Nanoparticles for Cancer Therapy
Download as PPT, PDF20 likes10,961 views
Nanoparticles in Cancer Therapy
Nanoparticles for Cancer Therapy
- 1. Targeted Nanoparticles for Cancer Therapy
- 2. Nanoparticles Nanoparticles (NPs), which are solid, colloidal particles consisting of macromolecular substances that are being developed to: improve drug bioavailability abrogate treatment-induced drug resistance Reduce nonspecific toxicity in the field of medicine. 22
- 3. NANOPARTICLES DElIVERY SYSTEM In order to optimize the therapeutic index of antitumor drugs, Decreasing their toxicity to normal tissues The presence of reactive pendant groups in NPs make easy their vectorization forward specific cell motif by binding of ligands. These include various ligands that bind to specific target cell surface markers or surfacemarkers expressed in the disease microenvironment 33
- 4. Responsive systems, such as pH-sensitive polymers, are also included in this category Hence, over the past years, efforts have been focused on the development of nanomedicines such as NPs liposomes micelles dendrites for the specific delivery of anticancer drugs to tumor tissues 44
- 5. 2. Physiological characteristics of Once a tumor cell cluster, whether in its initial stage as a primary tumor or in later stages. when forming metastases, induces an angiogenic switch, its vasculature and microenvironment changes dramatically and abnormal cellular organization, vessel structure, and physiology function develops (Figure 1). 55 solid tumors
- 6. 66
- 7. 3. Targeted drug delivery nanoparticles Targeted NP therapeutics have shown great potential for cancer therapy, as they provide enhanced efficacy and reduced side effects . NP drug delivery can be either an active or passive process. Passive delivery refers to NP transport through leaky tumor capillary fenestrations into the tumor interstitium and cells by passive diffusion or convection. 77
- 8. Selective accumulation of NP and drug then occurs by the already mentioned characteristics of the tumor microenvironment Active targeting involves drug delivery to a specific site based on molecular recognition. One such approach is to couple a ligand, such monoclonal antibodies, lectins, aptamers, folate, and peptides, to a NP so that the ligand can interact with its receptor at the target cell site 88
- 9. 99
- 10. TTuummoorr SSppeecciiffiicc DDeelliivveerryy ooff CChheemmootthheerraappeeuuttiicc AAggeennttss DDrruugg ddeelliivveerryy ttoo ssoolliidd ttuummoorr ssccaann bbee ccllaassssiiffiieedd iinnttoo aa.. PPrriimmaarryy ttaarrggeettttiinngg bb.. SSeeccoonnddaarryy ttaarrggeettiinngg ii.. LLooccaalliizzeedd DDeelliivveerryy iiii.. IInnttrraavvaassccuullaarr DDeelliivveerryy 1100
- 11. LLooccaalliizzeedd DDeelliivveerryy TThhiiss ffoorrmm ooff ddrruugg ddeelliivveerryy iiss uusseedd ttoo aacchhiieevvee hhiigghh llooccaall--rreeggiioonnaall ccoonncceennttrraattiioonnss ooff tthhee cchheemmootthheerraappeeuuttiicc aaggeenntt iinn ssppeecciiffiicc oorrggaannss lliikkee lliivveerr,, lluunngg TThheessee ddeelliivveerryy ssyysstteemmss aarree uussuuaallllyy ppoollyymmeerriicc iinn nnaattuurree aanndd rreelleeaassee tthhee cchheemmootthheerraappeeuuttiicc aaggeenntt iinnttoo tthhee ttuummoorr iinntteerrssttiittiiuumm llooccaallllyy,, sslloowwllyy,, oovveerr eexxtteennddeedd ppeerriiooddss ooff ttiimmee.. 1111
- 12. c Thus high local coonncceennttrraattiioonnss ooff tthheeaaggeennttiinn tthhee ttuummoorr aarree aacchhiieevveedd rreessuullttiinngg iinn aa hhiigghh cceellll kkiillll aanndd eexxttrreemmeellyy llooww mmiiggrraattiioonn ooff tthhee aaggeenntt ttoo tthhee ootthheerr nnoonn--ttaarrggeett oorrggaannss.. FFoorr cchheemmootthheerraappeeuuttiicc aaggeennttss ssuucchh aass 11)) CCiissppllaattiinn 22)) 55--fflluuoorroouurraacciill 33)) DDoocceettaaxxeell 44)) PPaacclliittaaxxeell 1122
- 13. IInnttrraavvaassccuullaarr DDeelliivveerryy TThhiiss ffoorrmm ooff ddeelliivveerryy mmaakkeess uussee ooff 11)) PPoollyymmeerriicc iinnttrraavvaassccuullaarr ddeelliivveerryy ssyysstteemmss 22)) NNoonn--ppoollyymmeerriicc iinnttrraavvaassccuullaarr ddeelliivveerryy ssyysstteemmss 33)) PPoollyymmeerr--DDrruugg CCoonnjjuuggaatteess ffoorr iinnttrraavvaassccuullaarr ddeelliivveerryy 1133
- 14. Polymeric iinnttrraavvaassccuullaarr ddeelliivveerryy ssyysstteemmss NNAATTUURRAALL PPOOLLYYMMEERRSS HHiigghh mmoolleeccuullaarr wweeiigghhtt bbiioommoolleeccuulleess lliikkee ii.. ccyyttookkiinneess iiii.. TTooppooiissiimmeerraassee iinnhhiibbiittoorrss iiiiii..MMoonnoocclloonnaall aannttiibbooddiieess iivv.. TThhyymmiicc hhoorrmmoonneess EEttcc aarree nnaattuurraall ppoollyymmeerrss hhaavviinngg aannttiiccaanncceerr aaccttiivviittyy.. 1144
- 15. SSYYNNTTHHEETTIICC PPOOLLYYMMEERRSS ii.. ((DDEEAAEE)) DDiieetthhyyllaammiinneeooeetthhyyll ddeexxttrraann iiii.. DDIIVVEEMMAA iiiiii.. CCooppiivviitthhaannee AAcctt bbyy ssttiimmuullaattiinngg tthhee hhoosstt ddeeffeennccee mmeecchhaanniissmm iivv.. PPoollyy((AArrgg--GGllyy--AAsspp)) vv.. ((SSCCMM)) CChhiittiinn IInnhhiibbiitt mmeettaassttaassiiss eeiitthheerr bbyy pprreevveennttiinngg mmiiggrraattiioonn oorr aattttaacchhmmeenntt ooff tthhee mmeellaannoommaa cceellllss.. 1155
- 16. NNoonn--ppoollyymmeerriicc iinnttrraavvaassccuullaarr ddeelliivveerryy ssyysstteemmss ii.. LLiippoossoommaall ddaauunnoorruubbiicciinn iiii.. LLiioossoommaall ddooxxoorruubbiicciinn iiiiii.. NNiioossoommaall ddaauunnoorruubbiicciinn NNiioossoommeess eexxhhiibbiitt bbeetttteerr cchheemmiiccaall ssttaabbiilliittyy tthhaann lliippoossoommeess,, tthhee pphhyyssiiccaall iinnssttaabbiilliittyy,, lleeaakkiinngg ooff tthhee eennttrraappppeedd ddrruugg aanndd iittss ssuubbsseeqquueenntt hhyyddrroollyyssiiss lliimmiittss tthhee sshheellfflliiffee ooff nniioossoommeess.. 1166
- 17. PPoollyymmeerr--DDrruugg CCoonnjjuuggaatteess ffoorr iinnttrraavvaassccuullaarr ddeelliivveerryy AA ppoollyymmeerr ttoo wwhhiicchh ddrruugg iiss bboouunndd cchheemmiiccaallllyy((tthhrroouugghh aa ccoovvaalleenntt lliinnkkaaggee)) aanndd wwhhiicchh rreelleeaasseess tthhee ddrruugg eeiitthheerr bbyy hhyyddrroollyyssiiss oorr eennyymmaattiicc cclleeaavvaaggee.. GGeenneerraallllyy aa ppoollyymmeerr ccoonnjjuuggaattee ccoonnssiissttss ooff aa wwaatteerr--ssoolluubbllee ppoollyymmeerr,, aa cchheemmootthheerraappeeuuttiicc aaggeenntt aanndd aa ppHH--sseennssiittiivvee bbiiooddeeggrraaddaabbllee lliinnkkeerr 1177
- 18. SScchheemmaattiicc rreepprreesseennttaattiioonn ooff DDrruugg ppoollyymmeerr CCoonnjjuuggaattee PPoollyymmeerr bbaacckkbboonnee DDrruugg 1188 BBiiooddeeggrraaddaabbllee lliinnkkeerr TTaarrggeettiinngg MMooiieettyy ((ooppttiioonnaall))
- 19. DDeessiiggnn ooff PPoollyymmeerr CCoonnjjuuggaatteess 11.. TThhee ccoonnjjuuggaattee hhaassttoo bbee rreeccooggnniisseedd bbyy ppllaassmmaa mmeemmbbrraanneess ooff aa ssuubbsseett ooff ttaarrggeett cceellllss ffoorr iinntteerrnnaalliizzaattiioonn 22.. LLyyssiiss ooff tthhee lliinnkkeerr bbyy llyyssoossoommaall eennzzyymmeess ttoo rreelleeaassee tthhee ddrruugg.. TThhee pprreeppaarraattiioonn ooff ppoollyymmeerr ccoonnjjuuggaattee rreeqquuiirreess aa jjuuddiicciioouuss cchhooiiccee ooff aa)) PPoollyymmeerr bb)) DDrruugg cc)) LLiinnkkeerr // TTaarrggeettiinngg lliiggaannddss 119
- 20. 11.PPoollyymmeerr ii.. WWaatteerr ssoolluubbllee iiii.. BBiiooccoommppaattiibbllee iiiiii.. NNoonn--iimmmmuunnooggeenniicc iivv.. NNoonn--ttooxxiicc vv.. LLooww mmoolleeccuullaarr wweeiigghhtt EE..gg.. 11)) DDeexxttrriinnss 22)) ppoollyy--NN--((22--hhyyddrrooxxyyll))--LL--gglluuttaammiinnee ((PPHHEEGG)) 33)) ppoollyygglluuttaammiicc aacciidd 2200
- 21. 44)) PPoollyyeetthhyylleennee ggllyyccooll 55)) NN--((22--hhyyddrrooxxyypprrooppyyll)) mmeetthhaaccrryyllaammiiddee ccooppoollyymmeerr ((HHPPMMAA)) SSyynntthheettiicc ppoollyymmeerr aarreepprreeffeerrrreedd aass tthheeyy ccaannbbeettaaiilloorr-- mmaaddee aass ppeerr tthhee rreeqquuiirreemmeennttss ooff tthhee ccoonnjjuuggaattee ssyysstteemm.. SSyynntthheettiicc ccaann bbee eeiitthheerr AA.. BBiiooddeeggrraaddaabbllee BB.. NNoonn-- BBiiooddeeggrraaddaabbllee 2211
- 22. BBiiooddeeggrraaddaabbllee PPoollyymmeerr aafftteerr ddeepplleettiioonn ooff tthhee ddrruugg ddeeggrraaddeess iinnttoo bbiiooccoommppaattiibbllee ccoommppoonneennttss aanndd iiss eexxccrreetteedd vviiaa mmeettaabboolliicc ppaatthhwwaayyss 11)) PPoollyy((aammiinnoo aacciiddss)) 22)) PPoollyy ((LL--gglluuttaammiicc aacciidd)) 33)) SSttyyrreennee--mmaalleeiicc aannhhyyddrriiddee--nneeooccaarrzziinnoossttaattiinn ((SSMMAANNCCSS)) TThhee ccyyttoottooxxiicc eeffffeecctt ooff SSMMAANNCCSS bbyy cclleeaavvaaggee ooff DDNNAA aanndd iinnhhiibbiitt DDNNAA ssyynntthheessiiss TThhee aacccceessss ttoo bboonnee mmaarrrrooww iiss lliimmiitteedd rreessuullttiinngg iinn rreedduucceedd ttooxxiicciittyy.. 2222
- 23. NNoonn-- BBiiooddeeggrraaddaabbllee wwaatteerr--ssoolluubbllee ppoollyymmeerrss 11)) PPoollyyeetthheeyylleennee ggllyyccooll 22)) NN--((22--hhyyddrrooxxyypprrppyyll))mmeehhaaccrryyllaammiiddee ccooppoollyymmeerr ((HHPPMMAA)) PPEEGG--LL--aassppaarrggiinnaassee wwiitthh mmaarrkkeetteedd aaddvvaannttaaggeess ffoorr ttrreeaattmmeenntt ooff llyymmpphhoommaa//lleeuukkeemmiiaa ssuucchh aass iinnccrreeaasseedd ppllaassmmaa hhaallff--lliiffee aanndd aa ddiimmiinniisshheedd aannttiiggeenniicc rreessppoonnssee ooff tthhee LL--aassppaarrggiinnaassee 2233
- 24. Non-toxic eevveenn uupp ttoo tthhee ddoosseess aass hhiigghh aass 3300mmgg//kkgg TThhee ddooxxoorruubbiicciinn ccoonnjjuuggaattee pprreeppaarreedd wwiitthh ssuucchh ccrroossss--lliinnkkeedd ppoollyymmeerr sshhoowweedd aabboouutt 2255 ttiimmeess iinnccrreeaassee iinn cciirrccuullaattiioonn hhaallff--lliiffee aanndd bbeetttteerr eeffffiicciieennccyy iinn iinnhhiibbiittiinngg ttuummoorr ggrroowwtthh tthhaann tthhee lloowweerr mmoolleeccuullaarr wweeiigghhtt ffrreeee ddrruugg.. 2244
- 25. TThhee LLIINNKKEERRSS TThhee ppoollyymmeerr--ddrruugg ccoonnjjuuggaattiioonn tthhrroouugghh lliinnkkeerrss oorr ssppaacceerrss ttoo ccoonnttrrooll tthhee rraattee ooff iinn vviivvoo hhyyddrroollyyssiiss .. 11)) AAPPTTAAMMEERRSS 22)) HHUUMMAANN EEPPIIDDEERRMMAALL RREECCEEPPTTOORR 33)) TTRRAANNSSFFEERRRRIINN RREECCEEPPTTOORR 44)) FFOOLLAATTEE RREECCEEPPTTOORR 55)) IINNTTEEGGRRIINN 2255
- 27. 11..AAnnttiimmeettaabboolliitteess II.. 55--FFlluuoorroouurraacciill IIII.. CCyyttaarraabbiinnee ((AArraa--CC)) IIIIII.. FFlluuddaarraabbiinnee IIVV.. 66--MMeerrccaappttppuurriinnee VV.. MMeetthhoottrreexxaattee 2277
- 28. 55--fflluuoorroouurraacciill MMEECCHHAANNIISSMM OOFF AACCTTIIOONN IInnhhiibbiittiioonn ooff tthhyymmiiddyyllaatteessyynntthhaassee,, aann eennzzyymmee iimmppoorrttaanntt iinn DDNNAA ssyynntthheessiiss,, iittss mmeettaabboolliittee fflluuoorroo-- ddeeooxxyyuurriiddiinneettrriipphhoosspphhaattee ggeettss iinnccoorrppoorraatteedd iinn DDNNAA aanndd ccaauusseess iittss bbrreeaakkaaggee MMAAJJOORR TTOOXXIICCIITTYY BBoonnee mmaarrrrooww ssuupppprreessssiioonn,, GGaassttrrooiinntteessttiinnaall ttooxxiicciittyy 2288
- 29. 22..NNaattuurraall aallkkaallooiiddss ffrroomm ppllaanntt ssoouurrcceess II.. VViinnccrriissttiinnee IIII.. VViinnbbllaassttiinnee IIIIII.. PPaacclliittaaxxeell IIVV.. DDoocceettaaxxeell 2299
- 30. 11..VViinnccrriissttiinnee && VViinnbbllaassttiinn MMEECCHHAANNIISSMM OOFFAACCTTIIOONN IInnhhiibbiittiioonn ooff mmiiccrroottuubbuulleeaasssseemmbbllyy dduurriinngg MM pphhaassee ooff cceellll ccyyccllee.. MMAAJJOORR TTOOXXIICCIITTYY NNeeuurroottooxxiicciittyy 3300
- 31. 22..PPaacclliittaaxxeell && DDoocceettaaxxeell MMEECCHHAANNIISSMM OOFF AACCTTIIOONN SSttaabbiilliizzaattiioonn ooff mmiiccrroottuubbuulleess aanndd pprreevveennttiioonn ooff tthheeiirr ddiissaasssseemmbbllyy.. MMAAJJOORR TTOOXXIICCIITTYY BBrraaddyyaarrrrtthhyymmiiaass CChheesstt PPaaiinn MMyyeelloossuupppprreessssiioonn 3311
- 32. TTooppooiissoommeerraassee IInnhhiibbiittoorrss II.. CCaammppttootthheecciinn IIII.. DDooxxoorruubbiicciinn IIIIII.. DDaauunnoorruubbiicciinn IIVV.. EEppiirruubbiicciinn AAllkkyyllaattiinngg AAggeennttss II.. CCyycclloopphhoosspphhaammiiddee IIII.. IIffoosspphhaammiiddee IIIIII.. MMeellpphhaallaann IIVV.. BBuussuullpphhaann 3322
- 33. vv.. CCaarrmmuussttiinnee vvii.. CCiissppllaattiinn vviiii.. CCaabbooppllaattiinn AAnnttiittuummoorr AAnnttiibbiioottiiccss II.. BBlleeoommyycciinn IIII.. MMiittoommyycciinn CC 3333
- 34. TTuummoorr cceellll ttaarrggeettiinngg CCaanncceerr cceellllss eexxpprreessss ddiiffffeerreenntt ttaarrggeettss oonn tthheeiirr ssuurrffaaccee,, ssoommee ooff tthheemm ssppeecciiffiicc ooff eeaacchh ttyyppee ooff ccaanncceerr.. AAccttiivvee ttaarrggeettiinngg ooff nnaannoossyysstteemmss ffoorr ccaanncceerr ttrreeaattmmeenntt hhaass bbeeeenn uussuuaallllyy aassssoocciiaatteedd wwiitthh aa ttyyppee ooff ccaanncceerr aanndd ssoo wwiitthh aa ssppeecciiffiicc ttaarrggeett.. 3344
- 35. 3355
- 36. RReeffeerreennccee PPrrooggrreessss iinn ccoonnttrroolllleedd aanndd NNoovveell DDrruugg ddeelliivveerryy SSyysstteemm bbyy NN..KK..JJAAIINN 3366
- 37. 3377