혈관 노화 및 관련 질환의 진단 및 치료를 위한 나노입자

신호 변환 및 표적 치료 7권, 기사 번호: 231(2022) 이 기사 인용

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노화로 인한 혈관 구조, 표현형, 기능의 변화는 혈관 노화 관련 질환의 발생과 발달에 핵심입니다. 산화 스트레스, 미토콘드리아 기능 장애, 혈관 염증, 세포 노화 및 후생적 변화와 같은 다양한 분자 및 세포 사건은 혈관 노화 생리병리학과 밀접한 관련이 있습니다. 민감한 진단 방식, 효율적인 의료 치료, 더 나은 예후 및 비표적 조직에 대한 부작용 감소를 실현할 수 있는 나노입자 및 나노기술의 발전은 혈관 노화 및 관련 질병 분야에 놀라운 창을 제공합니다. 이 리뷰를 통해 우리는 나노입자의 분류와 혈관 노화와 관련 질병 사이의 관계에 대한 최신 지식을 제시했습니다. 중요한 것은 심혈관 질환, 뇌혈관 질환, 만성 신장 질환 등 혈관 노화 및 관련 질환에 대한 나노입자 기반 진단 및 치료 기술의 잠재력을 종합적으로 요약하고, 임상 적용의 장점과 한계에 대해 논의했다는 것입니다.

나이는 혈관 노화 및 관련 장애의 가장 중요한 위험 요소입니다.1 노화로 인한 혈관계 기능, 구조 및 표현형의 변화는 심혈관, 뇌혈관, 뇌혈관 질환 등 다양한 혈관 노화 관련 질환의 시작과 진행에 중추적인 역할을 합니다. 및 신장 질환.2 노화와 관련된 혈관계의 병리학적 변화는 혈관 장애와 밀접하게 연관되어 있습니다.3 염증, 세포 증식, 이동, 혈관 신생, 혈전증 및 세포사멸과 같은 다양한 분자 및 세포 사건이 혈관 세포 노화에 기여합니다.4 혈관 노화는 주로 내피 세포(EC) 노화와 혈관 평활근 세포(VSMC) 노화를 특징으로 합니다. 세계 인구 전망에 관한 UN(2017) 보고서에 따르면 60세 이상 인구는 약 9억 6,200만 명으로 전 세계 인구의 13%에 해당합니다.5 현재 심혈관 및 뇌혈관 질환은 장애와 사망의 주요 원인입니다. 노인들 사이에서 발생합니다.6 전 세계적으로 혈관 노화 관련 질병은 상당한 사회적, 경제적 부담을 가져왔습니다.7 그러나 효율적인 진단 및 치료 전략의 부족은 혈관 노화 및 관련 질병의 임상 관리에 있어 주요 과제입니다. 혈관 질환의 진단은 주로 감도가 낮고 비용이 많이 드는 바이오마커 수준 및 혈관 조영술을 검출하여 결정됩니다.8 혈관 노화 관련 질환을 치료하기 위해 유전자, 안티센스 약물, 펩타이드 및 단백질과 같은 여러 치료 옵션이 생산되었습니다. 그러나 이들 중 다수는 낮은 안정성, 낮은 생체 이용률, 빠른 효소 분해 및 표적 이탈로 인해 제한된 효능이나 부작용을 가지고 있습니다.9 규칙적인 운동과 식이 패턴을 포함한 건강한 생활 습관은 혈관 질환을 예방하는 효과적인 전략입니다. 노화. 그러나 대다수의 노인은 건강한 운동이나 권장 식습관 기준을 충족하지 못합니다. 따라서 혈관 노화 및 관련 질병에 대한 효과적이고 신뢰할 수 있는 진단 및 치료 방식의 개발이 가장 중요합니다.

나노입자는 크기가 1~100nm인 미세한 입자로 생의학 분야에서 다양한 응용이 가능합니다.11 진단 및 치료제를 나노입자 제제에 통합한 나노입자는 암,12 신경 질환,13 심혈관 질환 등 다양한 질환에 포괄적인 응용을 발휘해 왔습니다. ,14 간 질환,15 심지어 신장 질환16 진단 및 치료용 나노입자는 병리학적 부위에서 약물 축적을 증가시키는 동시에 병리학적인 부위에서 약물 축적을 감소시켜 진단 및 치료 효능을 향상시키고 부작용의 발생률과 강도를 줄이기 위해 사용되어 왔습니다. 건강한 조직.17,18 나노입자 연구의 발전에 대한 설명은 나노입자의 다각적인 임상 효과를 알려줄 것입니다(그림 1). 나노에멀젼에 대한 연구는 Hoar와 Schulman이 이 분산 시스템을 처음 발견하고 보고한 1943년부터 시작된 오랜 과학적 역사를 가지고 있습니다.19 Richard Feynman의 1959년 "바닥에 충분한 공간"이라는 제목의 강의는 나노과학과 나노기술의 역사에서 중요한 사건입니다. 20 1963년 Uyeda et al. 낮은 압력의 아르곤 가스에서 증발하여 금 나노입자(AuNP)를 제조했습니다. Bangham et al.에 의해 처음 제안된 리포솜. 1965년에는 독특한 투과성과 보유 효과를 가지고 있어 새로운 약물 전달 시스템이 되었습니다. 덴드리머는 1985년에 Tomalia에 의해 처음으로 확인되었고 성공적으로 합성되었습니다.22 1980년대 중반에 Gleiter et al. 불활성 기체 응축을 통해 철 나노입자를 성공적으로 합성하여 나노과학과 기술 연구의 새로운 시대를 열었습니다.23 자성 나노입자는 1990년대 분자 이미징을 위한 혈관 조영제로 개발되었습니다.24 풀러렌 및 탄소 나노튜브(CNT)와 같은 탄소 기반 나노입자는 각각 1985년과 1991년에 개발되었습니다.25,26 1993년에 Murray et al. 유기 용액에서 균질한 양자점(QD)을 합성했습니다.27 나노과학의 발전과 함께 생물학적 염색 및 진단의 형광 프로브로서 QD는 1998년에 처음 보고되었습니다.28 지질 기반 나노입자에 캡슐화된 독소루비신인 Doxil은 최초의 나노입자 제제였습니다. 카포시 육종 치료를 위해 1995년 미국 식품의약국(FDA)의 승인을 받았습니다.12 1990년대에 처음 개발된 고체 지질 나노입자(SLN)와 고분자 미셀은 차세대 약물 전달 시스템으로 제안되었습니다.29, 30 2000년부터 진단, 영상화, 유전자 및 약물 전달 분야에서 나노입자의 잠재적 응용에 대한 연구가 진행되었습니다. 고분자 나노입자에 탑재된 달라진, 로페라미드, 투보쿠라린과 같은 특정 약물은 중추신경계에 다양한 효과를 나타냈습니다.31 그래핀은 1940년대부터 이론적으로 연구되어 1960년대부터 그 존재가 알려졌지만, 2004년에야 비로소 그 존재가 밝혀졌습니다. Geim과 Novoselov는 분리를 완료하여 큰 과학적 관심을 끌었고 가장 많이 연구된 물질 중 하나가 되었습니다.32,33 세포막 생체모방 나노입자의 기원은 Hu et al. 장기 순환 및 표적 전달을 달성하기 위한 생체 모방 전달 플랫폼으로 적혈구 막으로 위장된 고분자 나노입자가 최초로 보고되었습니다.34 질병 진단 및 치료에서 나노입자의 중요성은 널리 조사되었으며 약물 전달 및 진단 영상화에서 유망한 결과를 얻었습니다.35 ,36 혈관 생리학 및 병리학에서 나노입자의 중요한 효과가 보고되었으며, 이는 혈관 노화 관련 질병 관리를 위한 고급 전략으로서의 나노입자의 가능성을 뒷받침합니다. 그러나 혈관 노화 및 관련 질환에 대한 나노입자의 적용에 대한 종합적인 검토는 보고된 바가 없다. 따라서 본 리뷰의 주요 목적은 심혈관 질환, 뇌혈관 질환, 만성 신장 질환을 포함한 혈관 노화 및 관련 질환의 진단 및 치료에서 나노입자의 잠재력을 탐구하는 것입니다. 또한 나노입자의 장점, 한계, 여러 기술적 문제 및 향후 연구에 대해 논의합니다.