Nanopartículas no diagnóstico e tratamento do envelhecimento vascular e doenças relacionadas

Transdução de sinal e terapia direcionada volume 7, Número do artigo: 231 (2022) Cite este artigo

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As alternâncias de estruturas, fenótipos e funções vasculares induzidas pelo envelhecimento são fundamentais na ocorrência e desenvolvimento de doenças vasculares relacionadas ao envelhecimento. Múltiplos eventos moleculares e celulares, como estresse oxidativo, disfunção mitocondrial, inflamação vascular, senescência celular e alterações epigenéticas, estão altamente associados à fisiopatologia do envelhecimento vascular. Avanços em nanopartículas e nanotecnologia, que podem realizar modalidades de diagnóstico sensíveis, tratamento médico eficiente e melhor prognóstico, bem como menos efeitos adversos em tecidos não-alvo, fornecem uma janela incrível no campo do envelhecimento vascular e doenças relacionadas. Ao longo desta revisão, apresentamos o conhecimento atual sobre a classificação de nanopartículas e a relação entre envelhecimento vascular e doenças relacionadas. É importante ressaltar que resumimos de forma abrangente o potencial das técnicas diagnósticas e terapêuticas baseadas em nanopartículas no envelhecimento vascular e doenças relacionadas, incluindo doenças cardiovasculares, doenças cerebrovasculares, bem como doenças renais crônicas, e discutimos as vantagens e limitações de suas aplicações clínicas.

A idade é o fator de risco mais importante para o envelhecimento vascular e distúrbios relacionados.1 As alterações induzidas pelo envelhecimento das funções, estrutura e fenótipos vasculares desempenham um papel fundamental no início e na progressão de várias doenças vasculares relacionadas ao envelhecimento, como doenças cardiovasculares, cerebrovasculares, e doenças renais.2 As alterações patológicas da vasculatura relacionadas à idade estão fortemente associadas a distúrbios vasculares.3 Múltiplos eventos moleculares e celulares, como inflamação, proliferação celular, migração, angiogênese, trombose e apoptose contribuem para a senescência das células vasculares.4 Vascular o envelhecimento é predominantemente caracterizado pela senescência das células endoteliais (ECs) e senescência das células musculares lisas vasculares (VSMCs). De acordo com o relatório das Nações Unidas (2017) sobre Perspectivas da População Mundial, aproximadamente 962 milhões de pessoas têm 60 anos ou mais, representando 13% da população global.5 Atualmente, as doenças cardiovasculares e cerebrovasculares são as principais causas de incapacidade e mortalidade entre adultos mais velhos.6 Globalmente, as doenças vasculares relacionadas ao envelhecimento levaram a um fardo social e econômico significativo.7 No entanto, a falta de estratégias de diagnóstico e curativas eficientes é um grande desafio no manejo clínico do envelhecimento vascular e doenças relacionadas. O diagnóstico de doenças vasculares é determinado principalmente pela detecção de níveis de biomarcadores e angiografia, que são caros e de baixa sensibilidade.8 Várias opções terapêuticas, como genes, drogas antisense, peptídeos e proteínas, foram produzidas para tratar doenças relacionadas ao envelhecimento vascular, no entanto, muitos deles têm eficácia limitada ou efeitos colaterais adversos, que são atribuídos à baixa estabilidade, baixa biodisponibilidade, rápida degradação enzimática e fora dos alvos.9 Comportamentos de estilo de vida saudáveis, incluindo exercícios regulares e padrões alimentares, são estratégias eficazes para prevenir doenças vasculares envelhecimento. No entanto, a maioria dos idosos não cumpre os requisitos de exercício saudável ou dieta recomendada.10 Portanto, o desenvolvimento de modalidades terapêuticas e diagnósticas eficazes e confiáveis ​​para o envelhecimento vascular e doenças relacionadas é de extrema importância.

As nanopartículas são partículas microscópicas que medem de 1 a 100 nm de tamanho, com várias aplicações no campo biomédico.11 As nanopartículas que integram agentes diagnósticos e terapêuticos em formulações de nanopartículas exerceram aplicações abrangentes em vários distúrbios, como câncer,12 doenças neurológicas,13 doenças cardiovasculares ,14 doenças hepáticas,15 e até mesmo doenças renais.16 Nanopartículas diagnósticas e terapêuticas têm sido usadas para melhorar a eficácia diagnóstica e terapêutica e para reduzir a incidência e intensidade de efeitos colaterais aumentando o acúmulo de drogas em locais patológicos enquanto diminui o acúmulo de drogas em tecidos saudáveis.17,18 A elucidação dos avanços na pesquisa de nanopartículas informará os efeitos clínicos multifacetados das nanopartículas (Fig. 1). A pesquisa em nanoemulsão tem uma longa história científica, começando em 1943, quando Hoar e Schulman descobriram e relataram esse sistema de dispersão.19 A palestra de Richard Feynman em 1959 intitulada "Plenty of Room at the Bottom" é um evento seminal na história da nanociência e nanotecnologia. 20 Em 1963, Uyeda et al. preparou nanopartículas de ouro (AuNPs) por evaporação em gás argônio a baixa pressão.21 Os lipossomas, propostos pela primeira vez por Bangham et al. em 1965, têm efeitos únicos de permeabilidade e retenção que os tornam novos sistemas de administração de drogas. Os dendrímeros foram identificados pela primeira vez e sintetizados com sucesso por Tomalia em 1985.22 Em meados da década de 1980, Gleiter et al. sintetizou com sucesso nanopartículas de ferro por meio da condensação de gás inerte, marcando uma nova era de pesquisa em nanociência e tecnologia. desenvolvidos em 1985 e 1991, respectivamente.25,26 Em 1993, Murray et al. sintetizado pontos quânticos homogêneos (QDs) em uma solução orgânica.27 Em conjunto com os avanços da nanociência, como sondas fluorescentes em coloração biológica e diagnósticos, os QDs foram relatados pela primeira vez em 1998.28 Doxil, doxorrubicina encapsulada em nanopartículas à base de lipídios, foi a primeira formulação de nanopartículas para ser aprovado pela Food and Drug Administration (FDA) em 1995 para tratar o sarcoma de Kaposi.12 Nanopartículas lipídicas sólidas (SLNs) e micelas poliméricas, que foram desenvolvidas pela primeira vez na década de 1990, foram propostas como novas gerações de sistemas de administração de medicamentos.29, 30 Desde 2000, estudos têm investigado as aplicações potenciais de nanopartículas em diagnósticos, imagens, genes e entrega de drogas. Certas drogas como dalargina, loperamida ou tubocurarina carregadas em nanopartículas poliméricas exibiram vários efeitos no sistema nervoso central.31 O grafeno foi investigado teoricamente desde a década de 1940 e sua existência é conhecida desde a década de 1960, no entanto, não foi até 2004 quando Geim e Novoselov concluíram seu isolamento que atraiu grande interesse científico e se tornou um dos materiais mais estudados.32,33 As origens das nanopartículas biomiméticas de membrana celular datam de 2011, quando Hu et al. relatou pela primeira vez nanopartículas poliméricas camufladas com membrana de eritrócitos como plataformas de entrega biomimética para alcançar circulação de longo prazo e entrega direcionada.34 A importância das nanopartículas no diagnóstico e tratamento de doenças tem sido amplamente investigada, com resultados promissores na entrega de medicamentos e diagnóstico por imagem.35 ,36 Efeitos críticos de nanopartículas na fisiologia e patologia vascular foram relatados, o que apóia sua promessa como estratégias avançadas para o gerenciamento de doenças vasculares relacionadas ao envelhecimento. No entanto, uma revisão abrangente das aplicações de nanopartículas no envelhecimento vascular e doenças relacionadas não foi relatada. Portanto, o principal objetivo desta revisão é explorar o potencial das nanopartículas no diagnóstico e tratamento do envelhecimento vascular e doenças relacionadas, incluindo doenças cardiovasculares, doenças cerebrovasculares e doenças renais crônicas. Além disso, discutimos as vantagens, limitações, várias questões técnicas e trabalhos futuros de nanopartículas.