DOI: https://doi.org/10.3389/jpps.2024.12921
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39114808
تاريخ النشر: 2024-07-24
المؤلف: Rasim Masimov وآخرون
الموضوع الرئيسي: التطورات في توصيل الأدوية عبر الجلد
نظرة عامة
تقدم هذه القسم نظرة عامة على تطبيقات الكيتوزان، وهو بوليمر مستخدم على نطاق واسع في أنظمة توصيل الأدوية، لا سيما في سياق اللقاحات. يسلط الضوء على الأبحاث الواسعة حول الحوامل الجزيئية المعتمدة على الكيتوزان، بما في ذلك النانو جزيئات والميكرو جزيئات، لتوصيل العلاجات واللقاحات بشكل فعال. بالإضافة إلى ذلك، تؤكد المراجعة على دور الكيتوزان كمعزز للقاح، مستفيدة من خصائصه المناعية الجوهرية، وتستكشف أنظمة توصيل غير جزيئية متنوعة مثل الهيدروجيلات الحساسة للحرارة، والإبر الدقيقة، والمركبات. يناقش القسم أيضًا مزايا استخدام الكيتوزان كمواد طلاء لحوامل اللقاحات، مؤكدًا على مساهماته المتعددة في تعزيز فعالية اللقاح.
مقدمة
تصنف مقدمة الورقة اللقاحات إلى ثلاثة أجيال: اللقاحات الكاملة/المعطلة، واللقاحات الخلوية/الفرعية، واللقاحات المعتمدة على الأحماض النووية. اللقاحات الكاملة/المعطلة، على الرغم من قدرتها على إثارة استجابات مناعية قوية، تثير مخاوف تتعلق بالسلامة بسبب إمكانية العودة إلى أشكال مرضية أو ردود فعل تحسسية. اللقاحات الخلوية/الفرعية، المستمدة من مكونات محددة من مسببات الأمراض، تقدم سلامة محسنة وقابلية للتكرار من خلال تقنية الحمض النووي المؤتلف ولكن قد تظهر مناعة أقل. تمثل اللقاحات المعتمدة على الأحماض النووية (DNA أو mRNA) أحدث تقدم، مما يسهل التصنيع السريع والتكيف مع متغيرات مسببات الأمراض، على الرغم من أنها تواجه أيضًا تحديات تتعلق بالمناعة والاستقرار.
تؤكد المراجعة على إمكانيات صياغة الأدوية الحديثة وتقنيات توصيل الأدوية لتعزيز فعالية اللقاح، لا سيما من خلال استخدام أنظمة توصيل متنوعة، بما في ذلك الحوامل البوليمرية، والدهون، وغير العضوية. يتم تسليط الضوء على الكيتوزان، وهو بوليمر حيوي مشتق من الكيتين، لخصائصه الفريدة، مثل الالتصاق المخاطي ونفاذية الخلايا، مما يجعله مرشحًا واعدًا لتوصيل اللقاحات. تركز الورقة على دور الكيتوزان كمعزز للقاح، وتطبيقه في أنظمة توصيل غير جزيئية، واستخدامه كمواد طلاء، ملخصة الأبحاث ذات الصلة من السنوات الخمس عشرة الماضية لمعالجة التحديات المعاصرة في تطوير اللقاحات.
مناقشة
تسلط قسم المناقشة في الورقة البحثية الضوء على التأثيرات المناعية للكيتوزان وإمكاناته كمعزز للقاح. لا يعمل الكيتوزان فقط كحامل لتوصيل اللقاح، بل يحفز أيضًا الاستجابات المناعية من خلال تحفيز الإجهاد الميتوكوندري، مما يؤدي إلى إطلاق الحمض النووي الميتوكوندري (mtDNA) الذي ينشط مسار سينثاز السيكلين-دي-جي إم بي-أم بي (cGAS). تؤدي هذه التنشيط إلى إنتاج نوع I من الإنترفيرونات (IFNs)، والتي تعتبر حاسمة لتوليد استجابات مناعية موجهة نحو Th1، الضرورية لمكافحة العدوى الفيروسية. أظهرت الدراسات أن الكيتوزان يعزز كل من المناعة الخلوية والمناعة المصلية، كما يتضح من زيادة عيار الأجسام المضادة وتكاثر خلايا CD4+ T في نماذج الفئران. علاوة على ذلك، أظهر الكيتوزان فعالية كمعزز في تركيبات لقاحات متنوعة، بما في ذلك لقاحات فيروس شلل الأطفال المعطلة ولقاحات H5N1 الفرعية، مما يعزز استجابة مناعية مختلطة Th1/Th2 تكون مفيدة للحماية الشاملة ضد مسببات الأمراض.
بالإضافة إلى ذلك، يناقش القسم فعالية الحوامل الجزيئية المعتمدة على الكيتوزان في التغلب على التحديات المرتبطة بتوصيل اللقاحات. تظهر نانو جزيئات الكيتوزان كفاءة عالية في احتواء المستضدات والمعززات، مما يحمي سلامتها ويعزز الاستجابات المناعية. هذه النانو جزيئات فعالة بشكل خاص لكل من اللقاحات الفرعية واللقاحات المعتمدة على الأحماض النووية بسبب قدرتها على التفاعل مع أغشية الخلايا، مما يسهل امتصاص الخلايا. تؤكد الورقة على الحاجة إلى تحسين أنظمة توصيل اللقاحات التي تلبي توقعات محددة، مثل سعة تحميل عالية، وفعالية في النقل، واستقرار تحت ظروف متنوعة. بشكل عام، يتم وضع الكيتوزان ومشتقاته كمرشحين واعدين لتطوير اللقاحات، لا سيما لطرق الإدارة الصعبة مثل التوصيل عبر الأنف والفم، مما يستدعي مزيدًا من التحقيق في آلياتها وتطبيقاتها.
DOI: https://doi.org/10.3389/jpps.2024.12921
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39114808
Publication Date: 2024-07-24
Author(s): Rasim Masimov et al.
Primary Topic: Advancements in Transdermal Drug Delivery
Overview
This section provides an overview of the applications of chitosan, a widely utilized polymer in drug delivery systems, particularly in the context of vaccines. It highlights the extensive research on chitosan-based particulate carriers, including nanoparticles and microparticles, for the effective delivery of therapeutics and vaccines. Additionally, the review emphasizes chitosan’s role as a vaccine adjuvant, leveraging its intrinsic immunogenic properties, and explores various non-particulate delivery systems such as thermosensitive hydrogels, microneedles, and conjugates. The section also discusses the advantages of using chitosan as a coating material for vaccine carriers, underscoring its multifaceted contributions to enhancing vaccine efficacy.
Introduction
The introduction of the paper categorizes vaccines into three generations: whole/inactivated, acellular/subunit, and nucleic acid-based vaccines. Whole/inactivated vaccines, while capable of eliciting strong immune responses, pose safety concerns due to potential reversion to pathogenic forms or allergic reactions. Acellular/subunit vaccines, derived from specific components of pathogens, offer improved safety and reproducibility through recombinant DNA technology but may exhibit lower immunogenicity. Nucleic acid-based vaccines (DNA or mRNA) represent the latest advancement, facilitating rapid manufacturing and adaptability to pathogen variants, though they also face challenges related to immunogenicity and stability.
The review emphasizes the potential of modern pharmaceutical formulation and drug delivery technologies to enhance vaccine efficacy, particularly through the use of various delivery systems, including polymeric, lipidic, and inorganic carriers. Chitosan, a biopolymer derived from chitin, is highlighted for its unique properties, such as mucoadhesiveness and cell permeability, which make it a promising candidate for vaccine delivery. The paper focuses on chitosan’s role as a vaccine adjuvant, its application in non-particulate delivery systems, and its use as a coating material, summarizing relevant research from the past 15 years to address contemporary challenges in vaccine development.
Discussion
The discussion section of the research paper highlights the immunomodulatory effects of chitosan and its potential as a vaccine adjuvant. Chitosan not only serves as a carrier for vaccine delivery but also triggers immune responses by inducing mitochondrial stress, leading to the release of mitochondrial DNA (mtDNA) that activates the cyclic-di-GMP-AMP synthase (cGAS) pathway. This activation results in the production of type I interferons (IFNs), which are crucial for generating Th1-biased immune responses, essential for combating viral infections. Studies have shown that chitosan enhances both cellular and humoral immunity, as evidenced by increased antibody titers and CD4+ T cell proliferation in mouse models. Furthermore, chitosan has demonstrated efficacy as an adjuvant in various vaccine formulations, including inactivated poliovirus and H5N1 subunit vaccines, promoting a mixed Th1/Th2 immune response that is beneficial for comprehensive protection against pathogens.
Additionally, the section discusses the effectiveness of chitosan-based particulate carriers in overcoming challenges associated with vaccine delivery. Chitosan nanoparticles exhibit high encapsulation efficiency for antigens and adjuvants, protecting their integrity and enhancing immune responses. These nanoparticles are particularly effective for both subunit and nucleic acid-based vaccines due to their ability to interact with cell membranes, facilitating cellular uptake. The paper emphasizes the need for improved vaccine delivery systems that meet specific expectations, such as high loading capacity, efficient transfection, and stability under various conditions. Overall, chitosan and its derivatives are positioned as promising candidates for vaccine development, particularly for challenging administration routes like intranasal and oral delivery, warranting further investigation into their mechanisms and applications.