Биоинженерный экзосомальный

Aug 18, 2023

Военно-медицинские исследования, том 10, Номер статьи: 19 (2023) Цитировать эту статью

Доступы 1980 г.

1 Цитаты

11 Альтметрика

Подробности о метриках

Недавно была разработана биотехнологическая стратегия маскировки наноносителей с помощью биомембран, таких как мембраны естественных клеток или мембраны, полученные из субклеточных структур. Эта стратегия наделяет скрытые наноматериалы улучшенными межфазными свойствами, превосходным нацеливанием на клетки, потенциалом уклонения от иммунитета и увеличенной продолжительностью системного кровообращения. Здесь мы суммируем последние достижения в производстве и применении наноматериалов, покрытых экзосомальными мембранами. Сначала рассматриваются структура, свойства и способ взаимодействия экзосом с клетками. Далее следует обсуждение типов экзосом и методов их изготовления. Затем мы обсудим применение биомиметических экзосом и мембранных наноносителей в тканевой инженерии, регенеративной медицине, визуализации и лечении нейродегенеративных заболеваний. Наконец, мы оцениваем текущие проблемы, связанные с клинической трансляцией биомиметических экзосомальных нанотранспортных средств с мембранной поверхностью, и оцениваем будущее этой технологии.

Наноматериалы могут быть использованы для диагностики и лечения различных заболеваний человека благодаря их уникальной способности доставлять терапевтические биоактивные молекулы в целевые участки [1,2,3,4]. Стратегии лечения с использованием наноматериалов продемонстрировали повышенную эффективность и безопасность по сравнению с традиционными методами лечения [5,6,7,8,9]. Несмотря на множество потенциальных применений наночастиц (НЧ) в медицине, их клиническое применение ограничено из-за плохой биосовместимости и неспособности преодолевать биологические барьеры. Из-за своей чужеродной природы абиотические наноматериалы быстро выводятся системой мононуклеарных фагоцитов организма, что приводит к короткой продолжительности системного кровообращения и снижению эффективности доставки к целевым участкам [10].

Чтобы обойти эти препятствия, недавние исследования были сосредоточены на маскировке абиотических НЧ мембранами биологических клеток, например, эритроцитов [11], лейкоцитов [12], тромбоцитов [13], стволовых клеток [14] или раковых клеток. [15] для улучшения взаимодействия и биофункциональности in vivo. Это предполагает функционализацию поверхности НЧ клеточной мембраной с помощью нисходящих подходов [12, 16]. Этот многообещающий подход к имитации клеток позволяет НЧ приобретать присущие мембранам клеток-предшественников биологические свойства. Покрывая НЧ естественной клеточной мембраной, можно точно сохранить антигенный профиль и межфазные свойства клетки-предшественника и перенести их на абиотические НЧ [4, 17].

Другая разновидность биомиметических и природных технологий использует мембраны субклеточных структур. В последнее время экзосомальные мембраны вызывают значительный интерес для использования в качестве покрытий из наноматериалов [18, 19]. Экзосомы производятся клетками и имеют оптимальные наноразмерные размеры. Мембраны экзосом более биомиметичны, чем синтетические мембраны, когда они используются для покрытия НЧ. Экстракция мембран из экзосом не требует агрессивных методов, таких как экструзия или обработка ультразвуком, которые часто используются для экстракции клеточных мембран и получения нановезикул. Экзосомы являются отличными межклеточными мессенджерами, оптимизированными для межклеточной коммуникации и взаимодействия [20, 21]. По этим причинам покрытие НЧ мембранами естественно секретируемых экзосом дает много преимуществ по сравнению с использованием естественных клеточных мембран. Эти преимущества включают в себя внутреннюю направленность, клеточно-специфическое поглощение, продолжительное системное кровообращение, повышенную биосовместимость, стабильность и уклонение от иммунитета. НЧ, покрытые экзосомальной мембраной, продемонстрировали впечатляющие результаты, улучшая терапевтическую эффективность и снижая нецелевую токсичность в здоровых тканях (рис. 1) [18, 19, 21].

Наносистемы, покрытые экзосомальными мембранами, являются многообещающими нанотехнологическими инструментами для биомедицинских приложений. Описание биологических преимуществ наносистем, покрытых экзосомальными мембранами, включая внутренние свойства нацеливания на ткани и тканеспецифические особенности накопления, продолжительное кровообращение и повышенную биосовместимость, стабильность и способность уклоняться от иммунитета, а также их применение в биомедицинских условиях.