Farmasötik Nanoteknoloji Uygulamaları

E.Ü. Eczacılık FakültesiFarmasötik Teknoloji Anabilim Dalı

Nanoteknoloji: Atomları ve molekülleri tek tek işleme ve yeniden düzenleme yoluyla kullanışlı,materyal,araç ve sistem yaratma sanatı ve bilimi.

Maddenin atomik katmanda

işlenebilmesi olasılığını ilk kez

Richard Feynman söylemiştir.

R.Smalley nanoüretimin babası Nobel ödüllü.

Nano:Yunanca cüce,bodur. 1 nm=1 m’nin milyarda biri 1 nm 10 hidrojen atomuna eşit. Harfleri 10 nm boyutunda basarsak Britanica (30

bin sayfa) ansiklopedisini toplu iğne başına sığdırabiliriz.

Nanopartikül

– Boyutları 1-100 nm arasında olan

Bazı özel durumlarda 200-300 nm’nin de kabul edilebildiği partiküller olarak tanımlanmıştır.

Not: ASTM Committee E56 tarafından verilmiş bir terminolojidir.

Boyut

Uygulamalı MatematikUygulamalı Matematik

NANOTEKNOLOJİ

Malzeme BilimiMalzeme Bilimi

ElektronikElektronik

KimyaKimya

FizikFizik

BilgisayarBilgisayar

BiyolojiBiyolojiGenetikGenetikEczacılık, TıpEczacılık, Tıp

Sağlık için nanoteknoloji=Nanotıp

Nanotıp (nanomedicine)=nanocihazlar ve nanoyapılar kullanarak, insan biyolojik sistemlerini moleküler boyutta izleme, tedavi etme, yeniden yapılandırma

European Technology Platform Nanomedicine

Nanotıp araştırma ajandası

Nanodiagnostik: erken teşhis Biyosensörler ve minyatür araçlar Hedeflenebilen görüntüleme ajanları

İlaç hedefleme İstenen bölgeye ilacın ulaştırılması ve etkisinin gözlenmesi

Rejeneratif tıp Tamir mekanizmasının hızlandırılması (organlar veya

sistemler

Etik, Yasal ve Sosyal konular

Nanoteknoloji ne amaçla kullanılabilir? Biomateryaller Kemik Diş Hücreler Kıkırdak İmmün sistem Viral ve bakteriyel saldırılar İlaç hedefleme Teşhis

Biyonanomateryaller

Ortopedik protezler Kardiyovasküler implantlar Nöral implantlar Plastik ve rekonstrüktif implantlar Dental implantlar Oftalmik sistemler Kataterler İnsülin pompaları gibi ilaç veren sistemler Sütur, adhesifler ve kan yerine geçen sıvılar gibi genel

cerrahi sistemler

İlaç hedefleme

Hedef bölgeye ulaşıncaya kadar ilacın korunmasıNanopartiküllerMinyatür cihazlar

Yüksek dozların engellenmesi Sağlıklı dokuların etkilenmemesi

İlaç Taşıyıcı Nanosistemler Nanopartiküler Sistemler

NanokapsüllerNanokürelerNanosüngerler

Emülsiyonlar Nanoveziküler Sistemler

LipozomlarNiozomlar

Moleküler Sistemler İnklüzyon BileşikleriMoleküler Baskılı Polimerik Sistemler

Hangi yollarla verilebilir?

Oral Nasal Topikal Pulmoner Parenteral Oküler Bukkal

Kullanılan maddeler

Metal bazlı (Demir oksit) Lipid bazlı (trigliseritler, yağ

asitleri,steroller) Polimer bazlı

Doğal (kitozan, sodyum aljinat, agaroz)Sentetik (PLGA,PVP)

Protein bazlı (jelatin, albumin) maddeler ile hazırlanabilir.

Nanopartiküllerin avantajları

Artmış ilaç çözünürlüğü Parçalanmaya karşı koruma Toksik etkilerin azalması Uzatılmış etki Biyoyararlanımın geliştirilmesi Farmakokinetik ve dağılım özelliklerinin

düzenlenmesi Hedefleme (hücre/doku)

Lipidik nanopartiküllerin avantajları

Kontrollü ilaç salımı ve hedeflemeArtmış ilaç dayanıklılığıLipofilik ve hidrofilik ilaçların yüklenebilmesiTaşıyıcının biyotoksik olmamasıOrganik çözücü kullanılmamasıGeniş ölçekli üretim ve sterilizasyon

yapılabilmesi

Hazırlama yöntemleri

Emülsifikasyon ve çözücü uçurma Arayüzey polimerizasyonu Nanoçöktürme Koaservasyon Spray-drying Sıcak ve soğuk homojenizasyon Mikroemülsiyon tekniği

Sistemik ilaç verilmesinde

1. Aşama: stabilite

2. Aşama: uzatılmış sirkülasyon

3. Aşama: hedefleme

Stabilite

Kimyasal stabilite Oksidasyonun azaltılması (antioksidan ilavesi, düşük

sıcaklıklarda saklama) Suyun uzaklaştırılması (kontrollü ve optimize

koşullarda liyofilizasyon veya spray-drying) Fiziksel stabilite

Sterik stabilizasyon Elektrostatik stabilizasyon Krem veya hidrojel içinde uygulama

Uzatılmış sirkülasyon

Sirkülasyondan uzaklaştırma mekanizmaları Hızlı uzaklaştırma

Hücrelere, membranlara veya plazma proteinlerine bağlanma

Fagositoz (makrofajlar tarafından alınma) Kapiler yatakta tutulma (akciğerler)

Renal klirens Böbrek glomerüllerinin boyut sınırı 30-35 kDa: yaklaşık 20-30

nm) Damar dışına çıkma (extravasation)

Damar permeabilitesine bağlıdır

Fizikokimyasal özellikler

Molekül ağırlığıRenal atılım için uygun olan makromoleküller hemen elimine edilir.

Daha büyük, parçalanamayan moleküllerin toksisitesinin azaltılmasında yararlıdır.

Fizikokimyasal özellikler

YükPozitif yüklü makromoleküller hücrelerle ve

membranlarla etkileşecektir.Negatif yüklü makromoleküller Kupffer

hücreleri gibi makrofajlar tarafından tutulurlar. PEGilasyon

Spesifik olmayan protein bağlama özelliklerini azaltmaları ile sirkülasyonu uzatabilirler.

Hedefleme

LigandlarKüçük moleküller

Galaktoz/glukoz/mannoz Folat

PeptidlerProteinler

Antibody LDLs

İdarubisin plazma konsantrasyonları

Enriquez de Salamanca et al. IOVS, April 2006, Vol. 47, No. 4

Kitozan nanopartikülleri

Gokce et al., CRS 2008 Cyclosporine Solid Lipid Nanoparticles: Evaluation of In-vivo Drug Release in Rabbit Eyes

0

10

20

30

40

50

60

0 2 4 6 8 10

time (hour)

con

cen

tra

tion

(n

g/m

L)

Tübitak Gebze yüksek teknoloji enstitüsü Bilkent ‘Ulusal nanoteknoloji merkezi’

6. çerçeve programı ile 370 milyon avro totalde ise 1.3 bilyon avro kamu yolu ile nanoteknoloji ar-ge’sine ayrılmıştır.

AB ar-ge çalışmalarına destek verdiği kadar, bu alanda yetişecek araştırmacılara da destek vermektedir.

Halkın büyük bir kısmı da 20 yıl içinde nanoteknolojinin pozitif bir etkisi olacağını düşünmektedir.

AB 7. çerçeve programı AB Mesleki Eğitim Programı

Leonardo da Vinci Hareketlilik

LLP-LDV-VETPRO-07-TR-0273 www.leonardo.gov.tr