ナノスポンジ

ナノスポンジはナノ粒子の一種で、多くの場合、合成された炭素含有ポリマーです。[ 1 ]構造が多孔質で、細孔の大きさは約 1～2 ナノメートルであるため、少量の物質や毒素を吸収するように標的とすることができます。[ 2 ]ナノスポンジは、医療において、標的薬物送達システム、解毒法、または負傷後のダメージコントロールの方法としてよく使用されます。[ 3 ]また、水や金属堆積物の浄化などの作業を実行することにより、生態系を浄化するための環境用途でも使用できます。 [ 1 ]サイズが小さいため、水や血液などの物質中をすばやく移動し、不要な物質を効率的に見つけて攻撃することができます。ナノスポンジは合成で製造されることが多いですが、体内に注入されたときに効率を高めるために天然素材が含まれていることも多いです。ナノスポンジは、サイズが小さいため、実装されているシステムへの影響が少なく、故障や有害な影響のリスクが低いため、応用面ではマイクロスポンジよりも優れています。 「ナノ」という接頭辞は、このサイズのアイテムがメートル単位で測定されることを意味します。 10−9{\displaystyle 10^{-9}}

歴史

ナノスポンジは、1998年にDeQuan LiとMin Maによって初めて「シクロデキストリンナノスポンジ」と命名されました。 [ 4 ]この用語は、有機ジイソシアネートで架橋されたβ-シクロデキストリンが存在することから用いられました。この構造には不溶性のネットワークが存在し、高い包接定数を示します。これらのポリマーは、天然シクロデキストリンと架橋剤との反応によって形成され、架橋剤はユニット全体の挙動と特性に影響を与えます。[ 5 ]

シクロデキストリンナノスポンジが薬物キャリアとしての可能性を持つことは、トロッタらの研究によって初めて発見されました。[ 6 ]彼らは新しい種類のシクロデキストリンナノスポンジを合成し、これまで考えられなかった多くの潜在的な用途を明らかにしました。[ 5 ]

メカニズム

構造

分子シクロデキストリンナノスポンジ構造

シクロデキストリンは、環状グルコピラノースオリゴマーの一種であり、α、β、γの共通構造を有する。α-シクロデキストリンは6つのグルコピラノース単位、β-シクロデキストリンは7つのグルコピラノース単位、γ-シクロデキストリンは8つのグルコピラノース単位から構成される。シクロデキストリンは生物学的ナノ材料であり、その分子構造はその超分子特性に大きな影響を与える。シクロデキストリンの合成には、加水分解されたデンプンに酵素反応が用いられる。[ 5 ]

シクロデキストリンナノスポンジは、三次元架橋ポリマーネットワークで構成されています。α、β、γシクロデキストリンを用いて作製できます。ナノスポンジの包接能と可溶化能は、架橋剤の使用量に応じて調整できます。[ 5 ]

機能

シクロデキストリンは環状構造をしており、内部に他の分子が収まる空洞を持つことができます。この便利な構造により、送達対象の化合物が空洞の形状と極性に適合する限り、体内で薬物キャリアとして機能します。これらの化合物が送達されるタイミングを決定するために、シクロデキストリンナノスポンジの構造を改変することで、内容物の放出時期を遅らせることができます。ナノスポンジの表面に複数のリガンドを結合させることで、体内の標的部位を決定できます。[ 5 ]

自然に着想を得た合成ナノスポンジ

リポソーム

リポソームで作られた合成ナノスポンジは、体内に注入すると白血球でコーティングすることができます。これらの白血球は、「ゴーストセル」または「ヒッチハイク」戦略と呼ばれる方法でナノ粒子に組み込むことができます。ヒッチハイク戦略とは、ナノ粒子が生きた白血球によって輸送されることです。ゴーストセル法では、ナノ粒子を天然の膜でコーティングします。[ 7 ]白血球でコーティングされているため、ナノスポンジは体内の感染部位や異物に引き寄せられます。ナノスポンジは天然素材でコーティングされているため、マクロファージの攻撃を回避します。研究者たちはこれを実験動物でのみ試験していますが、リポソームナノスポンジはFDAによる入院患者への使用承認を得やすい可能性があると示唆しています。研究者たちは、これらのナノスポンジを薬物送達、炎症の緩和、損傷組織の修復に用いることで有望な結果を得ています。[ 8 ]

コーティング（RBCおよびRBC-PL）

一般的な病原体は、細胞膜に孔を形成する毒素である可能性がある。これらの細胞は赤血球を標的とする。周りに赤血球がない場合、これらの毒素は血小板を標的とする。赤血球や血小板に似たコーティングを施したナノロボットが存在し、赤血球や血小板に偽装することができる。[ 9 ]これらの RBC-PL コーティングされたナノロボットは、明らかな生物付着なしに血液中で効率的な推進力を発揮する。[ 9 ]それらの動きは自然細胞の動きを模倣する。この溶け込む能力により、血小板付着病原体に結合する能力が高まる。結合能力の向上により、ナノロボットはより効果的に毒素を中和することができる。なぜなら、これらの種類の細胞を標的とする病原体はナノロボットと相互作用する可能性が高くなるためである。これにより、ナノロボットと病原体/毒素との衝突と相互作用の量が増える。ナノロボットは毒素や細菌を吸収して除去するのに役立つ。これらのナノロボットの他の機能としては、分子構造に関係なく細胞溶解活性を中和し、物質輸送を強化する能力があり、自己免疫疾患と戦うこともできる可能性があります。[ 9 ]合成物に天然コーティングを施すことで、ナノロボットは天然素材と合成素材の両方の利点を享受できるようになります。

環境アプリケーション

地中の石油汚染

原油やタール などの物質は地面を汚染し、土や泥にくっつくため除去が困難です。これらの有毒物質が土壌にしみ込むと、動物やその土壌で育った植物を食べる人に有害な健康影響を与える可能性があります。[ 10 ]これらの汚染物質を有害廃棄物処理場から取り除く現在の方法は、コストがかかり非効率的であることが証明されています。コーネル大学のエンジニアは、その配向によって親水性の外側と疎水性の内側が形成されるように水中で自己組織化できる長さ20ナノメートルの粒子を作製しました。 [ 10 ]これらの粒子は砂や土壌の中を捕捉されることなく素早く移動できるほど小さいです。コーネルの研究者は、タールに典型的に見られる成分であるフェナントレンと多環芳香族炭化水素（PAH）で汚染された砂で満たされた鋼柱の底にこれらのナノ粒子を注入しました。研究者たちは、ナノ粒子が柱を上昇して、途中で砂を洗浄する様子を観察しました。[ 11 ]ナノスポンジの疎水性コアはフェナントレンを砂粒から引き離し、スポンジの内部に浸透させた。[ 11 ]

研究者たちは将来、この技術を用いて「揚水浄化」の改良を目指しています。これは、汚染された地下水を地表まで汲み上げ、汚染物質を除去した後、再び地中に注入するものです。このナノ粒子を用いることで、汚染物質は土壌に閉じ込められることなく、より効率的に回収されます。回収した毒素を除去した後、再び土壌に注入することで浄化を継続することができます。[ 10 ]

廃水の浄化

一部のナノスポンジは環境に優しく、カルボキシル基を高濃度に含んでいます。これらは海洋の廃水中の金属沈着物を除去するのに使われます。海洋では生物がこれらの沈着物を吸収し、組織に有害な蓄積をもたらします。重金属の濃度は、生物が他の生物を食べることで食物連鎖の上位にいくほど高くなります。[ 1 ]食物連鎖の頂点にいる人間は、食物に含まれるこれらの金属の有害な影響に最もさらされています。これらの影響には、アレルギー反応、不眠症、視力障害などがあり、精神障害、認知症、腎臓病を引き起こすほど極端な場合もあります。[ 1 ]多くの有機汚染物質とは異なり、重金属はナノスポンジのようなナノ材料を使って除去し、破壊することができます。これらのナノ材料は、金属に結合して廃水から金属を生態系に拡散する前に除去することで、持続可能なろ過材として機能します。ナノスポンジを用いることで、イオン交換樹脂、活性炭、その他の生物学的薬剤といった代替洗浄方法よりも高い効率と低コストが実現します。セルロース、キチン、デンプンといった再生可能で低コストな資源から製造された多孔質材料は、その効果の点で最も有望な吸着剤の一つです。[ 1 ]

シクロデキストリン（CD）とアミロースはデンプンから誘導され、その特異な構造的特徴と複雑な性質でよく知られています。[ 1 ]これらのCDの内部空洞は、疎水性または非常に弱い親水性分子のサイトとして機能し、水-固体界面で有機分子との強い親和性を生み出します。[ 12 ]これらのCDに金属を適切に結合させるには、デキストリンに酸性官能基を付加して化学的に変化させる必要があります。[ 1 ]これらの官能基は水性媒体中で脱プロトン化されるため、デキストリンのヒドロキシル基と反応して、負に帯電した不溶性ポリマーが生成されます。これらのポリマーは、その多孔質特性からナノスポンジとして知られており、有機分子と金属堆積物の両方に結合できます。洗浄後、これらのナノスポンジはあらゆる溶媒に不溶性であるため、簡単なろ過で水から容易に分離できます。[ 1 ]

β-PMDA（ a）とβ-CITR（b ）の合成反応の模式図。

研究されているナノスポンジの一種は、β-シクロデキストリンと、ラインキャップと呼ばれる線状エンドウ豆澱粉誘導体から作られています。β-シクロデキストリンは、低コストで、中程度の細孔で幅広いゲスト分子を収集できるため使用されています。[ 1 ]さらに、β-シクロデキストリンは遷移金属とも相互作用できるため、デキストリンポリマーよりも好まれています。第一級および第二級ヒドロキシル基は、一部の金属イオンとの配位部位として機能し、CDは一度に複数のイオンと配位することができます。[ 1 ]これらの2つの成分を水中でクエン酸と反応させ、次亜リン酸ナトリウム一水和物を触媒としてナノスポンジを作成します。これらのナノスポンジは、クエン酸の代わりにPDMA （ピロメリット酸物質）を使用して同じ方法で合成されたナノスポンジの性能と比較されました。[ 1 ]

カルボキシル基を最大限に生成するために、合成プロセスに多数の架橋が導入されました。これにより、これらのナノスポンジは他の分子とより高濃度に錯形成することが可能になりました。架橋度が高いほど、一般的に膨潤性が低く、水処理に適したポリマーが得られます。これは、水が金属廃棄物用のスペースを占有せず、洗浄後に水からより容易にろ過できるためです。接触時間が長いほど、廃水中のナノスポンジの洗浄効率が向上します。[ 1 ]

高濃度金属では、ピロメリット酸ナノスポンジの方がより多くの金属沈着物を吸収できることが分かりました。低濃度では、両者の吸着性能はほぼ同等でした。しかし、海水が干渉する条件下では、クエン酸ナノスポンジはPDMAナノスポンジよりも多くの金属を選択的に吸収することができ、海水からの金属除去においてより効果的でした。[ 1 ]これらのクエン酸ナノスポンジの研究はまだ改良と開発の段階ですが、生態系から金属沈着物を除去する持続可能な方法となる可能性を秘めています。[ 1 ]

医療用途

薬物送達

ナノスポンジは、がんや感染症の治療のための薬物送達システムへの利用が研究されています。ナノスポンジは赤血球の3000分の1の大きさですが、1個あたり数千個の薬物分子を運ぶことができます。免疫細胞が体内の異物を破壊して排除しようとする免疫系に潜伏することができます。循環する赤血球の膜で覆われた粒子は検出されません。さらに、循環する白血球の膜で覆われた粒子は、マクロファージの攻撃を回避します。[ 8 ]

最近開発された化学物質に関する主な懸念事項としては、薬物動態の問題、水への難溶性、および低いバイオアベイラビリティなどが挙げられます。これらは、従来の薬剤投与形態において障害となります。ナノスポンジは、その多孔質構造により親水性および疎水性の薬剤を捕捉し、非常に予測可能な方法で放出するという独自の能力を備えているため、これらの問題を克服できます。これらの小さなスポンジは、体内を移動し、標的部位に到達して表面に結合し、制御された薬剤放出を行います。ナノスポンジ技術は、経口、非経口、および局所投与技術を用いた薬物送達への利用が広く研究されています。これには、抗腫瘍剤、タンパク質およびペプチド、揮発性油、遺伝物質などの物質が含まれます。これらの小さなスポンジは、体内を移動し、標的部位に到達して表面に結合し、制御された薬剤放出を行います。標的部位特異的な薬物送達における潜在的な用途としては、肺、脾臓、肝臓などが挙げられます。[ 13 ]

抗生物質耐性と闘う

膜コーティングされたナノスポンジは、血液中の毒素を捕捉・除去するため、抗生物質耐性の対策に利用できる可能性があります。スポンジは生きた細胞でコーティングされているため、赤血球を攻撃する毒素はナノスポンジに付着します。スポンジが毒素を吸収するため、毒素はもはや細胞に害を及ぼすことがなくなり、毒素は肝臓に運ばれ分解されます。[ 8 ]

解毒

ナノスポンジの孔形成毒素吸収能力を調べる研究が行われた。孔形成毒素（PFT）は自然界で見つかる最も一般的なタンパク質毒素である。これらは細胞膜に孔を形成して細胞の透過性を変化させ、細胞を破壊します。この例として、細菌感染症や毒がある。これらの毒はすべて孔形成戦略を使用しており、攻撃する細胞に孔を作り、細胞が機能しなくなるまで漏出する。[ 14 ]この研究の背景にあるアイデアは、PFTを制限することで細菌感染症の重症度を軽減できる可能性があるというものでした。この研究は、細菌または毒が攻撃するように、天然の赤血球膜二重層で包まれたナノスポンジ（ポリマーコア）を使用して行われました。ポリマーコアは膜シェルを安定させ、膜二重層はナノスポンジがさまざまなPFTを吸収できるようにします。[ 15 ]ナノスポンジのPFT中和能力を調べる試験が行われた。研究者らは、ナノスポンジが膜損傷性毒素を吸収し、それらを標的細胞から遠ざけることを発見した。マウス実験では、ナノスポンジはブドウ球菌α溶血素の毒性を著しく低下させ、生存率を向上させた。[ 15 ]

膜で覆われたナノ粒子は、毒素が攻撃すると、ナノスポンジの足場の中に捕捉されるように機能します。ナノスポンジが毒素でいっぱいになり、それ以上捕捉できなくなると、肝臓に移動して毒素を濾過します。[ 15 ]研究者が直面している問題は、すべての異なる種類の細菌と毒にどのように取り組むかであり、特定の細菌と毒ごとに多数の異なるナノスポンジを作ることはほぼ不可能です。現在、彼らは大腸菌、MRSA、肺炎球菌、ハチ毒、ヘビ毒、イソギンチャク毒などの毒素に焦点を当てています。1つのナノスポンジで多くの細菌と毒を捕捉できます。個別に調整する必要はありません。なぜなら、毒が物理的に赤血球膜に穴を開けようとすると、スポンジの中に詰まってしまうからです。[ 14 ]

研究者が直面している障害は、ナノスポンジの寿命です。ナノスポンジは注入されると、血液系を急速に移動し、肝臓で数時間以内に濾過されます。つまり、ナノスポンジが保持できる最大量の毒素を吸収する時間が十分にありません。[ 16 ]研究者たちは、ナノスポンジの寿命を延ばし、注入後にナノスポンジが静止状態を維持できるようにするために、ハイドロゲルでナノスポンジをコーティングする技術に取り組んでいます。これにより、体内の毒素をより効率的に排出できます。カリフォルニア大学の研究によると、ハイドロゲルでコーティングされたナノスポンジの80％が注入後2日以上持続しました。ハイドロゲルでコーティングされていないナノスポンジでは、注入後2時間持続し、体内の他の場所に拡散したのはわずか20％でした。 [ 16 ]

安全アプリケーション

爆発物検知

金属、半導体、量子ドット（QD）、および単一粒子のバンド構造の概略図。粒子サイズの増加に伴うQDバンドギャップと発光波長（または色）の変化を示すグラフ。

ナノ粒子の特性は、特定の分析対象物に標的を絞ったナノ粒子-リガンド系によって変化させることができる。ナノスポンジの電磁気特性は、分析対象物との結合によって変化し、化学センシングシステム、特に爆発性分析対象物用のトランスデューサーとして使用することができる。これらの特性に基づくセンサーは、溶液相および気相ベースの検出の両方において、低濃度の爆発性分析対象物を検出することを意図している。[ 17 ]これらのシステムは、トランスデューサーから収集された信号が標準的な科学機器で測定されるため、標準的なコンポーネントから検出システムを構築することができ、爆発物検出のより適用可能な選択肢となる。[ 18 ]半導体金属酸化物は、固体ガスセンサーの最も有望なプラットフォームとして広く考えられている。表面効果に対する伝導性の応答性が向上するため、ナノ構造化された様々な形態の金属酸化物が合成され、そのセンシング特性が研究されている。[ 17 ]

コロイド状金ナノ粒子（AuNPs）の表面プラズモン共鳴（SPR）バンドは、調査された電磁気特性の一つです。AuNPsでは、金属表面内の自由電子が光と相互作用し、表面電磁場が大きく振動します。その結果、粒子はこれらの電子の特定の共鳴周波数で光を強く吸収し、SPRバンドを形成します。この概念をセンサーシステムに適用するには、表面増強ラマン分光法（SERS）に応用する必要があります。ラマンスペクトルは分子の指紋として利用でき、入射光を用いてラマン活性振動モード（光子の不可逆散乱）を励起します。これにより、分子の形状に関する情報を提供できる独自のスペクトルが生成されます。未知の分析対象物から得られたスペクトルを既知のスペクトルライブラリと比較することで、脅威を特定することができます。[ 18 ]

ラマン散乱は非常に弱いため、検出が困難であり、増強が必要となる。分子が金属表面に結合している場合、入射光は表面プラズモンを励起し、結合分子に分極を誘発し、ラマン振動モードからの不可逆散乱光の量を増加させ、信号増強につながる。最良のSERS増強は、ラマンレーザー励起の波長内に強い局在プラズモンを有することによって達成され、そのため金や銀がよく使用される。金や銀粒子のSPRバンドは400～800ナノメートルの範囲にあるため、可視光で容易にアクセスすることができる。さらに、化学的に不活性であるため、空気中で安定している。[ 18 ]

コロイド状半導体の蛍光は、センサーシステムの構築において分析されるもう一つの特性です。量子ドットは、生成された正孔-電子対を3つの空間方向すべてに閉じ込めるのに十分な大きさの半導体ナノ粒子であり、エネルギー準位の量子化をもたらし、材料の電子構造を古典的な半導体と古典的な分子材料の中間に位置づけます。この量子化により、ナノ粒子は鋭い光子吸収帯と発光帯を示し、バンドギャップはナノ粒子のサイズと密接に関連しています。蛍光はこれらの量子ドットにおける光励起によって発生し、半導体材料と粒子サイズの選択により、可視光または近赤外スペクトル領域に容易に調整できるため、量子的に有用な蛍光体となります。量子ドットは、高い蛍光量子収率、光退色に対する耐性、狭い発光帯を可能にする広い吸収など、化学センサーとして用いる上で興味深い多くの特性を有しています。量子ドットは、単一の励起波長で多くの異なる色の蛍光種を発光させるため、マルチチャンネル蛍光体システムに適しています。これらの粒子の表面は、標的リガンドを用いて特定の蛍光強度を増強することができます。量子ドットのこれらの光学特性は、爆発物検知ドットアレイの構築に利用されています。異なる爆発物に対して可変的な応答を示すマルチチャンネル蛍光体システムを組み合わせることで、低濃度でも様々な爆発物を識別することが可能です。この技術は、廃水や土壌汚染、有害廃棄物処理地域において、人や動物に健康被害をもたらす可能性のある汚染物質や危険区域を特定するために使用できます。[ 18 ]

現在の一次医学研究

現在の研究は主に、細菌感染症（敗血症、肺炎、皮膚および軟部組織感染症）、ウイルス感染症（ジカ熱、HIV、インフルエンザ）、自己免疫疾患（関節リウマチ、自己免疫性溶血性貧血、免疫血小板減少性紫斑病）、毒（ヘビや他の動物）の治療におけるナノスポンジの使用の医療応用のために行われています。[ 8 ]これらの解決策を人体に適用することは多くのリスクを伴うため、多くの研究はまだ初期段階にあり、ナノスポンジのこれらの用途はまだ十分に開発されていません。

脳損傷の軽減

ナノスポンジはマウスで実験的にテストされており、脳や頭部の損傷による腫れを軽減することが示されています。損傷が発生すると、損傷部位の組織が腫れ、免疫細胞が損傷部位に急いで移動します。[ 15 ]この損傷が頭部に起こった場合、免疫細胞のこの急いでの移動が脳の腫れにつながり、脳が細胞内に含まれているため移動する場所がなく、頭部に圧力がかかり有害な影響を与える可能性があるため、危険な場合があります。[ 3 ]研究によると、ナノ粒子を頭部に注入することで免疫細胞が脳に急いで移動するのを防ぎ、腫れを軽減できることが示唆されています。[ 15 ]

頭部損傷後、マウスは2～3時間放置され、その後、溶解性縫合糸で一般的に使用されている、詳細不明だがFDA承認のポリマーでできた生分解性ナノ粒子が注入された。単球と呼ばれる免疫細胞は、頭部に殺到する代わりに、脳ではなくこれらのナノスポンジに向かった。単球はナノ粒子を飲み込み、細胞とナノ粒子は脾臓に送られ、体内で排除される。[ 3 ]これらの粒子の排除は非常に速く起こるため、研究者は、損傷後にゆっくりと再発する可能性のある炎症と戦うために、2～3日後にマウスにもう一度注射することができた。この治療を受けたマウスは、この注射を受けなかったマウスよりも回復が良好で、ナノ粒子治療を受けたマウスでは損傷部分が半分の大きさに縮小した。[ 3 ]マウスの視覚細胞は光に対する反応が良くなり、回復後ははしごをよりスムーズに渡ることができ、行動と運動機能の改善が見られた。

外傷を治療する他の潜在的な治療法は、ナノ粒子と一緒に送られる薬剤または他の貨物に依存していますが、この研究は裸のナノ粒子を使用して行われたため、生体内に注入される物質が少なくなり、試験がより安価で安全になりました。[ 3 ]

研究者たちは、この研究を人体への傷害について検証していません。傷害の重症度や回復期間といった要因が、これらのナノ粒子を体内に送り込むことによる影響を決定づけるでしょう。脳への影響は、この免疫反応だけでなく、より多くの身体的反応を伴います。ナノ粒子が蓄積した場合、体内から速やかに除去されないと、体内の他の部位に広がり、毒性損傷を引き起こす可能性があります。[ 3 ]

敗血症管理のためのマクロファージ生体模倣ナノ粒子

現在、敗血症の治療法は不足しています。ほとんどの治療法は対症療法に過ぎず、感染症と戦う効果はありません。マクロファージを模倣したナノ粒子を使用する研究があります。ナノ粒子表面のマクロファージコーティングは、ナノ粒子の表面積と体積の比率を高めます。[ 19 ]この比率の増加は、効率的なエンドトキシン中和に重要です。これらのマクロファージは、エンドトキシンに結合して中和できるデコイとして機能します。これらのエンドトキシンを中和しないと、免疫反応が引き起こされます。これらのナノ粒子は、敗血症反応を開始する能力を阻害する炎症性サイトカインを隔離することができます。これらは、マウスの大腸菌菌血症モデルでテストされており、ナノ粒子は炎症性サイトカインのレベルを低下させ、細菌の拡散を防ぐことで、マウスの生存率を大幅に向上させることができました。[ 19 ]これはまだ医療分野で再現されていませんが、敗血症の治療に期待が持てます。[ 19 ] [ 20 ]

虚血性脳卒中の治療

Mn 3 O 4 @ナノ赤血球-T7（MNET）ナノスポンジは、虚血性脳卒中（世界的に主要な死亡および障害の原因）の際に、酸素を調節し、フリーラジカルを除去することができます。これらの人工ナノスポンジは、赤血球を模倣し、梗塞部位の酸素量を増加させることで、脳卒中後の低酸素症を軽減するのに役立ちます。これにより、神経細胞の生存期間を延長することが可能になります。これは、虚血性脳卒中の治療において、正常な機能を維持する上で非常に重要な部分です。[ 21 ]

MNETが効果を発揮するのは、ヘモグロビンを含むことで酸素スポンジ効果を発揮するからです。この効果は、低酸素領域で酸素を放出し、酸素が豊富な領域で酸素を吸収することで機能します。このスポンジ効果とフリーラジカルの除去作用により、虚血性脳卒中を効果的かつ効率的に治療することができます。[ 21 ]

MNETナノスポンジのような生体模倣ナノ粒子は、血液脳関門（BBB）を容易に通過します。MNETのBBB通過効率は、虚血性脳卒中の治療に不可欠なT7ペプチドによって向上します。 [ 22 ]中大脳動脈閉塞（MCAO）ラットを用いた研究では、MNETを投与されたラットで神経学的損傷が有意に軽減されました。[ 21 ]

研究の限界

研究は前進しているものの、科学者たちはいくつかの限界を発見している。天然の外部成分と合成の内部成分の両方を使用すると、ナノスポンジの開発が複雑になる。低い溶解性と水溶性の不安定性が構造の複雑さの主な原因である。[ 23 ]さらに、ナノスケールでのその小さなサイズとユニークな特性により、体内や生態系から完全に抽出することが困難になり、環境や体内の不要な合成物質の量が増加する可能性がある。[ 24 ] [ 1 ]このため、人間での研究も困難である。あらゆる医学研究と同様に、新しい治療法の実施には、結果が致命的となる可能性のある広範囲のリスクが伴う。[ 3 ]ナノ粒子を体内から抽出できない場合、その毒性成分が患者に内部的な害を及ぼす可能性がある。[ 8 ] [ 3 ]これらのナノ粒子に対する体の拒絶反応も、望ましくない免疫反応を引き起こす可能性があり、これは体を助けるよりも害を及ぼす可能性がある。例えば、カリフォルニア大学サンディエゴ校のチャン博士は、関節リウマチの場合、これが免疫反応を誘発し、病気と闘うのではなく、病気を悪化させる可能性があると示唆しています。好中球膜でナノ粒子をコーティングすると、そこに自己抗原が含まれており、免疫反応を引き起こします。[ 8 ]

参考文献

  1. ^ a b c d e f g h i j k l m n o Rubin Pedrazzo; Smarra; Caldera; Musso; Dhakar; Cecone; Hamedi; Corsi; Trotta (2019-10-11). 「重金属除去のための環境に優しいβ-シクロデキストリンおよびラインキャップポリマー」 .ポリマー. 11 ( 10): 1658. doi : 10.3390/polym11101658 . ISSN  2073-4360 . PMC  6835710. PMID  31614648 .
  2. ^ Li, D.; Ma, M. (2000-09-01). 「水浄化のためのナノスポンジ」. Clean Products and Processes . 2 (2): 112– 116. doi : 10.1007/s100980000061 . ISSN 1435-2974 . 
  3. ^ a b c d e f g h「マウスの血液中にナノ粒子を注入すると脳の腫脹が抑制される」サイエンスニュース2020年2月4日. 2020年4月30日閲覧。
  4. ^シクロデキストリンポリマー分離材料. 1997-11-21.
  5. ^ a b c d e Trotta, Francesco; Zanetti, Marco; Cavalli, Roberta (2012-11-29). 「シクロデキストリン系ナノスポンジの薬物キャリアとしての利用」 . Beilstein Journal of Organic Chemistry . 8 (1): 2091– 2099. doi : 10.3762/bjoc.8.235 . ISSN 1860-5397 . PMC 3520565. PMID 23243470 .   
  6. ^ Trotta, Francesco (2011)、「シクロデキストリンナノスポンジとその応用」、医薬品、化粧品、バイオメディシンにおけるシクロデキストリン、John Wiley & Sons, Ltd、pp.  323– 342、doi : 10.1002/9780470926819.ch17、ISBN 978-0-470-92681-9
  7. ^ Huang, Yukun; Gao, Xiaoling; Chen, Jun (2018-01-01). 「白血球由来生体模倣ナノ粒子薬物送達システムによる癌治療」 . Acta Pharmaceutica Sinica B. 8 ( 1): 4– 13. doi : 10.1016/j.apsb.2017.12.001 . ISSN 2211-3835 . PMC 5985693. PMID 29872618 .   
  8. ^ a b c d e f「ナノスポンジが毒素を吸収し、組織の修復を助ける」サイエンスニュース2019年3月7日. 2020年4月2日閲覧。
  9. ^ a b cアビラ、ベルタ・エステバン・フェルナンデス・デ;アンサンティクル、パビモル。ラミレス・エレラ、ドリス・E。ソト、フェルナンド。テイムリアン、ハジル。デハイニ、ダイアナ。チェン、イージエ。張、梁芳。ワン、ジョセフ (2018-05-30)。「病原性細菌と毒素を同時に除去するハイブリッド生体膜機能化ナノロボット」。科学ロボティクス。3 (18) eaat0485。土井：10.1126/scirobotics.aat0485。ISSN 2470-9476。PMID 33141704。  
  10. ^ a b c「ナノスポンジ：プラスチック粒子が汚染物質を吸着」サイエンスニュース2004年2月20日2020年5月2日閲覧。
  11. ^ a b「ナノスポンジが汚染物質を吸収」『Science News for Students』2004年2月23日。 2020年5月2日閲覧。
  12. ^ Li, D.; Ma, M. (2000-09-22). 「水浄化のためのナノスポンジ」. Clean Products and Processes . 2 (2): 0112– 0116. doi : 10.1007/s100980000061 .
  13. ^ 「ナノスポンジの視点：レビュー | International Journal of Applied Pharmaceutics」innovareacademics.in . 2020年4月30日閲覧。
  14. ^ a b「ナノスポンジが毒素を吸収する」Nano Today . 8 (3): 217– 218. 2013年6月. doi : 10.1016/j.nantod.2013.04.004 . ISSN 1748-0132 . 
  15. ^ a b c d e Hu, Che-Ming J.; Fang, Ronnie H.; Copp, Jonathan; Luk, Brian T.; Zhang, Liangfang (2013). 「孔形成毒素を吸収する生体模倣ナノスポンジ」 . Nature Nanotechnology . 8 (5): 336– 340. Bibcode : 2013NatNa...8..336H . doi : 10.1038 / nnano.2013.54 . ISSN 1748-3387 . PMC 3648601. PMID 23584215 .   
  16. ^ a b「ナノスポンジ入りゲルがMRSA感染症を除去」 phys.org . 2020年4月30日閲覧。
  17. ^ a b Zuruzi, Abu Samah; MacDonald, Noel C.; Moskovits, Martin; Kolmakov, Andrei (2007-06-04). 「化学センサーとしての金属酸化物「ナノスポンジ」：ナノスポンジチタンによる水素の高感度検出」. Angewandte Chemie International Edition . 46 (23): 4298– 4301. doi : 10.1002/anie.200700006 . PMID 17458845 . 
  18. ^ a b c d Peveler, William J.; Jaber, Sultan Ben; Parkin, Ivan P. (2017). 「爆発物検出におけるナノ粒子 ― 最新技術と今後の方向性」 .法医学・病理学. 13 (4): 490– 494. doi : 10.1007/s12024-017-9903-4 . ISSN 1547-769X . PMC 5688190. PMID 28801875 .   
  19. ^ a b c Thamphiwatana, Soracha; Angsantikul, Pavimol; Escajadillo, Tamara; Zhang, Qiangzhe; Olson, Joshua; Luk, Brian T.; Zhang, Sophia; Fang, Ronnie H.; Gao, Weiwei; Nizet, Victor; Zhang, Liangfang (2017-10-24). 「マクロファージ様ナノ粒子によるエンドトキシンと炎症性サイトカインの同時吸収と敗血症管理」 . Proceedings of the National Academy of Sciences . 114 (43): 11488– 11493. Bibcode : 2017PNAS..11411488T . doi : 10.1073/pnas.1714267114 . ISSN 0027-8424 . PMC 5664555 . PMID 29073076 .   
  20. ^ 「研究者らが敗血症を制御するマクロファージナノスポンジを開発」 AZoNano.com 2018年1月5日2020年5月3日閲覧。
  21. ^ a b cシ、ジンジン;ユウ、ウェンヤン。徐、麗華。イン、ナ。劉、魏。張、凱祥。リュウ・ジュンジエ。張真中（2019-12-13）。 「フリーラジカル除去と自己適応酸素調節による虚血性脳卒中救済のための生体インスピレーションを受けたナノスポンジ」。ナノ文字。20 (1): 780–789 .土井: 10.1021/acs.nanolett.9b04974。ISSN 1530-6984。PMID 31830790。  
  22. ^バラドワジ、ヴィマラ N.;グエン、ズオン T.コディバグカル、ヴィクラム D.。シュターベンフェルト、サラ E. (2018)。「脳損傷に対するナノ粒子ベースの治療法」。先進的なヘルスケア材料。7 (1) 1700668.土井: 10.1002/adhm.201700668。ISSN 2192-2640。PMC 5903677。PMID 29034608。   
  23. ^ Dhakar, Nilesh Kumar; Matencio, Adrián; Caldera, Fabrizio; Argenziano, Monica; Cavalli, Roberta; Dianzani, Chiara; Zanetti, Marco; López-Nicolás, José Manuel; Trotta, Francesco (2019-10-20). 「レスベラトロールおよびオキシレスベラトロールを充填したナノスポンジの溶解性、細胞毒性、光安定性の比較評価」 . Pharmaceutics . 11 ( 10): 545. doi : 10.3390/pharmaceutics11100545 . ISSN 1999-4923 . PMC 6836080. PMID 31635183 .   
  24. ^ Courtland, Rachel (2008-05-30). 「ナノスポンジが油流出を吸収できる可能性」Nature . doi : 10.1038/news.2008.865 . ISSN 0028-0836 . 
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