و باعث مهار نورگزايي مي شود. نورگزايي از دلايل مهم نابينايي در رتينوپاتي ديابتي و دژنرانس وابسته به سن ماكولا مي باشد. به دليل نيمه عمر كوتاه اين دارو در زجاجيه تزريقات متعدد داخل زجاجيه جهت ماندگاري اثر دارو مورد نياز است. نگراني اصلي در اين زمينه ، خطرات ناشي از تكرار تزريقات درون چشمي از جمله خون ريزي داخل زجاجيه، اندوفتالميت، جدا شدن شبكيه و به ويژه كاتاراكت است. بنابراين هدف از اين اختراع ساخت نانوذرات زيست تخريب پذير پلي لاكتيك-كو- گلايكوليك اسيد حاوي دارويbevacizumab جهت افزايش زمان ماندگاري و رهش آهسته دارو پس از تزريق داخل زجاجيه و در نتيجه كاهش دفعات تزريق داخل چشمي بوده است كه ساخت چنين ذراتي در ايران گزارش نشده است. ساخت نانوذرات با روش امولسيون دوبل انجام گرفته و از آلبومين جهت محافظت از عملكرد دارو استفاده شد. نتايج آزمايشات درون تني در خرگوش نشان داد كه نيمه عمر دارو در مقايسه با كنترل نزديك به 2 برابر شده است و نانوذرات منجر به رهش آهسته دارو تا بيش از 55 روز شدند و بنابراين مي تواند گزينه مناسبي جهت كاهش تزريقات مكرر چشمي در انواع نورگزايي هاي چشمي باشد.

پاي ديابتي يكي از عمده ترين درگيري هاي بيماران ديابتي مي باشد. يكي از راه هاي جايگزين جراحي براي افزايش جريان خون به بافت هاي دچار كم خوني موضعي، استفاده از خانواده فاكتورهاي رشد است. امروزه تجويز انتخابي اين فاكتورها در محل كم خوني موضعي ترجيح داده مي شود، زيرا به جز كاهش خطر سميت تزريق وريدي منجر به اطمينان از غلظت فاكتور رشد در محل تجويز مي شود. . به نظر مي رسد علت شكست درمان در زخم هاي مزمن پاكسازي فاكتورهاي رشد به علت فعاليت بالاي پروتئازها باشد. يكي از راه هاي جلوگيري از تخريب فاكتورهاي رشد تهيه نانوذرات از آنها است كه علاوه بر رهاسازي كنترل شده اين فاكتورها در محل هدف منجر به حفاظت از آنها در برابر تخريب آنزيمي خواهد شد. ترميم يك آسيب بافتي بزرگ تنها با فراهم كردن سلول ها در محل آسيب مشكل است، زيرا شبكه خارج سلولي هم در جريان آسيب ديدگي از بين رفته است. يكي از روش هاي ساخت مكاني مصنوعي براي سلول ها، الكتروريسي است كه روشي ساده براي توليد رشته از پليمرهاي متنوع مي باشد. يك داربست الكتروريسي شده ي حاوي نانوذرات فاكتور رشد قدمي موثر در مسير بهبودي انواع زخم هاي مزمن خواهد بود.

سيمان كلسيم فسفاتي به دليل داشتن تركيب مشابه با استخوان طبيعي و نيز زيست سازگاري و زيست فعالي، كاربردهاي بسيار گسترده‌اي در زمينه ترميم استخوان و دندان دارد. پوكي استخوان به معني پوك يا نازك شدن استخوانها مي باشد. اين بيماري در اكثر افراد سالخورده ديده ميشود. بعضي افراد به شدت دچار پوكي استخوان مي شوند، به طوري كه با كوچكترين ضربه استخوانشان شكسته و در بعضي موارد عوارض ناشي از آن باعث مرگشان مي شود. هدف از درمان پوكي استخوان؛ پيشگيري از شكستگي، جلوگيري از تحليل رفتن توده استخواني، حفظ تحرك و برخورداري فرد از يك زندگي مطلوب است. متداولترين داروهاي پوكي استخوان، تركيبات حاوي استرانسيوم هستند كه از طرفي باعث تحريك فعاليت استئوبلاست ها مي شود و از طرفي ديگر جلوي فعاليت استئوكلاست ها را گرفته، در نتيجه مانع خروج كلسيم از استخوان مي شوند. سيمان هاي كلسيم فسفاتي به طور گسترده اي در بدن استفاده ميشود. هدف از اين اختراع استفاده از استرانسيوم هيدروكسي آپاتيت به عنوان فاز دوم در سيمان هاي كلسيم فسفاتي مي باشد. در اين اختراع سيمان كلسيم فسفاتي حاوي استرانسيوم هيدروكسي آپاتيت ساخته شده است. لازم به ذكر است كه بزرگترين مزيت سيمان كلسيم فسفاتي حاوي استرانسيوم ساخته شده در اين اختراع نسبت به ساير سيمان هاي كلسيم فسفاتي، استحكام مكانيكي بالاتر و همچنين استخوان سازي بيشتر مي باشد.