نانوذرات هیدروژل در دارورسانی

هیدروژل‏ ها شبکه‏های سه‏ بعدی آبدوست و دارای اتصالات عرضی هستند که در تماس با آب متورم می‏شوند اما حل نمی‏گردند. این ترکیبات می‏توانند اشکال فیزیکی مختلفی شامل ورقه، میکروذره، نانوذره، ساختار پوششی و فیلم داشته باشند. به دلیل همین تنوع ساختار، هیدروژل‏ها به طور متداول در زمینه‏ های گوناگون پژوهشی نظیر زیست‏حسگرها، مهندسی بافت، جداسازی مولکول‏های زیستی یا سلول‏ها و تنظیم چسبندگی زیستی مواد مورد استفاده قرار می‏گیرند. موادی که دارای ساختار هیدروژل نانوذره‏ای هستند ویژگی‏ هایی را که هیدروژل‏ها و نانوذرات هر یک به طور جداگانه دارا می‏باشند، به طور همزمان نشان می‏دهند. نانوذرات هیدروژل کاربردهای گسترده‏ای دارند که یکی از مهم‏ترین آنها هدف‏درمانی سلولی است. این ساختارها همچنین برای آزادسازی کنترل شده‏ی پروتئین‏ هایی مانند لیزوزیم، آلبومین و ایمونوگلوبولین نیز مورد استفاده قرار گرفته‏ اند.  

هیدروژل‏ها شبکه‏ های بسپاری با پیکربندی سه‏بعدی هستند که قادر به جذب مقدار زیادی آب یا مایعات زیستی می‏باشند. تمایل این ترکیبات به جذب آب به دلیل حضور گروه‏های آبدوست نظیر -OH، -CONH-،
CONH₂ - و SO₃H - در بسپارهایی است که ساختار هیدروژل را تشکیل می‏دهند. بسته به ماهیت محیط آبی و ساختار بسپار، ژل با نسبت‏های مختلفی آبدار می‏شود که گاه این میزان به بیش از نود درصد وزنی بسپار می‏رسد. محتوای آبی هیدروژل‏ها نقش مهمی در تعیین ویژگی‏های کلی شبکه‏ی بسپاری ایفا می‏کند. بر این اساس در مقایسه با شبکه‏های بسپاری آبگریز، هیدروژل‏های آبدوست خصوصیات متمایزی از خود نشان می‏دهند. همچنین شرایط تهیه‏ی هیدروژل‏ها نیز به طور قابل ملاحظه‏ای ملایمتر است و علاوه بر تشکیل ژل در دمای محیط، به ندرت از حلال‏های آلی در فرآیند تولید آنها استفاده می‏شود. هیدروژل‏ها به ویژه انواعی که در دارورسانی و اهداف پزشکی زیستی مورد استفاده قرار می‏گیرند، باید زیست‏سازگاری و زیست تخریب‏پذیری قابل قبولی داشته باشند [1].

ساختار شبکه هیدروژل‏ها می‏تواند ماکرومتخلخل (macroporous)، میکرومتخلخل (microporous) یا غیر متخلخل (nonporous) باشد. هیدروژل‏های ماکرومتخلخل منافذ بزرگی در ابعاد 0.1 تا 1 میکرومتر دارند. این هیدروژل‏ها داروی به دام افتاده درون خلل و فرج خود را از طریق مکانیسمی که بستگی به ضریب پخش دارو دارد آزاد می‏کنند. هیدروژل‏های میکرومتخلخل منافذ کوچکی در محدوده‏ی 10 تا 100 نانومتر دارند و داروی داخل آنها از طریق فرآیندهای انتشار و جریان همرفت مولکولی آزاد می‏شود. هیدروژل‏های غیر متخلخل ساختارهای غربال‏مانند در ابعاد درشت‏مولکول محسوب می‏شوند که منافذ آنها 1 تا 10 نانومتر است و از طریق ایجاد اتصالات عرضی در زنجیره‏ های تکپار (monomer) تشکیل می‏گردند. در این ساختارها آزادسازی دارو فقط از طریق مکانیسم انتشار صورت می‏گیرد [2].

2- طبقه‏ بندی هیدروژل‏ ها
به طور کلی هیدروژل ار)، ساختار فیزیکی (بی‏شکل (amorphous)، شبه بلوری، دارای پیوند هیدروژنی، ابرمولکول و هیدروکلوئیدی) و پاسخ‏دهی به محرک‏های محیطی (pH، قدرت یونی، دما، تابش الکترومغناطیس و غیره) طبقه‏بندی می‏شوند. بسپارهایی که به طور متداول در تهیه‏ ی هیدروژل‏های دارای کاربردهای دارویی و زیستی مورد استفاده قرار می‏گیرند، منشا طبیعی یا سنتزی دارند [1و3].


3- سیستم‏ های هیدروژل با آزادسازی کنترل شده

سیستم‏های دارورسانی مبتنی بر هیدروژل به دو گروه عمده تقسیم می‏شوند: 1) سیستم‏های دارای کنترل زمانی و 2) سیستم‏ های آزادسازی به واسطه‏ ی حضور یک محرک. به گروه دوم نام‏های دیگری نظیر حساس به محرک، پاسخ دهنده به محرک، حساس به محیط، پاسخ دهنده به محیط یا به‏طور کلی سیستم‏ های هیدروژل پاسخ دهنده نیز اطلاق می‏شود. با وجود توجه زیادی که به سیستم‏ های دارورسانی نوین بر مبنای هیدروژل‏ های حساس به محیط معطوف شده است، این سیستم ‏ها معایب خاص خود را دارند. مهم‏ترین نقطه ضعف هیدروژل‏ های حساس به محرک، زمان پاسخ آهسته‏ی آنها است. سیستم‏های هیدروژل حساس به محیط که به عنوان سیستم‏ های هوشمند نیز شناخته می‏شوند، خود به سه زیرشاخه تقسیم می‏گردند: 1) سیستم‏های آزادسازی با محرک فیزیکی، 2) سیستم‏ های آزادسازی با محرک شیمیایی و 3) سیستم‏های آزادسازی با سایر محرک‏ها. دما، جریان الکتریسیته، نور، فشار، صوت و میدان مغناطیسی از جمله محرک ‏های فیزیکی هستند در حالی که pH، ترکیب حلال، یون‏ها و برهمکنش‏های ویژه‏ای که به شناسایی مولکول‏ها می‏ انجامند از محرک‏ های شیمیایی محسوب می‏شوند [1]. شکل 1 رفتار متورم شدن- جمع شدن هیدروژل‏ های حساس به محیط را نشان می‏دهد.

شکل 1- نمایش رفتار متورم شدن- جمع شدن هیدروژل‏های حساس به محیط [3]

4- نانوذرات هیدروژل (نانوژل)
به عنوان خانواده‏ای از ذرات نانومقیاس، مطالعات بسیاری در زمینه‏ی دارورسانی با نانوذرات هیدروژل که نانوژل نیز خوانده می‏شوند صورت گرفته است. موادی که دارای ساختار هیدروژل نانوذره‏ای هستند ویژگی‏هایی را که هیدروژل‏ها و نانوذرات هر یک به طور جداگانه دارا می‏باشند، به طور همزمان نشان می‏دهند. از این رو می‏توان از آبدوستی، انعطاف‏پذیری، تطبیق‏پذیری، میزان زیاد جذب آب و زیست‏سازگاری این ذرات و همه‏ی مزایای نانوذرات به ویژه طول عمر زیاد در چرخه‏ی مورد استفاده و امکان کاربرد روی سایت هدف به صورت فعال یا غیر فعال بهره گرفت [1]. روش‏های مختلفی برای تهیه‏ی نانوذرات هیدروژل مورد استفاده قرار گرفته است که از آن میان می‏توان به بسپارسازی امولسیونی، بسپارسازی بین سطحی، تبخیر حلال، ته‏نشینی حلال، نانورسوب‏گیری، انحلال بسپارهای طبیعی و امولسیون‏سازی- پخش اشاره کرد [4]. در کنار بسپارهای سنتزی متداول، پژوهش‏های گسترده‏ای روی تهیه‏ی نانوذرات با استفاده از بسپارهای آبدوست طبیعی متمرکز شده است. در ادامه به بررسی انواع نانوذرات هیدروژل بر اساس نوع مواد بسپاری بکار رفته در تهیه‏ی آنها خواهیم پرداخت.

1-4- نانوذرات هیدروژل بر پایه‏ کیتوزان
کیتوزان فرم استیل‏زدایی شده‏ کیتین که پلی‏ساکارید موجود در پوسته سخت‏ پوستان است می‏باشد. کیتوزان در آب محلول و دارای بار مثبت است و این ویژگی از نقطه نظر تکنیکی اهمیت بسیاری دارد چراکه بسپار را قادر می‏سازد تا با بسپارهای دارای بار منفی، درشت‏مولکول‏ها و حتی با برخی پلی‏ آنیون‏ها در محیط آبی برهمکنش داشته باشد. از این برهمکنش‏ها و حالت‏های گذار محلول-ژل ایجاد شده برای اهداف نانوکپسوله کردن استفاده می‏شود. از سوی دیگر کیتوزان امکان چسبیدن به سطوح مخاطی درون بدن را دارد و این سبب می‏گردد تا در دارورسانی مخاطی مورد توجه قرار گیرد. علاوه بر این خصوصیات، زیست‏سازگاری و سمیت کم کیتوزان باعث شده است تا از آن برای انتقال ترکیبات درشت‏مولکول نظیر پپتیدها، پروتئین ‏ها، آنتی‏ژن‏ ها، الیگونوکلئوتیدها و ژن‏ها بهره ‏برداری شود.

• نانوذرات مبتنی بر کیتوزان با اتصالات عرضی کووالانسی
نخستین کارها روی نانوساختارهای مبتنی بر کیتوزان مربوط به ایجاد اتصالات عرضی شیمیایی بین زنجیره‏های بسپار است. بر این اساس نانوکره‏های کیتوزان که حامل داروی ضد سرطان 5-فلوئورو اوراسیل بودند سنتز شدند. برای تهیه‏ی این نانوکره‏ها از گلوتارآلدهید به عنوان عامل ایجاد کننده‏ی اتصالات عرضی بین گروه‏های آمینو در کیتوزان استفاده شد. از آنجا که مشتقات 5-فلوئورو اوراسیل خود دارای گروه آمین انتهایی هستند، افزودن گلوتارآلدهید سبب اتصال دارو به بسپار و عدم تحرک دارو به جای کپسوله شدن آن می‏گردد.

• نانوذرات مبتنی بر کیتوزان با اتصالات عرضی یونی
همان‏طور که اشاره شد از ماهیت کاتیونی کیتوزان به خوبی برای توسعه‏ی سامانه‏های دارورسان بهره‏برداری شده است. علاوه بر تشکیل کمپلکس با بسپارهای دارای بار منفی، یک ویژگی جالب کیتوزان توانایی آن در ایجاد ژل در تماس با برخی پلی‏آنیون‏ها است. این فرایند که انعقاد یونوتروپیک (ionotropic gelation) نامیده می‏شود به دلیل تشکیل اتصالات عرضی بین زنجیره‏های بسپار (inter crosslinking) و درون آنها (intra crosslinking) روی می‏دهد. از نانوذرات کیتوزان که از انعقاد یونوتروپیک کیتوزان با تری پلی‏فسفات به وجود آمده‏اند برای کپسوله کردن دارو استفاده می‏شود. به عنوان مثال نانوذرات کیتوزان با اندازه‏ی nm 400-300 برای انتقال انسولین مورد استفاده قرار گرفته‏اند [1].

2-4- نانوذرات هیدروژل بر پایه آلژینات
آلژینیک اسید یک بسپار زیستی آنیونی است که ویژگی‏هایی مانند انحلال‏ پذیری زیاد در محیط آبی، تمایل به تشکیل ژل در شرایط مناسب و تخلخل زیاد ژل حاصل، زیست‏ سازگاری و عدم سمیت دارد. به‏ طور کلی ایجاد اتصالات عرضی و به دنبال آن تشکیل شبکه‏های بسپاری با افزودن یون مخالف (counter ion) به آلژینات منجر به تولید حامل‏های دارورسان با ساختار نانوذرات هیدروژل می‏ گردد. گرچه هر گونه‏ کاتیونی می‏تواند واکنش را آغاز نماید اما بیشتر پژوهشگران ترجیح می‏دهند از کلسیم کلرید استفاده کنند. نخستین حامل دارویی که از سدیم آلژینات ساخته شد دارای گستره‏ی اندازه ذرات وسیعی  (850-250) نانو متر بود. از آنجا که گستره‏ی اندازه‏ی نانوذرات آلژینات به میزان زیادی وابسته به ترتیب افزودن یون مخالف به محلول آلژینات است، برخی گروه‏های تحقیقاتی با اضافه کردن مرحله‏ی ایجاد کمپلکس پلی‏الکترولیت، نانوذراتی با توزیع اندازه‏ محدود به دست آورده ‏اند. نانوذرات مبتنی بر آلژینات برای انتقال انسولین، داروهای ضد سل و ضد قارچ و حتی در زمینه‏ی انتقال ژن مورد استفاده قرار گرفته‏ اند. مقایسه‏ داروهای ضد سل گوناگون به صورت آزاد و کپسوله شده در نانوذرات آلژینات نشان می‏ دهد که فراهمی زیستی (bioavailability) همه‏ داروهای کپسوله شده به طور قابل ملاحظه‏ ای بیش از داروهای آزاد می‏باشد [1].

3-4- نانوذرات هیدروژل بر پایه‏ی پلی‏(وینیل الکل)
پلی‏(وینیل الکل) (PVA) که محصول بسپارسازی رادیکال آزاد (free radical polymerization) وینیل استات و به دنبال آن هیدرولیز گروه‏های استات به گروه‏های هیدروکسیل است، از امیدبخش‏ترین بسپارها برای مطالعات هیدروژل به شمار می‏رود. نانوذرات PVA نخستین بار به منظور دارورسانی پروتئین/پپتید تهیه شدند. کامپوزیت‏های ناهمگنی که این بسپار را در خود دارند، در زمینه‏ی تهیه‏ی نانوذرات هیدروژل بسیار مورد توجه قرار گرفته ‏اند. بر این اساس پلی‏ استرهای زیست تخریب‏ پذیر پیوند خورده با PVA یا سولفوبوتیل-پلی‏(وینیل الکل) سنتز شدند. این بسپارها خودبخود خودآرایی می ‏کنند و نانوذرات را به وجود می‏ آورند که این نانوذرات کمپلکس‏ های پایداری با برخی پروتئین‏ها نظیر آلبومین سرم خون و سیتوکروم C تشکیل می‏دهند [1].

4-4- نانوذرات هیدروژل بر پایه‏ پلی‏(اتیلن اکسید) و پلی‏(اتیلن ایمین)
خانواده‏ ای جدید از مواد نانومقیاس بر مبنای شبکه ‏های پراکنده‏ پلی‏(اتیلن اکسید) (PEO) و پلی‏(اتیلن ایمین) (PEI) که به صورت PEO-cl-PEI نشان داده می ‏شود، گسترش یافته‏ اند. برای به دست آوردن سیستم‏هایی با پخش مناسب، واکنش ایجاد اتصالات عرضی با روش اصلاح شده‏ امولسیون‏سازی/تبخیر حلال انجام می‏ گیرد. بر این اساس ذراتی با اندازه‏ی بین 300 تا 400 نانومتر تولید می‏شوند که قطر میانگین بخش عمده آنها nm 240-150 خواهد بود. برهمکنش مولکول‏های آنیونی یا دوگانه‏دوست یا الیگونوکلئوتیدها با PEO-cl-PEI منجر به تشکیل مواد نانوکامپوزیتی می ‏گردد. برای بهبود دارورسانی با استفاده از گیرنده‏ ها می‏توان ذرات نانوژل حامل ترکیبات فعال زیستی را با لیگاندهای پلی ‏پپتید اصلاح نمود. تحقیقات نشان داده است که الیگونوکلئوتیدهای مستقر شده در نانوژل PEO-cl-PEI جذب سلولی و آزادسازی درون‏سلولی موثری دارند [1].

5-4- نانوذرات هیدروژل بر پایه پلی‏(وینیل پیرولیدون)
پلی‏(وینیل پیرولیدون) (PVP) یک بسپار آبدوست است که به عنوان ترکیبی زیست‏ سازگار و غیر آنتی ژنی شناخته می‏شود و از این رو برای آزمایش‏های زیستی ایمن می‏باشد. یکی از روش‏های تهیه‏ی نانوذرات هیدروژل بر پایه‏ PVP استفاده از هسته‏ های مایی ریزقطره‏ های میسل معکوس به عنوان نانوراکتور است. از آنجا که ریزقطرات میسل معکوس بسیار تک‏پخش (monodispersed) هستند و اندازه‏ی آنها به خوبی قابل کنترل است، نانوذراتی که به این روش تهیه می‏شوند توزیع اندازه‏ی کوچکی دارند و قطر آنها معمولا کمتر از 100 نانومتر است. نانوسفرهای مغناطیسی هیدروژل PVP آزادسازی غیر فعال دارو از خود نشان می ‏دهند که از این خاصیت می‏ توان برای افزایش تاثیر درمانی بهره برد. این ساختارها قابلیت استفاده به عنوان حامل‏های دارویی را در شیمی‏ درمانی با هدایت مغناطیسی دارا می‏ باشند [1].

6-4- نانوذرات هیدروژل بر پایه‏ی پلی-N-ایزوپروپیل آکریل آمید
پلی-N-ایزوپروپیل آکریل آمید (PNIPAM) احتمالا شناخته شده ‏ترین عضو خانواده‏ بسپارهای پاسخ دهنده (responsive) است. شبکه‏های نانوذرات هیدروژل این ترکیب که حاوی دکستران (dextran) هستند و نیز نانوذرات دارای ساختار هسته-پوسته (core-shell) آن تهیه شده‏ اند.

ساختارهای نانوهیدروژل هسته-پوسته با اندازه‏ی 50 تا 150 نانومتری از همبسپار پلی(آکریلونیتریل-N-co-ایزوپروپیل آکریل‏آمید) تهیه شده‏ و به عنوان حامل ‏های دارویی مورد مطالعه قرار گرفته‏ اند. ویژگی قابل توجه این نانوذرات این است که هسته‏ آبگریز آنها که از پلی(آکریلونیتریل) تشکیل شده است، به سادگی با تبدیل گروه‏ های نیتریل به آمیداکسیم خصلت آبدوستی زیادی پیدا می‏ کند. این خصوصیت امکان تنظیم تعادل آبگریزی/آبدوستی نانوذرات را فراهم می‏آورد. از پوسته‏ی حساس به دمای این ساختار برای آزادسازی پروپرانولول استفاده شده است. نتایج تحقیقات نشان می‏دهد که ظرفیت بارگیری و آزادسازی این نانوذرات با آمیداکسیم‏دار کردن هسته تقریبا دو برابر می‏شود (شکل 2) [5].

شکل 2- تصاویر TEM پلی(آکریلونیتریل-N-co-ایزوپروپیل آکریل‏آمید) با دو بزرگنمایی [5]

4-7- نانوذرات هیدروژل از سایر بسپارها

جدول زیر تکپارهایی را که به‏ طور متداول در سنتز هیدروژل‏های دارای کاربرد دارویی مورد استفاده قرار می‏گیرند، نشان می‏دهد.

جدول 1- تکپارهای متداول در سنتز هیدروژل‏های دارای کاربرد دارویی [1]

نام اختصاری تکپار	نام شیمیایی تکپار
HEMA	هیدروکسی‏ اتیل متاکریلات
HEEMA	هیدروکسی‏ اتوکسی‏ اتیل متاکریلات
HDEEMA	هیدروکسی‏ دی‏ اتوکسی‏ اتیل متاکریلات
MEMA	متوکسی‏ اتیل متاکریلات
MEEMA	متوکسی‏ اتو کسی‏ اتیل متاکریلات
MDEEMA	متوکسی‏دی‏ اتوکسی‏ اتیل متاکریلات
EGDMA	اتیلن گلیکول دی‏ متاکریلات
NVP	N-وینیل-2-پیرولیدون
NIPAAm	N-ایزوپروپیل Aam
VAc	وینیل استات
AA	آکریلیک اسید
MAA	متاکریلیک اسید
HPMA	N-2-هیدروکسی‏پروپیل) متاکریل‏آمید
EG	اتیلن گلیکول
PEGA	آکریلات پگیله
PEGMA	متاکریلات پگیله
PEGDA	دی‏ آکریلات پگیله
PEGDMA	دی‏ متاکریلات پگیله

پپتیدهای دارای فعالیت زیستی که برای مقاصد درمانی مورد استفاده قرار می‏گیرند، عموما نیمه‏ عمر نسبتا کوتاهی دارند و در نتیجه نیازمند سیستم ‏های آزادسازی کنترل شده برای درمان موثرتر هستند. با این وجود آزادسازی کنترل شده‏ پپتیدها به سادگی سایر داروهای متداول نیست چرا که اندازه‏ مولکولی بزرگ آنها عامل مهمی در جلوگیری از پخش و آزادسازی آنها از حامل‏های بسپاری محسوب می‏شود. یک راه غلبه بر این مشکل استفاده از حامل‏ های میکروکپسولی حاوی نانوژل‏ های آکریلات می‏باشد. به این منظور ذرات لاکتوز حامل انسولین با بسپاری از آکریلات پوشیده می‏شوند. تجویز خوراکی میکروکپسول‏های حاصل بر روی حیوانات نشان می‏دهد که با انتقال اختصاصی انسولین به روده‏ی بزرگ، غلظت گلوکز خون آنها به طور چشمگیری کاهش می‏‏ یابد. این میکروکپسول‏ها دارای کنترل زمانی هستند و مستقل از تغییرات pH عمل می‏ کنند [3]. شکل 3 نمونه‏ هایی از نانوذرات هیدروژل به کار رفته در دارورسانی داروهای پپتیدی را نشان می‏دهد.

شکل 3- نمونه‏ هایی از نانوذرات هیدروژل به کار رفته در دارورسانی داروهای پپتیدی؛ EA: اتیل آکریلات، Gd-DTPA: گادوپنتتیک اسید، HEMA: 2-هیدروکسی‏ اتیل متاکریلات، MAA: متاکریلیک اسید، MBAAm: متیلن بیس‏ آکریل‏ آمید، MMA: متیل متاکریلات، NIPAAm: N-ایزوپروپیل‏آکریل‏آمید، PEGDMA: پلی‏(اتیلن گلیکول) دی ‏متاکریلات، PEGMA: پلی(اتیلن گلیکول) منومتاکریلات، TEGDMA: تترا اتیلن‏ گلیکول دی‏ متاکریلات [3]

5- کاربردهای دارویی هیدروژل‏ها
به منظور فراهم آوردن شرایط دارورسانی پایدار یا کنترل شده، طراحی و بهینه‏ سازی هیدروژل‏ها برای کاربردهای درون‏تن (in vivo) انجام گرفته است. در حال حاضر هیدروژل‏ها در دارورسانی از طریق مسیرهای غیر گوارشی، چشمی، روده‏ای، پوستی و از راه بینی مورد استفاده قرار می‏ گیرند. در ادامه برخی از مهم‏ترین کاربردهای دارویی هیدروژل‏ها مورد بررسی قرار گرفته است.

• درمان جراحات
از یک پلی‏ ساکارید اصلاح شده که در غضروف وجود دارد برای تشکیل هیدروژل و درمان عیوب غضروفی استفاده شده است. پلی‏ ساکارید با متاکریلات و گروه آلدهیدی عامل‏دار می‏ گردد و متاکریلات با ایجاد اتصالات عرضی با دی‏ساکارید غضروف و گروه آلدهیدی با برهمکنش با پروتئین‏های بافت پوست، شبکه‏ای را به وجود می‏ آورند که از آن سلول‏های غضروف آزاد می‏ شوند.

• دارورسانی اختصاصی به روده‏ی بزرگ
به دلیل حضور غلظت زیاد آنزیم‏ های پلی‏ ساکاریداز درون روده‏ بزرگ، هیدروژل‏های پلی ‏ساکاریدی اختصاصی این منطقه باید به دقت طراحی شوند. داروهای بارگیری شده بر روی چنین هیدروژل‏ هایی در مقابل یک بافت ویژه به‏طور اختصاصی عمل می‏کنند و با تغییر pH یا فعالیت‏های آنزیمی، آزاد می‏ شوند.

• مواد آرایشی
از هیدروژل‏ها به عنوان مواد حجم ‏دهنده استفاده می‏شود. این ترکیبات در محیط مایی درون بدن متورم می ‏شوند و آب را در خود نگه می‏دارند.

• دارورسانی موضعی
هیدروژل‏ها برای ارسال ترکیبات فعال نظیر دزونید (Desonide) که یک کورتیکواستروئید سنتزی است و معمولا به عنوان ضد التهاب از آن استفاده می‏ شود، کاربرد دارند. به جای کرم‏های متداول، هیدروژل‏ها به گونه‏ ای فرموله شده‏ اند که رضایت بیشتر بیمار را در پی دارند. این هیدروژل‏ها خصلت مرطوب‏ کنندگی دارند و از این رو خشکی پوست به همراه نمی‏ آورند.

• دارورسانی به چشم
برای دارورسانی چشمی پیلوکارپین و تیمولول، از بسپارهای تشکیل دهنده‏ی ژل نظیر زایلوگلوکان (xyloglucan) استفاده شده است. هیدروژل‏ های برخی از بسپارها مانند پلی هیدروکسی‏اتیل متاکریل‏آمید از طریق قرنیه به‏ طور کامل جذب می‏شوند.

• قابلیت ‏های صنعتی
بسترهای هیدروژل به عنوان جاذب دی‏اکسین‏ها مورد استفاده قرار می‏گیرند. DNAی ماهی آزاد دی‏اکسین‏ها را جذب می‏کند که خطراتی مانند سرطان‏زایی، مسمومیت و اختلال در عملکرد غدد درون‏ریز را در پی دارد.

• دوزهای دارویی اصلاح شده
دارورسانی مبتنی بر هیدروژل از آزادسازی و افت ناخواسته‏ ی داروهایی نظیر انسولین جلوگیری می‏کند.

• مهندسی بافت
علاوه بر ترمیم غضروف که به آن اشاره شد، هیدروژل‏ هایی با ابعاد میکرومتر که میکروژل نامیده می‏شوند، برای ارسال درشت‏ مولکول‏ هایی مانند فاگوزوم‏ ها به سیتوپلاسم سلول‏های دارای آنتی‏ ژن مورد استفاده قرار می‏گیرند.

• دارورسانی پروتئین
در حال حاضر اینترلوکین (interleukin) که عموما به صورت تزریقی تجویز می‏ شود، به شکل هیدروژل ارائه می‏ گردد که رضایت بیشتر بیمار را به دنبال دارد. این هیدروژل‏ها به ‏طور درجا (in situ) شبکه‏ بسپاری تشکیل می‏ دهند و پروتئین‏ها را به آهستگی آزاد می‏ کنند [2].

• سایر کاربردها
از نانوهیدروژل‏ هایی که دارای سطحی الگومند (surface-patterned) هستند برای تهیه‏ آرایه ‏های (arrays) پروتئینی با چگالی و حساسیت بالا استفاده می‏شود. نانوآرایه‏های پروتئینی شرایط مناسبی را برای مطالعه‏ی جنبه‏های بنیادی ماهیت و عملکرد پروتئین سلولی فراهم می‏آورند. به علاوه، این ساختارها به عنوان ابزارهایی برای کشف داروها، شناخت مولکول‏های زیستی جدید برای تشخیص بیماری‏ها و ارتقای سنجش‏ های ایمنی‏شناسی مورد استفاده قرار می‏گیرند [6].

بحث و نتیجه‏ گیری
از میان کاربردهای مختلف، دارورسانی مبتنی بر هیدروژل‏ها به زمینه‏ ای مورد توجه و در حال پیشرفت تبدیل شده است. هیدروژل‏ها می‏ توانند از دارو در مقابل عوامل مهاجم محیطی مانند آنزیم‏ها یا تغییرات pH محافظت کنند. تخلخل آنها سبب بارگیری دارو درون ماتریکس ژل و آزادسازی آن با سرعت از پیش تعیین شده می‏ گردد. مواد کنترل‏ کننده‏ فعالیت آنزیم‏ها، عوامل ناپایدارکننده‏ فسفولیپیدهای دولایه، مواد کنترل‏ کننده‏ اتصال برگشت‏ پذیر سلول، نانوراکتورهایی با امکان گنجاندن دقیق گروه‏ های فعال در فضای سه‏ بعدی، میکروسیالات هوشمند با هیدروژل‏های پاسخ ‏دهنده و سیستم‏ های تبدیل انرژی کاربردهای نوید بخش هیدروژل‏ ها در زمینه های پزشکی و داروسازی می‏ باشند.

منابـــــع :

• 1.Hamidi, M., Azadi, A., Rafiei, P. "Hydrogel Nanoparticles in Drug Delivery", Advanced Drug Delivery Reviews, Vol. 60, pp. 1638-1649, (2008).
• 2.Amin, S., Rajabnezhad, S., Kohli, K. "Hydrogels as Potential Drug Delivery Systems", Scientific Research and Essay, Vol. 3, pp. 1175-1183, (2009).
• 3.Ichikawa, H., Fukumori, Y. "Design of Nanohydrogel-Incorporated Microcapsules for Appropriate Controlled-Release of Peptide Drugs", Yakugaku Zasshi, Vol. 127, pp. 813-823, (2007).
• 4.Lee, S. M., Yoo, E. S., Ghim, H. D. "Alginate Nanohydrogels Prepared by Emulsification-Diffusion Method", Macromolecular Research, Vol. 17, pp. 168-173, (2009).
• 5Sahiner, N., Alb, A. M., Graves, R., Mandal, T., McPherson, G. L., Reed, W. F., John, V. T. "Core-shell Nanohydrogel Structures as Tunable Delivery Systems", Polymer, Vol. 48, pp. 704-711, (2007).
• 6.Saaem, I., Papasotiropoulos, V., Wang, T., Soteropoulos, P., Libera, M. "Hydrogel-Based Protein Nanoarrays", Journal of Nanoscience and Nanotechnology, Vol. 7, pp. 1-10, (2007).

منبع: [e-mail]