Farmasötik Nanoteknoloji Uygulamaları E.Ü. Eczacılık Fakültesi Farmasötik Teknoloji Anabilim Dalı

Nanoteknoloji: Atomları ve molekülleri tek tek işleme ve yeniden düzenleme yoluyla kullanışlı,materyal,araç ve sistem yaratma sanatı ve bilimi. Maddenin atomik katmanda işlenebilmesi olasılığını ilk kez Richard Feynman söylemiştir.

R.Smalley nanoüretimin babası Nobel ödüllü. Nano:Yunanca cüce,bodur. 1 nm=1 m’nin milyarda biri 1 nm 10 hidrojen atomuna eşit. Harfleri 10 nm boyutunda basarsak Britanica (30 bin sayfa) ansiklopedisini toplu iğne başına sığdırabiliriz.

Nanopartikül – Boyutları 1-100 nm arasında olan Bazı özel durumlarda 200-300 nm’nin de kabul edilebildiği partiküller olarak tanımlanmıştır. Not: ASTM Committee E56 tarafından verilmiş bir terminolojidir.

Boyut

Uygulamalı Matematik NANOTEKNOLOJİ Malzeme Bilimi Elektronik Kimya Fizik Bilgisayar Biyoloji Genetik Eczacılık, Tıp

Sağlık için nanoteknoloji=Nanotıp Nanotıp (nanomedicine)=nanocihazlar ve nanoyapılar kullanarak, insan biyolojik sistemlerini moleküler boyutta izleme, tedavi etme, yeniden yapılandırma European Technology Platform Nanomedicine

Nanotıp araştırma ajandası Nanodiagnostik: erken teşhis Biyosensörler ve minyatür araçlar Hedeflenebilen görüntüleme ajanları İlaç hedefleme İstenen bölgeye ilacın ulaştırılması ve etkisinin gözlenmesi Rejeneratif tıp Tamir mekanizmasının hızlandırılması (organlar veya sistemler Etik, Yasal ve Sosyal konular

Nanoteknoloji ne amaçla kullanılabilir? Biomateryaller Kemik Diş Hücreler Kıkırdak İmmün sistem Viral ve bakteriyel saldırılar İlaç hedefleme Teşhis

Biyonanomateryaller Ortopedik protezler Kardiyovasküler implantlar Nöral implantlar Plastik ve rekonstrüktif implantlar Dental implantlar Oftalmik sistemler Kataterler İnsülin pompaları gibi ilaç veren sistemler Sütur, adhesifler ve kan yerine geçen sıvılar gibi genel cerrahi sistemler

İlaç hedefleme Hedef bölgeye ulaşıncaya kadar ilacın korunması Nanopartiküller Minyatür cihazlar Yüksek dozların engellenmesi Sağlıklı dokuların etkilenmemesi

İlaç Taşıyıcı Nanosistemler Nanopartiküler Sistemler Nanokapsüller Nanoküreler Nanosüngerler Emülsiyonlar Nanoveziküler Sistemler Lipozomlar Niozomlar Moleküler Sistemler İnklüzyon Bileşikleri Moleküler Baskılı Polimerik Sistemler

Hangi yollarla verilebilir? Oral Nasal Topikal Pulmoner Parenteral Oküler Bukkal

Kullanılan maddeler Metal bazlı (Demir oksit) Lipid bazlı (trigliseritler, yağ asitleri,steroller) Polimer bazlı Doğal (kitozan, sodyum aljinat, agaroz) Sentetik (PLGA,PVP) Protein bazlı (jelatin, albumin) maddeler ile hazırlanabilir.

Nanopartiküllerin avantajları Artmış ilaç çözünürlüğü Parçalanmaya karşı koruma Toksik etkilerin azalması Uzatılmış etki Biyoyararlanımın geliştirilmesi Farmakokinetik ve dağılım özelliklerinin düzenlenmesi Hedefleme (hücre/doku)

Lipidik nanopartiküllerin avantajları Kontrollü ilaç salımı ve hedefleme Artmış ilaç dayanıklılığı Lipofilik ve hidrofilik ilaçların yüklenebilmesi Taşıyıcının biyotoksik olmaması Organik çözücü kullanılmaması Geniş ölçekli üretim ve sterilizasyon yapılabilmesi

Hazırlama yöntemleri Emülsifikasyon ve çözücü uçurma Arayüzey polimerizasyonu Nanoçöktürme Koaservasyon Spray-drying Sıcak ve soğuk homojenizasyon Mikroemülsiyon tekniği

Sistemik ilaç verilmesinde Aşama: stabilite Aşama: uzatılmış sirkülasyon Aşama: hedefleme

Stabilite Kimyasal stabilite Fiziksel stabilite Oksidasyonun azaltılması (antioksidan ilavesi, düşük sıcaklıklarda saklama) Suyun uzaklaştırılması (kontrollü ve optimize koşullarda liyofilizasyon veya spray-drying) Fiziksel stabilite Sterik stabilizasyon Elektrostatik stabilizasyon Krem veya hidrojel içinde uygulama

Uzatılmış sirkülasyon Sirkülasyondan uzaklaştırma mekanizmaları Hızlı uzaklaştırma Hücrelere, membranlara veya plazma proteinlerine bağlanma Fagositoz (makrofajlar tarafından alınma) Kapiler yatakta tutulma (akciğerler) Renal klirens Böbrek glomerüllerinin boyut sınırı 30-35 kDa: yaklaşık 20-30 nm) Damar dışına çıkma (extravasation) Damar permeabilitesine bağlıdır

Fizikokimyasal özellikler Molekül ağırlığı Renal atılım için uygun olan makromoleküller hemen elimine edilir. Daha büyük, parçalanamayan moleküllerin toksisitesinin azaltılmasında yararlıdır.

Fizikokimyasal özellikler Yük Pozitif yüklü makromoleküller hücrelerle ve membranlarla etkileşecektir. Negatif yüklü makromoleküller Kupffer hücreleri gibi makrofajlar tarafından tutulurlar. PEGilasyon Spesifik olmayan protein bağlama özelliklerini azaltmaları ile sirkülasyonu uzatabilirler.

Hedefleme Ligandlar Küçük moleküller Peptidler Proteinler Galaktoz/glukoz/mannoz Folat Peptidler Proteinler Antibody LDLs

İdarubisin plazma konsantrasyonları

Enriquez de Salamanca et al. IOVS, April 2006, Vol. 47, No. 4 Kitozan nanopartikülleri Enriquez de Salamanca et al. IOVS, April 2006, Vol. 47, No. 4

Gokce et al., CRS 2008 Cyclosporine Solid Lipid Nanoparticles: Evaluation of In-vivo Drug Release in Rabbit Eyes

Tübitak Gebze yüksek teknoloji enstitüsü Bilkent ‘Ulusal nanoteknoloji merkezi’

6. çerçeve programı ile 370 milyon avro totalde ise 1 6. çerçeve programı ile 370 milyon avro totalde ise 1.3 bilyon avro kamu yolu ile nanoteknoloji ar-ge’sine ayrılmıştır. AB ar-ge çalışmalarına destek verdiği kadar, bu alanda yetişecek araştırmacılara da destek vermektedir. Halkın büyük bir kısmı da 20 yıl içinde nanoteknolojinin pozitif bir etkisi olacağını düşünmektedir.

AB Mesleki Eğitim Programı AB 7. çerçeve programı AB Mesleki Eğitim Programı Leonardo da Vinci Hareketlilik LLP-LDV-VETPRO-07-TR-0273 www.leonardo.gov.tr