DOI: https://doi.org/10.2147/nsa.s441324
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38314401
تاريخ النشر: 2024-01-01
المؤلف: Yenni Puspita Tanjung وآخرون
الموضوع الرئيسي: البروتينات في نظم الغذاء
نظرة عامة
تسلط الأبحاث الضوء على الاهتمام المتزايد بجزيئات النانو القائمة على البروتين كنظم توصيل للأدوية، مع التأكيد على عدم سميتها، وقابليتها للتحلل البيولوجي، وقدرتها الممتازة على ربط الأدوية. تم تحديد بروتينات رئيسية مثل الألبومين البيضوي (OVA)، والألبومين البشري (HSA)، والألبومين البقري (BSA) كمرشحين مناسبين لتخليق جزيئات النانو. تركز الدراسة على طريقة إزالة المذيب، وهي التقنية الأكثر استخدامًا لتخليق جزيئات النانو من BSA، وتفحص ظروف تجريبية مختلفة تؤثر على خصائصها الفيزيائية والكيميائية.
تشير النتائج إلى أن عوامل مثل تركيز BSA، ونسبة الدواء إلى BSA، ودرجة حموضة محلول BSA، وتركيز الدواء، ونسبة المذيب إلى غير المذيب، واختيار عامل إزالة المذيب وموصل الروابط تؤثر بشكل كبير على خصائص جزيئات النانو. تهدف الدراسة إلى وضع شروط تجريبية مثلى لتعزيز الخصائص الفيزيائية والكيميائية لجزيئات النانو من BSA، مع الاعتراف أيضًا بالحاجة إلى مزيد من البحث لاستكشاف معلمات إضافية يمكن أن تحسن إنتاج جزيئات النانو.
مقدمة
في السنوات الأخيرة، تقدمت تكنولوجيا النانو، وخاصة تطبيق جزيئات النانو، بشكل كبير في العمليات العلاجية، مما أدى إلى تعزيز فعالية الأدوية، وتقليل الآثار الجانبية، وأنظمة توصيل مستهدفة. جزيئات النانو، التي هي جزيئات غروانية تتراوح من 10 إلى 1000 نانومتر، يمكن أن تُشتق من ماكرومولات صناعية أو طبيعية ويجب أن تظهر توافق حيوي وقابلية للتحلل البيولوجي. من بين هذه الجزيئات، جزيئات النانو القائمة على البروتين، وخاصة تلك التي تستخدم الألبومين، قد حظيت باهتمام كبير بسبب خصائصها المواتية مثل عدم السمية، وارتفاع قدرة ربط الأدوية، وسهولة التصنيع. يهدف تصميم هذه الجزيئات إلى تحسين معلمات مثل حجم الجزيئات وخصائص السطح لضمان توصيل فعال للأدوية وإطلاقها في المواقع المستهدفة.
يعمل الألبومين، بفضل ميزاته الهيكلية الفريدة ومجموعاته الوظيفية، كحامل ممتاز للأدوية، مما يسهل نقل مختلف العوامل العلاجية مع تقليل السمية والتكاليف. تعزز الربط القابل للعكس للألبومين مع الأدوية الكارهة للماء من فائدته في تطبيقات توصيل الأدوية. تم استكشاف أشكال مختلفة من الألبومين، بما في ذلك الألبومين البشري (HSA) والألبومين البقري (BSA)، للتطبيقات الطبية الحيوية، حيث تعتبر طريقة إزالة المذيب التقنية الأكثر شيوعًا لتخليق جزيئات النانو من BSA. تهدف هذه الدراسة إلى تقديم نظرة شاملة على أنواع الألبومين وطرق التخليق لجزيئات النانو، مع التركيز بشكل خاص على طريقة إزالة المذيب والعوامل المؤثرة في عملية التخليق، مثل درجة الحموضة وتركيز BSA.
طرق
في هذا القسم، يوضح المؤلفون المنهجية المستخدمة في مراجعتهم لجزيئات النانو من الألبومين البقري (BSA) المنتجة عبر طريقة إزالة المذيب. تم إجراء بحث شامل عبر عدة قواعد بيانات إلكترونية، بما في ذلك PubMed وScopus وGoogle Scholar، مع التركيز على المقالات المنشورة خلال العقد الماضي. استخدم البحث كلمات مفتاحية محددة تتعلق بتخليق وإنتاج جزيئات النانو من BSA من خلال طريقة إزالة المذيب.
تم تحديد معايير الإدراج بدقة، مما يسمح فقط بالدراسات التي تناولت مباشرة طريقة إزالة المذيب لجزيئات النانو من BSA. تم استبعاد المقالات مثل أوراق المراجعة، والدراسات التي لا تتضمن BSA، وتلك التي وصفت التخليق دون تحسين، والتحسين الذي تم عبر البرمجيات، والأساليب الأخرى غير إزالة المذيب. تم تقديم مخطط انسيابي يوضح عملية البحث في الأدبيات في الشكل 1، والذي يلخص بصريًا معايير الاختيار والمقالات الناتجة المدرجة في المراجعة.
مناقشة
في قسم المناقشة من ورقة البحث، يستكشف المؤلفون خصائص وتطبيقات أنواع مختلفة من الألبومين، وخاصة الألبومين البقري (BSA)، والألبومين البشري (HSA)، والألبومين البيضوي (OVA). يُفضل BSA في الأبحاث بسبب فعاليته من حيث التكلفة وسهولة تنقيته، بينما يُفضل HSA لاستقراره وقدرته على منع الفقدان المرتبط بالألبومين من مصل الحيوان. يتم تسليط الضوء على OVA لخصائصه الوظيفية في تطبيقات الغذاء، مثل الرغوة وتشكيل الهلام. يتم الإشارة إلى التشابهات الهيكلية بين BSA وHSA، مع حوالي 76% من هوية التسلسل، خاصة في مجالاتهم الحلزونية ألفا ومواقع الربط، والتي تعتبر حاسمة لأنظمة توصيل الأدوية.
تُصنف طرق تخليق جزيئات النانو من الألبومين إلى طرق فيزيائية وكيميائية، مع التأكيد على إزالة المذيب لبساطتها وفعاليتها في احتواء الأدوية الكارهة للماء. يوضح المؤلفون تقنيات التخليق المختلفة، بما في ذلك الاستحلاب، والتجمع الذاتي، والتجليد الحراري، وتكنولوجيا NAB، كل منها مع مزايا وقيود مميزة. يتم مناقشة العوامل المؤثرة في عملية التخليق، مثل تركيز BSA ودرجة الحموضة، مع تسليط الضوء على تأثيرها على حجم جزيئات النانو، والاستقرار، وقدرة تحميل الدواء. تؤكد النتائج على إمكانيات جزيئات النانو من الألبومين في تطبيقات توصيل الأدوية، وخاصة في علم الأورام، حيث يمكن أن تعزز خصائصها الفريدة الفعالية العلاجية مع تقليل السمية.
DOI: https://doi.org/10.2147/nsa.s441324
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38314401
Publication Date: 2024-01-01
Author(s): Yenni Puspita Tanjung et al.
Primary Topic: Proteins in Food Systems
Overview
The research highlights the growing interest in protein-based nanoparticles as drug delivery systems, emphasizing their nontoxicity, biodegradability, and excellent drug binding capacity. Key proteins such as ovalbumin (OVA), human serum albumin (HSA), and bovine serum albumin (BSA) are identified as suitable candidates for nanoparticle synthesis. The study focuses on the desolvation method, which is the most commonly employed technique for synthesizing BSA nanoparticles, and examines various experimental conditions that influence their physicochemical properties.
The findings indicate that factors such as BSA concentration, drug-to-BSA ratio, pH of the BSA solution, drug concentration, solvent-to-non-solvent ratio, and the choice of desolvating agent and crosslinker significantly affect the characteristics of the nanoparticles. The study aims to establish optimal experimental conditions to enhance the physicochemical properties of BSA nanoparticles, while also acknowledging the need for further research to explore additional parameters that could improve nanoparticle production.
Introduction
In recent years, nanotechnology, particularly the application of nanoparticles, has significantly advanced therapeutic processes, leading to enhanced drug efficacy, reduced side effects, and targeted delivery systems. Nanoparticles, which are colloidal particles ranging from 10 to 1000 nm, can be derived from synthetic or natural macromolecules and must exhibit biocompatibility and biodegradability. Among these, protein-based nanoparticles, particularly those utilizing albumin, have garnered considerable attention due to their favorable properties such as nontoxicity, high drug binding capacity, and ease of manufacturing. The design of these nanoparticles aims to optimize parameters like particle size and surface characteristics to ensure effective drug delivery and release at targeted sites.
Albumin, with its unique structural features and functional groups, serves as an excellent drug carrier, facilitating the transport of various therapeutic agents while minimizing toxicity and costs. The reversible binding of albumin to hydrophobic drugs enhances its utility in drug delivery applications. Various forms of albumin, including human serum albumin (HSA) and bovine serum albumin (BSA), have been explored for biomedical applications, with the desolvation method being the most prevalent technique for synthesizing BSA nanoparticles. This study aims to provide a comprehensive overview of albumin types and the synthesis methods for nanoparticles, particularly focusing on the desolvation method and the factors influencing the synthesis process, such as pH and the concentration of BSA.
Methods
In this section, the authors detail the methodology employed for their review of Bovine Serum Albumin (BSA) nanoparticles produced via the desolvation method. A comprehensive search was conducted across several electronic databases, including PubMed, Scopus, and Google Scholar, focusing on articles published within the last decade. The search utilized specific keywords related to the synthesis and production of BSA nanoparticles through the desolvation method.
The inclusion criteria were strictly defined, allowing only studies that directly addressed the desolvation method for BSA nanoparticles. Excluded from the review were articles such as review papers, studies not involving BSA, those that described synthesis without optimization, optimization conducted via software, and methods other than desolvation. A flowchart illustrating the literature search process is provided in Figure 1, which visually summarizes the selection criteria and the resulting articles included in the review.
Discussion
In the discussion section of the research paper, the authors explore the characteristics and applications of various types of albumin, specifically Bovine Serum Albumin (BSA), Human Serum Albumin (HSA), and Ovalbumin (OVA). BSA is favored in research due to its cost-effectiveness and ease of purification, while HSA is preferred for its stability and ability to prevent losses associated with animal serum albumin. OVA is highlighted for its functional properties in food applications, such as foaming and gel formation. The structural similarities between BSA and HSA, with approximately 76% sequence identity, are noted, particularly in their alpha-helical domains and binding sites, which are crucial for drug delivery systems.
The synthesis methods for albumin nanoparticles are categorized into physical and chemical approaches, with desolvation being emphasized for its simplicity and effectiveness in encapsulating hydrophobic drugs. The authors detail various synthesis techniques, including emulsification, self-assembly, thermal gelation, and NAB technology, each with distinct advantages and limitations. Factors influencing the synthesis process, such as BSA concentration and pH, are discussed, highlighting their impact on nanoparticle size, stability, and drug loading capacity. The findings underscore the potential of albumin nanoparticles in drug delivery applications, particularly in oncology, where their unique properties can enhance therapeutic efficacy while minimizing toxicity.