Нанотехнологии в офтальмологии

Закрыть метаданные

Рекомендуем статьи по данной теме:

Технологии биопечати в офтальмологии. Вестник офтальмологии. 2023;(5):105-112

Методы хирургической реконструкции конъюнктивы. Вестник офтальмологии. 2023;(6):136-143

Наночастицы оксида церия для хирургии, пластической хирургии и эстетической медицины. Пластическая хирургия и эстетическая медицина. 2023;(3):120-129

Применение новых материалов и методов в диагностике и лечении глазных заболеваний является одним из перспективных направлений современной офтальмологии. В настоящее время достигнуты значительные успехи в понимании патогенеза, диагностике и лечении глазных заболеваний с использованием нанотехнологий и наноматериалов. В статье представлены основные достижения и результаты оригинальных исследований по этой проблеме. Показано, что наночастицы способны преодолевать биологические барьеры, доставлять лекарства в целевой участок и обеспечивать необходимую скорость высвобождения препарата. Современные нанотехнологические подходы в тканевой инженерии активно внедряются и в офтальмологию, позволяя создать нанокаркасы для выращивания трехмерных клеточных структур, включая массивы клеток пигментного эпителия, ганглиозных клеток сетчатки, для лечения повреждений сетчатки, вызванных дегенеративными заболеваниями, травмами и инфекциями.

Ключевые слова:

наночастицы

наномедицина

тканевая инженерия

наноскафолды

Авторы:

Гусев А.А.

ФГБОУ ВО «Тамбовский государственный университет им. Г.Р. Державина»;
ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»

ORCID: 0000-0002-8699-9112

Захарова О.В.

ФГБОУ ВО «Тамбовский государственный университет им. Г.Р. Державина»;
ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»;
ФГБОУ ВО «Российский экономический университет им. Г.В. Плеханова»

ORCID: 0000-0001-8590-2529

Васюкова И.А.

ФГБОУ ВО «Тамбовский государственный университет им. Г.Р. Державина»

ORCID: 0000-0002-8699-9112

Османов Р.Э.

Тамбовский филиал ФГАУ «НМИЦ «МНТК “Микрохирургия глаза” им. академика С.Н. Федорова»» Минздрава России

ORCID: 0000-0002-8658-4005

Аль-Махдар Я.М.

ФГБНУ «Научно-исследовательский институт глазных болезней им. М.М. Краснова»

ORCID: 0000-0002-3038-9075

Дата поступления:

13.10.2022

Дата принятия в печать:

12.12.2022

Список литературы:

Слепота и нарушения зрения. Всемирная организация здравоохранения, 2021. Ссылка активна на 09.11.21. https://www.who.int/ru/news-room/fact-sheets/detail/blindness-and-visual-impairment
Weng Y, Liu J, Jin S, Guo W, Liang X, Hu, Z. Nanotechnology-based strategies for treatment of ocular disease. Acta Pharm Sin B. 2017;7(3):281-291. https://doi.org/10.1016/j.apsb.2016.09.001
Fadeel B, Alexiou C. Brave new world revisited: Focus on nanomedicine. Biochem Biophys Res Commun. 2020;533(1):36-49. https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2020.08.046
Jiang S, Franco YL, Zhou Y, Chen J. Nanotechnology in retinal drug delivery. Int J Ophthalmol. 2018;11(6):1038-1044. https://doi.org/10.18240/ijo.2018.06.23
Juliana FR, Kesse S, Boakye-Yiadom KO, Veroniaina H, Wang H, Sun M. Promising Approach in the Treatment of Glaucoma Using Nanotechnology and Nanomedicine-Based Systems. Molecules. 2019;24:3805. https://doi.org/10.3390/molecules24203805
Löscher M, Hurst J, Strudel L, Spitzer MS, Schnichels S. Nanopartikel als Drug-Delivery-Systeme für die Ophthalmologie. Der Ophthalmologe. 2018; 115:184-189. https://doi.org/10.1007/s00347-017-0596-6
Cho K, Wang X, Nie S, Chen ZG, Shin DM. Therapeutic nanoparticles for drug delivery in cancer. Clin Cancer Res. 2008;14:1310-1316. https://doi.org/10.1158/1078-0432.CCR-07-1441
Zamboulis A, Nanaki S, Michailidou G, Koumentakou I, Lazaridou M, Ainali NM, Xanthopoulou E, Bikiaris DN. Chitosan and its Derivatives for Ocular Delivery Formulations: Recent Advances and Developments. Polymers. 2020;12(7):1519. https://doi.org/10.3390/polym12071519
Suri R, Beg S, Kohli K. Target strategies for drug delivery bypassing ocular barriers. J Drug Deliv Sci Technol. 2019;55:101389. https://doi.org/10.1016/j.jddst.2019.101389
Contreras-Ruiz L, de la Fuente M, García-Vázquez C, Sáez V, Seijo B, Alonso MJ, Calonge M, Diebold Y. Ocular tolerance to a topical formulation of hyaluronic acid and chitosan-based nanoparticles. Cornea. 2010; 29:550-558. https://doi.org/10.1097/ICO.0b013e3181bd9eee
Silva, M. M., Calado, R., Marto, J., Bettencourt, A., Almeida, A. J., & Gonçalves, L. M. D. Chitosan nanoparticles as a mucoadhesive drug delivery system for ocular administration. Marine drugs. 2017;15(12):370. https://doi.org/10.3390/md15120370
Costa JR, Silva NC, Sarmento B, Pintado M. Potential chitosan-coated alginate nanoparticles for ocular delivery of daptomycin. Eur J Clin Microbiol Infect Dis. 2015;34:1255-1262. https://doi.org/10.1007/s10096-015-2344-7
ElMeshad AN, Mohsen AM. Enhanced corneal permeation and antimycotic activity of itraconazole against Candida albicans via a novel nanosystem vesicle. Drug Deliv. 2016;23:2115-2123. https://doi.org/10.3109/10717544.2014.942811
Hassan DH, Abdelmonem R, Abdellatif MM. Formulation and Characterization of Carvedilol Leciplex for Glaucoma Treatment: In-Vitro, Ex-Vivo and In-Vivo Study. Pharmaceutics. 2018;10(4):197. https://doi.org/10.3390/pharmaceutics10040197
Zeng L, Ma W, Shi L, Chen X, Wu R, Zhang Y, Chen, H. Poly(lactic-co-glycolic acid) nanoparticle-mediated interleukin-12 delivery for the treatment of diabetic retinopathy. Int J Nanomed. 2019;14:6357-6369. https://doi.org/10.2147/IJN.S214727
Battaglia L, Serpe L, Foglietta F, Muntoni E, Gallarate M, Del Pozo Rodriguez A, Solinis MA. Application of lipid nanoparticles to ocular drug delivery. Exp Opin Drug Deliv. 2016;13:1743-1757. https://doi.org/10.1080/17425247.2016.1201059
Taha EI, El-Anazi MH, El-Bagory IM, Bayomi MA. Design of liposomal colloidal systems for ocular delivery of ciprofloxacin. Saudi Pharm J. 2014; 22:231-239. https://doi.org/10.1016/j.jsps.2013.07.003
Zhang R, He R, Qian J, Guo J, Xue K, Yuan YF. Treatment of experimental autoimmune uveoretinitis with intravitreal injection of tacrolimus (FK506) encapsulated in liposomes. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2010;51:3575-3582. https://doi.org/10.1167/iovs.09-4373
Salem HF, Ahmed SM, Omar MM. Liposomal flucytosine capped with gold nanoparticle formulations for improved ocular delivery. Drug Design Devel Ther. 2016;10:277-295. https://doi.org/10.2147/DDDT.S91730
Sahle FF, Kim S, Niloy KK, Tahia F, Fili CV, Cooper E, Hamilton DJ, Lowe TL. Nanotechnology in regenerative ophthalmology. Adv Drug Deliv Rev. 2019;148:290-307. https://doi.org/10.1016/j.addr.2019.10.006
Yang TC, Chuang JH, Buddhakosai W, Wu WJ, Lee CJ, Chen WS, Yang YP, Li MC, Peng CH, Chen SJ. Elongation of Axon Extension for Human iPSC-Derived Retinal Ganglion Cells by a Nano-Imprinted Scaffold. Int J Mol Sci. 2017;18(9):2013. https://doi.org/10.3390/ijms18092013
Noorani B, Tabandeh F, Yazdian F, Soheili Z-S, Shakibaie M, Rahmani S. Thin natural gelatin/chitosan nanofibrous scaffolds for retinal pigment epithelium cells. Int J Polymer Mater Polymer Biomater. 2018;67:754-763. https://doi.org/10.1080/00914037.2017.1362639
Hotaling NA, Khristov V, Wan Q, Sharma R, Jha BS, Lotfi M, Maminishkis A, Simon CG Jr, Bharti K. Nanofiber Scaffold-Based Tissue-Engineered Retinal Pigment Epithelium to Treat Degenerative Eye Diseases. J Ocul Pharmacol Ther. 2016;32:272-285. https://doi.org/10.1089/jop.2015.0157
Gonçalves S, Padrão J, Rodrigues IP, Silva JP, Sencadas V, Lanceros-Mendez S, Girão H, Dourado F, Rodrigues LR. Bacterial cellulose as a support for the growth of retinal pigment epithelium. Biomacromolecules. 2015;16(4): 1341-1351. https://doi.org/10.1021/acs.biomac.5b00129
Jha BS, Bharti K. Regenerating Retinal Pigment Epithelial Cells to Cure Blindness: A Road Towards Personalized Artificial Tissue. Curr Stem Cell Rep. 2015;1(2):79-91. https://doi.org/10.1007/s40778-015-0014-4
Da Silva GR, Lima TH, Oréfice RL, Fernandes-Cunha GM, Silva-Cunha A, Zhao M, Behar-Cohen F. In vitro and in vivo ocular biocompatibility of electrospun poly(ɛ-caprolactone) nanofibers. Eur J Pharm Sci. 2015;73:9-19. https://doi.org/10.1016/j.ejps.2015.03.003
McHugh KJ, Tao SL, Saint-Geniez M. Porous poly(ε-caprolactone) scaffolds for retinal pigment epithelium transplantation. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2014;55(3):1754-1762. https://doi.org/10.1167/iovs.13-12833
Ilmarinen T, Hiidenmaa H, Kööbi P, Nymark S, Sorkio A, Wang JH, Stanzel BV, Thieltges F, Alajuuma P, Oksala O, Kataja M, Uusitalo H, Skottman H. Ultrathin Polyimide Membrane as Cell Carrier for Subretinal Transplantation of Human Embryonic Stem Cell Derived Retinal Pigment Epithelium. PLoS One. 2015;10(11):e0143669. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0143669
Xiang P, Wu KC, Zhu Y, Xiang L, Li C, Chen DL, Chen F, Xu G, Wang A, Li M, Jin ZB. A novel Bruch’s membrane-mimetic electrospun substrate scaffold for human retinal pigment epithelium cells. Biomaterials. 2014; 35(37):9777-9788. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2014.08.040
Kador KE, Grogan SP, Dorthé EW, Venugopalan P, Malek MF, Goldberg JL, D’lima DD. Control of Retinal Ganglion Cell Positioning and Neurite Growth: Combining 3D Printing with Radial Electrospun Scaffolds. Tissue Eng Part A. 2016;22(3-4):286-294. https://doi.org/10.1089/ten.TEA.2015.0373
White CE, Olabisi RM. Scaffolds for retinal pigment epithelial cell transplantation in age-related macular degeneration. J Tissue Eng. 2017;8. https://doi.org/10.1177/2041731417720841
Warnke PH, Alamein M, Skabo S, Stephens S, Bourke R, Heiner P, Liu Q. Primordium of an artificial Bruch’s membrane made of nanofibers for engineering of retinal pigment epithelium cell monolayers. Acta Biomater. 2013;9(12):9414-9422. https://doi.org/10.1016/j.actbio.2013.07.029
Lu JT, Lee CJ, Bent SF, Fishman HA, Sabelman EE. Thin collagen film scaffolds for retinal epithelial cell culture. Biomaterials. 2007;28(8):1486-1494. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2006.11.023
Sorkio AE, Vuorimaa-Laukkanen EP, Hakola HM, Liang H, Ujula TA, Valle-Delgado JJ, Österberg M, Yliperttula ML, Skottman H. Biomimetic collagen I and IV double layer Langmuir—Schaefer films as microenvironment for human pluripotent stem cell derived retinal pigment epithelial cells. Biomaterials. 2015;51:257-269. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2015.02.005
Rose JB, Pacelli S, Haj AJE, Dua HS, Hopkinson A, White LJ, Rose, F. Gelatin-Based Materials in Ocular Tissue Engineering. Materials (Basel, Switzerland). 2014;7(4):3106-3135. https://doi.org/10.3390/ma7043106
Malafaya PB, Silva GA, Reis RL. Natural-origin polymers as carriers and scaffolds for biomolecules and cell delivery in tissue engineering applications. Adv Drug Deliv Rev. 2007;59(4-5):207-233. https://doi.org/10.1016/j.addr.2007.03.012
Harkin DG, George KA, Madden PW, Schwab IR, Hutmacher DW, Chirila TV. Silk fibroin in ocular tissue reconstruction. Biomaterials. 2011;32(10): 2445-2458. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2010.12.041
Karamichos D. Ocular tissue engineering: current and future directions. J Funct Biomater. 2015;6(1):77-80. https://doi.org/10.3390/jfb6010077
Calejo MT, Ilmarinen T, Vuorimaa-Laukkanen E, Talvitie E, Hakola HM, Skottman H, Kellomäki M. Langmuir-Schaefer film deposition onto honeycomb porous films for retinal tissue engineering. Acta Biomater. 2017;54: 138-149. https://doi.org/10.1016/j.actbio.2017.02.035
Nadri S, Kazemi B, Eeslaminejad MB, Yazdani S, Soleimani M. s. Mol Biol Rep. 2013;40(6):3883-3890. https://doi.org/10.1007/s11033-012-2360-y
Chen F, Si P, de la Zerda A, Jokerst JV, Myung D. Gold nanoparticles to enhance ophthalmic imaging. Biomater Sci. 2021;9:367-390. https://doi.org/10.1039/d0bm01063d
Nguyen VP, Li Y, Qian W, Liu B, Tian C, Zhang W, et al. Contrast agent enhanced multimodal photoacoustic microscopy and optical coherence tomography for imaging of rabbit choroidal and retinal vessels in vivo. Sci Rep. 2019;9(1):1-17.
Nguyen VP, Qian W, Li Y, et al. Chain-like gold nanoparticle clusters for multimodal photoacoustic microscopy and optical coherence tomography enhanced molecular imaging. Nat Commun. 2021;12:34. https://doi.org/10.1038/s41467-020-20276-z
Chemla Y, Betzer O, Markus A, Farah N, Motiei M, Popovtzer R, Mandel Y. Gold nanoparticles for multimodal high-resolution imaging of transplanted cells for retinal replacement therapy. Nanomedicine. 2018;14:1857-1871. https://doi.org/10.2217/nnm-2018-0299
Kubelick KP, Snider EJ, Ethier CR, Emelianov S. Development of a stem cell tracking platform for ophthalmic applications using ultrasound and photoacoustic imaging. Theranostics. 2019;9(13):3812-3824. https://doi.org/10.7150/thno.32546
Jo DH, Lee TG, Kim JH. Nanotechnology and Nanotoxicology in Retinopathy. Int J Mol Sciences. 2011;12:8288-8301. https://doi.org/10.3390/ijms12118288
Söderstjerna E, Patrik Bauer P, Cedervall T, Abdshill H, Johansson F, Johansson UE. Silver and Gold Nanoparticles Exposure to In Vitro Cultured Retina — Studies on Nanoparticle Internalization, Apoptosis, Oxidative Stress, Glial- and Microglial Activity. PLoS One. 2014;9(8):e105359.
Першина А.Г., Сазонова А.Э., Мильто И.В. Использование магнитных наночастиц в биомедицине. Бюллетень сибирской медицины. 2008; (2):70-78. https://doi.org/10.20538/1682-0363-2008-2-70-78
Robinson DB, Persson HHJ, Zeng H. et al. DNA-Functionalized MFe2O4 (M=Fe, Co, or Mn) Nanoparticles and Their Hybridization to DNA-Functionalized Surfaces. Langmuir. 2005;21:3096-3103.
Fortin-Ripoche J-P, Martina M-S, Gazeau F, et al. Magnetic targeting of magnetolipoaomes to solid tumors with MR imaging monitoring in mice: feasibility. Radiology. 2006;239(2):415-424.
Васюков Г.Ю., Митрофанова И.В., Иванова В.В., Прокопьева В.Д. Поверхностно модифицированные магнитные наночастицы для медико-биологического применения. Бюллетень сибирской медицины. 2014;13(6):33-40. https://doi.org/10.20538/1682-0363-2014-6-33-40
Malhotra N, Lee JS, Liman RAD, Ruallo JMS, Villaflores OB, Ger TR, Hsiao CD. Potential Toxicity of Iron Oxide Magnetic Nanoparticles: A Review. Molecules. 2020;25(14):3159. https://doi.org/10.3390/molecules25143159

Закрыть метаданные