คาร์ดารีน แคปซูล

การสร้างเส้นเลือดใหม่เป็นหนึ่งในปัจจัยสำคัญสำหรับความสำเร็จของโครงสร้างวิศวกรรมเนื้อเยื่อ ซึ่งรับประกันการจ่ายสารอาหารไปยังเซลล์ภายในโครงสร้างและการกำจัดของเสีย หากไม่มีเครือข่ายหลอดเลือดที่เพียงพอ เซลล์ภายในโครงจะตายเนื่องจากภาวะขาดออกซิเจนและการขาดสารอาหาร ส่งผลให้การซ่อมแซมเนื้อเยื่อล้มเหลว โดยการเปิดใช้งาน PPAR δ เซลล์บุผนังหลอดเลือดสามารถถูกกระตุ้นให้แสดงปัจจัยการเจริญเติบโตของหลอดเลือดบุผนังหลอดเลือด (VEGF) และปัจจัยการเจริญเติบโตของไฟโบรบลาสต์พื้นฐาน (bFGF) VEGF เป็นหนึ่งในปัจจัยที่สำคัญที่สุดในการส่งเสริมการสร้างเส้นเลือดใหม่ เนื่องจากสามารถกระตุ้นการแพร่กระจาย การอพยพ และการสร้างรูเมนของเซลล์บุผนังหลอดเลือด

BFGF มีกิจกรรมทางชีวภาพที่หลากหลาย ซึ่งสามารถส่งเสริมการเติบโตของเซลล์บุผนังหลอดเลือดและเซลล์กล้ามเนื้อเรียบของหลอดเลือด ซึ่งช่วยเพิ่มเสถียรภาพของหลอดเลือดให้ดียิ่งขึ้น

การบรรจุลงบนโครงโพลีแลกติกแอซิดไฮดรอกซีอะซิติกโคพอลิเมอร์ (PLGA) สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการสร้างหลอดเลือดของโครงได้อย่างมีนัยสำคัญ PLGA เป็นวัสดุโพลีเมอร์ที่มีความเข้ากันได้ทางชีวภาพและความสามารถในการย่อยสลายได้ดี มักใช้ในการเตรียมโครงโครงสร้างทางวิศวกรรมเนื้อเยื่อ

ในการทดลองในสัตว์ทดลอง โครงสร้าง PLGA ที่โหลดด้วย GW-501516 สามารถสร้างเครือข่ายการสร้างหลอดเลือดใหม่ได้รวดเร็วยิ่งขึ้นหลังการปลูกถ่าย หลอดเลือดที่สร้างขึ้นใหม่เหล่านี้ให้สารอาหารและออกซิเจนเพียงพอสำหรับการซ่อมแซมเนื้อเยื่อ ช่วยให้เซลล์ภายในโครงสร้างสามารถอยู่รอดและขยายตัวได้ดีขึ้น จึงช่วยเร่งกระบวนการสร้างและซ่อมแซมเนื้อเยื่อใหม่ ตัวอย่างเช่น ในแบบจำลองข้อบกพร่องที่ผิวหนังของหนู การใช้โครง PLGA ที่โหลดด้วยสารนี้จะช่วยเร่งความเร็วในการรักษาผิวหนังได้อย่างมาก และปรับปรุงคุณภาพการรักษาเมื่อเปรียบเทียบกับโครงที่ไม่ได้บรรจุ

เมทริกซ์นอกเซลล์ (ECM) เป็นองค์ประกอบสำคัญของโครงสร้างวิศวกรรมเนื้อเยื่อ ซึ่งทำให้เกิดสภาพแวดล้อมระดับจุลภาคสำหรับการเกาะติดของเซลล์ การเพิ่มจำนวน และการแยกความแตกต่าง องค์ประกอบและโครงสร้างของ ECM มีบทบาทสำคัญในการรักษาการทำงานปกติและสัณฐานวิทยาของเนื้อเยื่อ สามารถควบคุมการแสดงออกของคอลลาเจนและอีลาสตินในไฟโบรบลาสต์ได้ คอลลาเจนเป็นโปรตีนที่มีมากที่สุดใน ECM ซึ่งทำให้เนื้อเยื่อมีความแข็งแรงและความเหนียว อีลาสตินช่วยให้เนื้อเยื่อมีความยืดหยุ่นและสามารถทนต่อการเสียรูปบางอย่างได้โดยไม่แตกร้าว

ด้วยการเพิ่มการแสดงออกของโปรตีนทั้งสองนี้ ความแข็งแรงเชิงกลและความเข้ากันได้ทางชีวภาพของโครงสามารถปรับปรุงได้ ทำให้ใกล้เคียงกับลักษณะของเนื้อเยื่อธรรมชาติของมนุษย์มากขึ้น

นอกจากนี้ยังสามารถยับยั้งการทำงานของเมทริกซ์เมทัลโลโปรตีนเนส (MMPs) ได้อีกด้วย MMP เป็นเอนไซม์ชนิดหนึ่งที่สามารถย่อยสลายส่วนประกอบ ECM ได้ ภายใต้สถานการณ์ปกติ กิจกรรมของ MMP จะได้รับการควบคุมอย่างเข้มงวดเพื่อรักษาสมดุลแบบไดนามิกของ ECM

แต่ในสภาวะทางพยาธิวิทยาบางอย่าง เช่น การอักเสบหรือเนื้องอก กิจกรรมของ MMP อาจเพิ่มขึ้นอย่างผิดปกติ ซึ่งนำไปสู่การย่อยสลาย ECM มากเกินไป และส่งผลต่อการซ่อมแซมและการสร้างเนื้อเยื่อใหม่ ด้วยการยับยั้งการทำงานของ MMP และลดการเสื่อมสภาพของ ECM จึงสามารถยืดอายุการใช้งานของขดลวดได้ ตัวอย่างเช่น ในงานวิศวกรรมเนื้อเยื่อผิวหนัง การรวม GW-501516 เข้ากับโครงคอลลาเจนสามารถส่งเสริมการแพร่กระจายของไฟโบรบลาสต์และการสังเคราะห์ ECM ซึ่งช่วยเร่งการรักษาบาดแผลที่ผิวหนัง เทียบกับนั่งร้านที่ไม่มีการใช้แคปซูลคาร์ดารีนเนื้อเยื่อผิวหนังหลังการใช้งานจะเหนียวขึ้นและรอยแผลเป็นก็เล็กลง

การตอบสนองต่อการอักเสบเป็นปรากฏการณ์ทั่วไปในกระบวนการซ่อมแซมเนื้อเยื่อ แต่การตอบสนองการอักเสบที่มากเกินไปสามารถขัดขวางการสร้างเนื้อเยื่อใหม่ได้ หลังจากเนื้อเยื่อถูกทำลาย ระบบภูมิคุ้มกันจะเริ่มตอบสนองต่อการอักเสบอย่างรวดเร็วเพื่อกำจัดเชื้อโรคและเนื้อเยื่อเนื้อตายบริเวณที่เกิดการบาดเจ็บ อย่างไรก็ตาม หากการตอบสนองต่อการอักเสบยังคงมีอยู่มากเกินไป อาจนำไปสู่การปล่อยปัจจัยการอักเสบจำนวนมาก ซึ่งสามารถทำลายเมทริกซ์นอกเซลล์ ยับยั้งการเพิ่มจำนวนและการแยกเซลล์ และส่งผลต่อการซ่อมแซมเนื้อเยื่อ

มีฤทธิ์ต้าน-การอักเสบในเซลล์ท่อใกล้เคียงที่เพาะเลี้ยงในหนู และสามารถขึ้นอยู่กับขนาดยายับยั้งการเพิ่มขึ้นของการแสดงออกของ mRNA ของโมโนไซต์เคมีบำบัดโปรตีน-1 (MCP-1) ที่เกิดจากกรดปาลมิติกและปัจจัยการตายของเนื้องอกอัลฟา (TNF อัลฟา) MCP-1 เป็นเคมีบำบัดการอักเสบที่สำคัญที่สามารถรับเซลล์ภูมิคุ้มกัน เช่น โมโนไซต์ไปยังบริเวณที่เกิดการอักเสบ ซึ่งจะทำให้การตอบสนองต่อการอักเสบรุนแรงขึ้นอีก ด้วยการยับยั้งการแสดงออกของ MCP-1 การแทรกซึมของเซลล์อักเสบจึงลดลง จึงช่วยลดการตอบสนองต่อการอักเสบได้

การแนะนำให้รู้จักกับโครงวิศวกรรมเนื้อเยื่อสามารถบรรเทาการตอบสนองต่อการอักเสบหลังการใส่ขดลวด และส่งเสริมการซ่อมแซมเนื้อเยื่อเรียบ ตัวอย่างเช่น วิศวกรรมเนื้อเยื่อกระดูกอ่อนข้อ กระดูกอ่อนข้อเป็นเนื้อเยื่อหลอดเลือดที่มีความสามารถในการซ่อมแซมจำกัดมาก เมื่อกระดูกอ่อนข้อได้รับความเสียหาย จะเกิดปฏิกิริยาการอักเสบอย่างรวดเร็ว ส่งผลให้กระดูกอ่อนถูกทำลายและทำให้เมทริกซ์กระดูกอ่อนเสื่อมลง

โครงที่บรรจุผลิตภัณฑ์สามารถลดการอักเสบในช่องข้อต่อและป้องกันเซลล์คอนโดจากความเสียหายจากการอักเสบ การทดลองในสัตว์ทดลองแสดงให้เห็นว่าการใช้โครงรับน้ำหนัก-เพื่อรักษาอาการบาดเจ็บของกระดูกอ่อนที่ข้อต่อสามารถส่งเสริมการเพิ่มจำนวนและการแยกความแตกต่างของเซลล์คอนโด เพิ่มการสังเคราะห์เมทริกซ์ของกระดูกอ่อน และปรับปรุงการทำงานของข้อต่อ

สภาพแวดล้อมระดับจุลภาคของเนื้อเยื่อเนื้องอกมักจะมีสภาพเป็นกรด ซึ่งเกิดจากการเพิ่มจำนวนอย่างรวดเร็วและความผิดปกติของการเผาผลาญของเซลล์เนื้องอก ค่า pH ของเนื้อเยื่อปกติอยู่ที่ประมาณ 7.4 ในขณะที่ค่า pH ของเนื้อเยื่อเนื้องอกอาจต่ำได้ถึง 5.0-6.5 ด้วยการใช้คุณลักษณะนี้ ตัวพายาที่ตอบสนองต่อค่า pH สามารถได้รับการออกแบบเพื่อให้บรรลุการปลดปล่อยยาแบบกำหนดเป้าหมายที่บริเวณเนื้องอก เตรียมอนุภาคนาโนที่ไวต่อค่า pH โดยการทำโคโพลีเมอร์ไลซ์ GW-501516 ด้วยโพลีเอทิลีนไกลคอล (PEG) และกรดโพลิแลกติก (PLA)

PEG มีความเข้ากันได้ทางชีวภาพที่ดีและมีความสามารถในการละลายน้ำ ซึ่งสามารถยืดเวลาการไหลเวียนของอนุภาคนาโนในเลือดได้ PLA เป็นวัสดุโพลีเมอร์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพซึ่งมักใช้ในการเตรียมตัวพายา

ในสภาพแวดล้อมทางสรีรวิทยาปกติ (pH 7.4) โครงสร้างอนุภาคนาโนจะเสถียรและการปลดปล่อยยาจะช้า เนื่องจากพันธะเคมีบนพื้นผิวของอนุภาคนาโนค่อนข้างคงที่ที่ค่า pH ปกติ และยาถูกห่อหุ้มไว้ภายในอนุภาคนาโน ทำให้ยากต่อการปลดปล่อยออกมา

ในสภาพแวดล้อมจุลภาคที่เป็นกรดของเนื้อเยื่อเนื้องอก (pH 5.0-6.5) โครงสร้างอนุภาคนาโนจะสลายตัวและปล่อยยาต้านมะเร็งที่บรรจุออกมา (เช่น ด็อกโซรูบิซิน) ทำให้บรรลุการรักษาแบบตรงเป้าหมาย ภายใต้สภาวะที่เป็นกรด พันธะเคมีบนพื้นผิวของอนุภาคนาโนจะเกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส ซึ่งนำไปสู่ความเสียหายทางโครงสร้างและการปล่อยยา ระบบนี้สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของยาพร้อมทั้งลดผลข้างเคียงที่เป็นพิษต่อเนื้อเยื่อปกติ เนื่องจากยาส่วนใหญ่ถูกปล่อยออกมาบริเวณเนื้องอก ความเข้มข้นของยาที่เนื้อเยื่อปกติสัมผัสจึงต่ำกว่า จึงช่วยลดความเสียหายของยาต่อเซลล์ปกติ

ตัวพายาที่ตอบสนองต่อแสงสามารถปล่อยยาได้อย่างแม่นยำผ่านการกระตุ้นด้วยแสง แสงมีข้อดีคือสามารถทะลุผ่านได้ดีและมีการควบคุมระยะไกล ซึ่งสามารถควบคุมการปล่อยยาได้อย่างแม่นยำ ใช้ร่วมกับสารไวแสง (เช่น อนุพันธ์ของพอร์ไฟริน) เพื่อสร้างตัวพายาที่ตอบสนองต่อแสง ไวแสงเป็นสารที่สามารถดูดซับแสงที่มีความยาวคลื่นจำเพาะได้ หลังจากดูดซับพลังงานแสงแล้ว ตัวรับแสงจะผ่านการเปลี่ยนผ่านทางอิเล็กทรอนิกส์เพื่อสร้างพลังงาน

ภายใต้การฉายรังสีอินฟราเรดใกล้- สารไวแสงจะสร้างความร้อน ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างในตัวพาและปล่อยยาออกมา

แสงอินฟราเรดใกล้มีความสามารถในการเจาะเนื้อเยื่อที่แข็งแกร่ง และสามารถเจาะลึกเข้าไปในเนื้อเยื่อภายในของร่างกายมนุษย์ ขณะเดียวกันก็สร้างความเสียหายให้กับเนื้อเยื่อน้อยที่สุด ระบบนี้สามารถใช้ในการรักษาโรคของเนื้อเยื่อส่วนลึก เช่น มะเร็งผิวหนัง หรือเนื้องอกในสมอง ตัวอย่างเช่น การฉีดอนุภาคนาโนที่เต็มไปด้วยอนุภาคดังกล่าวและสารไวแสงเข้าไปในบริเวณที่เป็นเนื้องอกสามารถทำให้เกิดการปลดปล่อยยาเฉพาะที่และปรับปรุงประสิทธิภาพการรักษาผ่านการฉายรังสีแสงอินฟราเรดใกล้- ในการทดลองในสัตว์ การใช้ตัวพายาที่ตอบสนองต่อแสงเพื่อรักษามะเร็งผิวหนังสามารถยับยั้งการเติบโตของเนื้องอกได้อย่างมีนัยสำคัญ ขณะเดียวกันก็ลดความเสียหายต่อผิวหนังปกติโดยรอบ

นอกจากนี้ยังสามารถใช้เพื่อสร้างระบบการนำส่งยาแบบกำหนดเป้าหมาย ปรับปรุงการกำหนดเป้าหมายและการดูดซึมของยา ระบบนำส่งยาแบบกำหนดเป้าหมายสามารถส่งยาไปยังบริเวณที่เกิดรอยโรคได้อย่างแม่นยำ ลดการกระจายตัวของยาทั่วร่างกาย จึงปรับปรุงประสิทธิภาพของยาและลดผลข้างเคียงที่เป็นพิษ ตัวอย่างเช่น การปรับเปลี่ยนบนพื้นผิวของไลโปโซมเพื่อสร้างไลโปโซมหมุนเวียนยาว ไลโปโซมเป็นพาหะระดับนาโนที่ประกอบด้วยชั้นฟอสโฟไลปิดซึ่งมีความเข้ากันได้ทางชีวภาพและการปรับเปลี่ยนได้ดี

การดัดแปลง PEGylation ของแคปซูลคาร์ดารีนสามารถยืดเวลาการไหลเวียนของไลโปโซมในเลือดได้

PEG สามารถสร้างชั้นความชุ่มชื้นบนพื้นผิวของไลโปโซม ซึ่งลดปฏิสัมพันธ์ระหว่างไลโปโซมและโปรตีนในเลือด ดังนั้นจึงหลีกเลี่ยงการรับรู้และการชำระล้างโดยระบบภูมิคุ้มกัน ในเวลาเดียวกัน มันยังสามารถจับกับตัวรับเฉพาะบนพื้นผิวของเซลล์เนื้องอกเพื่อให้บรรลุการส่งมอบยาตามเป้าหมาย เซลล์เนื้องอกมักจะแสดงตัวรับจำเพาะบนพื้นผิวของมัน ซึ่งแสดงออกได้น้อยบนพื้นผิวเซลล์ปกติ สามารถทำหน้าที่เป็นลิแกนด์ที่จับกับตัวรับบนพื้นผิวของเซลล์มะเร็งโดยเฉพาะ โดยส่งยาที่ขนส่งโดยไลโปโซมเข้าไปในเซลล์มะเร็งได้อย่างแม่นยำ