Biyomedikal Uygulamalar için Mikro ve Nanojeller

Özet

Doğal ve sentetik polimerlerden geliştirilen mikro ve nano hidrojeller, yüksek yüzey alanı, yüksek derecede şişme, yüksek aktif madde yükleme kapasiteleri, yumuşaklık esneklik ve doğal dokulara benzerlikleri nedeniyle bilimsel ve endüstriyel alanda büyük ilgi görmüştür. Özellikle, biyouyumlu, toksik olmayan ve biyobozunur mikro/nano taşıyıcıların uygulamaya özgü tasarım ve fonksiyonelleştirilebilme olanakları, doku mühendisliği, biyo görüntüleme ve ilaç taşıma/teslim uygulamaları gibi çeşitli biyomedikal uygulamalar için mükemmel bir fizibilite sunmaktadır. Bununla birlikte, bu platformların in vivo ortamlardaki biyolojik bariyerleri aşabilmesi ve klinik uygulamalarda kullanıma girebilmesi için rasyonel tasarım ve işlevselleştirme stratejileri gerekmektedir. İlk olarak, ideal bir taşıyıcı biyo-uyumlu olmalı ve bağışıklık sisteminin eliminasyonundan kaçabilmeli, özellikle de istenen bölgeleri hedeflemeli ve ortam koşullarına duyarlı olarak terapötik yükü sürdürülebilir bir şekilde salabilmelidir. Mikro/nano materyal tasarımında küçük sorunlara rağmen klinik kullanıma giren birkaç başarılı formülasyon mevcuttur ve bu taşıyıcıların çoğu, tüm biyolojik kriterler için henüz tam bir başarı sağlayamamışlardır. Bu derlemede, mikro ve nanojellerin tasarım ve işlevselleştirme stratejileri özetlenerek mikro- ve nanojellerin biyomedikal uygulamalarındaki son gelişmeler, ilaç ve biyomolekül salım uygulamalarına ağırlık vererek özetlenmiştir.

Abstract

Micro and nano hydrogels developed from natural and synthetic polymers have garnered great deal of attention in scientific and industrial realms due to their higher surface area, degree of swelling and active material loading capacity,softness and flexibility, as well as their similarity to natural tissues. Particularly, biocompatible, non-toxic, and biodegradable micro/nano vehicles with tailor made design and functionalization facilitates their use with excellent feasibility for a variety of biomedical applications such as tissue engineering, bioimaging and drug delivery. However, these platforms requirerational design and functionalization strategies to cope with barriers of in vivo environment to pass into clinical use. Firstly,an ideal carrier should be biocompatible, and capable of evasion from immune elimination, specifically target at desiredsites and sustainably release the therapeutic cargo in response to microenvironment conditions. Despite the few setbacksin micro/nano vehicle design and several successful formulations translated to clinical use and majority of the carries areyet to achieve complete success for all biological criteria. In this review, design and functionalization strategies of micro andnanogels have been summarized. Also, the recent progress in biomedical applications of microgels and nanogels have beenoutlined with a primary focus placed on drug and biomolecule delivery applications.