Гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) препятствует проникновению инородных веществ из крови во внеклеточную жидкость головного мозга. Некоторые препараты, которые проникают через ГЭБ, подвергаются риску, и только недостаточное их количество достигает тканей-мишеней. Системы на основе наночастиц предоставляют прекрасную возможность преодолеть проблемы, связанные с введением лекарств через интраназальный путь.

Ученые недавно рассмотрели исследовательские статьи, связанные с применением неорганических наночастиц для доставки лекарств в мозг интраназальным путем. Этот обзор доступен в  Applied Materials Today .

Роль гематоэнцефалического барьера в центральной нервной системе

ГЭБ и спинномозговая жидкость отделяют центральную нервную систему от системного кровообращения. Кроме того, он поддерживает гомеостаз и защищает мозг от внешних повреждений. У здорового человека ГЭБ обеспечивает правильное функционирование головного мозга, предотвращая влияние внешних материалов крови на внеклеточную жидкость мозга.

ГЭБ состоит из монослоя тесно связанных эндотелиальных капиллярных клеток, что обеспечивает избирательное проникновение гормонов и питательных веществ. Кроме того, эта мембрана также препятствует проникновению токсинов, патогенов и инородных тел, таких как лекарства. ГЭБ препятствует проникновению больших и малых молекул; однако он позволяет проходить более мелким и высоко липофильным веществам.

Соединения, присутствующие в пероральных или системных препаратах, должны сначала пройти через ГЭБ, чтобы достичь ЦНС. Лекарства попадают в мозг посредством таких механизмов, как пассивная диффузия и активный транспорт. ГЭБ содержит специфические транспортные белки и рецепторы, которые обеспечивают проникновение основных веществ, таких как рецептор инсулина, переносчик глюкозы GLUT1 и рецептор трансферрина TfR. Присутствие транспортеров оттока на эндотелиальных клетках ограничивает поглощение нескольких молекул в головной мозг и вынуждает лекарства повторно поступать в системный кровоток.

Для лечения заболеваний ЦНС (например, рассеянного склероза, болезни Альцгеймера, болезни Паркинсона, нейроцистицеркоза и менингита) оптимальная концентрация препарата должна достигать головного мозга. Расстройства ЦНС связаны с широким спектром патологических симптомов, обусловленных нарушением функций нервной системы и повреждением нервных структур. Некоторые препараты, используемые для лечения расстройств ЦНС, связаны с побочными эффектами, которые негативно влияют на качество жизни пациентов.

Преимущества и проблемы интраназального введения лекарственных средств

Полость носа делится на три отдела: дыхательную, вестибулярную и обонятельную. Интраназальный (ИН) путь введения лекарств является эффективным методом достижения высоких уровней лекарств в головном мозге. Поэтому он считается альтернативным путем введения лекарств.  

Полость носа представляет собой минимально инвазивный путь доставки лекарств с быстрым действием. Обонятельная область носовой полости обеспечивает прямой доступ к головному мозгу. Кроме того, полость ИН содержит микроциркуляторное русло высокой плотности, что связано с всасыванием и распределением лекарств.

Доставка лекарств через интраназальный путь помогает уменьшить системные побочные эффекты. Этот путь также позволяет избежать проблем, связанных с разложением лекарств в желудочно-кишечном тракте. Путь IN может обеспечить прямую доставку лекарства через сенсорный нейрональный путь или непрямую доставку через прохождение через ГЭБ из системного кровообращения.

Некоторые из проблем, связанных с назальными препаратами, включают небольшой объем препарата, который можно вводить в нос, а также наличие слоя слизи и местных ферментов, которые могут инактивировать лекарства или минимизировать их абсорбцию. Слой слизистой оболочки носа в сочетании с движением ресничек может ограничивать время удерживания дозы лекарства и препятствовать движению молекул лекарства по направлению к ЦНС.  

Назальная система доставки лекарств на основе наночастиц

Системы доставки лекарств на основе наночастиц оказались многообещающими инструментами для доставки и накопления терапевтических агентов в ЦНС за счет повышения проницаемости через обонятельную область. Их уникальный характерный размер и функции, такие как реакционная способность, сила, площадь поверхности и растворимость, помогают пересечь ГЭБ.

Ключевым фактором, который необходимо контролировать в составах ИН, является размер систем на основе наночастиц, поскольку он влияет на загрузку лекарственного средства, высвобождение, стабильность и нацеливание на ЦНС. Размер наночастиц также влияет на фармакокинетику наноносителей, включая абсорбцию, время циркуляции и биораспределение. Небольшой размер частиц с большей площадью поверхности способствует повышенной растворимости лекарственного средства, более сильному взаимодействию со слизистой оболочкой и лучшему проникновению, чем раствор лекарственного средства.

Поверхностный заряд наноносителя также влияет на действие препарата после интраназального введения. Положительные дзета-потенциалы обеспечивают лучшее взаимодействие с отрицательно заряженными остатками муцина и способствуют лучшему удержанию нанопрепаратов в слизистой оболочке носа в течение более длительного периода. Нанопрепараты на основе ИН показали лучшее поглощение, проницаемость и абсорбцию лекарства в обонятельной области и способствовали накоплению в ЦНС. 

Белки с рецепторами в обонятельной области (например, лектины) считаются золотым стандартом для активного нацеливания на мозг. Следовательно, включение других стратегий, таких как добавление мукоадгезивных агентов, в системы на основе наночастиц способствует более высокой степени селективной доставки лекарств в мозг.

Биоразлагаемые и биосовместимые полимерные наночастицы, такие как поли(капролактон) (PCL), поли(молочная кислота) (PLA), наноносители на основе липидов, нановезикулярные частицы, наночастицы золота, магнитные наночастицы и наночастицы диоксида кремния, связаны с ИН доставкой лекарств к ЦНС.