Fot. Komórka elementarna TiO2

Coraz bardziej zaawansowane możliwości wykorzystania nanomateriałów w farmacji i medycynie są bezpośrednio determinowane przez specyficzne właściwości nanostruktur. Cząsteczki o rozmiarach nanometrycznych często posiadają zupełnie odmienne cechy w porównaniu do ich makroskopowych odpowiedników. Zatem kontrolując wielkość, a także morfologię, możliwe staje się otrzymywanie materiałów o wyjątkowych parametrach. 

Struktury nano w farmacji i medycynie

Nanocząstki do zastosowań w medycynie i farmacji są rozpatrywane przede wszystkim w kontekście transportu substancji aktywnych. Tym, co wyróżnia nanomateriały, zdecydowanie jest ich wysoko rozwinięta powierzchnia właściwa. Umożliwia ona transport dużych ilości leku, a także zapewnia ochronę przed degradacją enzymatyczną, co gwarantuje jego stabilność i skuteczność. Nanomateriały wykazują duży stosunek powierzchni do objętości i z łatwością można modyfikować ich powierzchnię. Analiza nanocząstek tlenku tytanu (IV) pod kątem ich zastosowania jako nośników leków opiera się głównie na obserwacji stabilności w zmiennych warunkach pH, w obecności płynów fizjologicznych, a także sposobie uwalniania substancji aktywnej z powierzchni nośnika. Ponadto modyfikacja nośnika substancjami, takimi jak glukoza, zwiększa jego powinowactwo do tkanek nowotworowych.

Nanocząstki TiO2

Ze względu na właściwości szczególnie pożądane są nanocząstki otrzymywane na bazie metali i ich tlenków (rozpatrywane są nanostruktury srebra, tytanu lub cynku). Tlenek tytanu (IV) wyróżnia się spośród innych dobrą stabilnością chemiczną, przyjaznym oddziaływaniem na środowisko, a także słabą cytotoksycznością. Zaprojektowanie nanocząstek TiO2 pozwala na wykorzystanie ich w terapii celowanej. Otrzymanie cząsteczki o rozmiarach w zakresie 100-800 nm spowoduje, że z łatwością dostanie się ona do tkanek nowotworowych, z ominięciem zdrowych komórek (rozmiar komórek niezmienionych chorobowo to od 2 do 6 nm). Takie rozwiązanie pozwoli na zwiększenie skuteczności terapii onkologicznej i ograniczy jej skutki uboczne. Ponadto nośniki na bazie TiO2 mogą dostarczać większe ilości leku do miejsc docelowych, co skutkować będzie zmniejszeniem wymaganej dawki leku. Popularne staje się także pokrywanie nanocząstek tlenku tytanu (IV) materiałami polimerowymi w celu wyeliminowania ich agregacji i sedymentacji. Taki zabieg zmniejsza również toksyczność i zwiększa biokompatybilność. Inną zaletą nośników na bazie nanocząstek tlenku tytanu (IV) jest ich światłoczułość – cecha ta daje możliwość współwykorzystania terapii fotodynamicznej.

Potencjalne zagrożenia

Pomimo wymienionych powyżej niewątpliwych zalet nośników leków na bazie nanocząstek TiO2, należy pamiętać, że środowisko płynów ustrojowych, z jakim styka się nośnik wprowadzony do organizmu pacjenta, jest dla niego szczególnie agresywne. Nośniki na bazie nanocząstek tlenku tytanu (IV) ulegają rozpadowi z uwolnieniem jonów tytanu (IV), które w kontekście długofalowym mogą być dla pacjenta niebezpieczne. Jony tytanu (IV) mają zdolność do gromadzenia się i wchodzenia w reakcje z żywymi molekułami organizmu, dlatego konieczne jest szczegółowe kontrolowanie rozpadu nośnika i uwalniania jonów już na etapie projektowania i otrzymywania pożądanego materiału. Nie wszystkie aspekty i efekty uboczne są możliwe do przewidzenia, dlatego niezbędne są szeroko zakrojone badania na każdym etapie postępowania.