Encapsidation of nanoparticles in virus-like particles: Opportunities and biomedical challenges

சுருக்கம்:

இந்த ஆய்வுக் கட்டுரை, நனோஅணுக்கள் (Nanoparticles – NPs) என்பவற்றை, வைரஸ் போல தோன்றும் ஆனால் பாதிப்பற்ற வைரஸ் போன்ற அணுக்கள் (Virus-Like Particles – VLPs) உள்ளே அடைத்து பயன்படுத்தும் முறையை விவரிக்கிறது. இந்த VLPs, உடலில் துல்லியமான இடங்களை நோக்கி மருந்துகளை செலுத்துவதிலும், மருத்துவ சோதனைக்கான படங்களை எடுக்கவும் முக்கிய பங்கு வகிக்கின்றன. பழைய மருந்து விநியோக முறைகள் (போன்ற liposomes, dendrimers) மற்றும் VLPs-ஐ ஒப்பிடும்போது, VLPs அதிக நிலைத்தன்மை, உடலால் எளிதில் ஏற்கக்கூடிய தன்மை, மற்றும் இலக்கு செல்களைச் சுலபமாக அடையும் திறனை கொண்டுள்ளன. இதற்குக் காரணம், இவை தானாகவே கட்டமைக்கக் கூடிய ‘காப்சிட்’ எனப்படும் உறுதியான வெளிப்புற அமைப்பைக் கொண்டுள்ளன. VLPs-இல் அடைக்கப்பட்ட நனோஅணுக்கள் சிதைவடையாமல், ஒருங்கிணைந்த நிலையில் நிலைத்திருக்கின்றன. இதனால், மருந்தின் செயல்திறன் மேம்பட்டு, அது தேவையான இடத்தில் மெதுவாகச் சென்று செயல்பட முடிகிறது. இது பழைய நனோஅணு விநியோக முறைகளின் முக்கிய குறைகளை சமாளிக்க உதவுகிறது. தங்க நனோஅணுக்கள் மற்றும் குவாண்டம் டாட்ஸ் போன்ற சிறப்பு நனோஅணுக்கள், VLPs-இல் அடைக்கப்பட்டபோது, அதிக துல்லியத்துடன் மருத்துவப் படமெடுப்புகளில் (CT, MRI, PET, ஆப்டிகல் புளோரசென்ஸ்) பயன்படுத்தப்படுகின்றன. மேலும், VLPs-ஐ சிகிச்சைக்கும் நோய்கள் கண்டறிதலுக்கும் பயன்படுத்த முடிகிறது. எடுத்துக்காட்டாக, ரோட்டா வைரஸ் VLPs மூலமாக டோக்ஸோருபிசின் (Doxorubicin) மருந்தும், இரும்பு ஆக்சைடு நனோஅணுக்களும் புற்றுநோய் சிகிச்சைக்காக பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இந்த VLPs-ஐ ஆய்வகத்தில் உருவாக்க, heterologous expression மற்றும் in vitro assembly போன்ற முறைகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இதில் வெப்பநிலை, அமிலத்தன்மை (pH) போன்ற கட்டுப்பாடுகளை சரியாக பராமரிக்க வேண்டும். இது அதிக அளவில் நனோஅணுக்களை அடைக்க உதவுகிறது. இவை சரியாக செயல்படுகிறதா என்பதை உறுதிப்படுத்த, Electron Microscopy, Light Scattering, மற்றும் Fluorescence போன்ற பரிசோதனை முறைகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இவ்வாறு VLPs மூலம் நனோஅணுக்களை பயனுள்ள முறையில் பயன்படுத்தலாம் என்றாலும், சில சவால்களும் உள்ளன. வைரஸ் சார்ந்த புரதங்கள் உடலில் எதிர்வினை ஏற்படுத்தக்கூடும். எனவே, PEGylation எனும் பாதுகாப்பு நுட்பத்தின் மூலம் இந்த எதிர்வினையை தவிர்க்க முயற்சி செய்யப்படுகிறது. மொத்தமாக, VLPs மற்றும் நனோஅணுக்களின் சேர்க்கை, மருந்துகளை இலக்கு செல்களுக்கு நேராக வழங்கவும், நோய்களை கண்டறிந்து துல்லியமான சிகிச்சையளிக்கவும் புதிய வாய்ப்புகளை உருவாக்குகிறது.

Abstract:

This review states an overview of the encapsidation of nanoparticles (NPs) in virus-like particles (VLPs) of various viral origins, with their functionality in drug delivery and biomedical imaging. Compared with traditional delivery vehicles such as liposomes and dendrimers, VLPs have shown improved stability, biocompatibility, and targeting specificity with their inherent self-assembling capsid structure. Encapsulated NPs also illustrate protection against degradation and aggregation, enhanced bioavailability, and regulated release, which overcome primary limitations of conventional NP-based drug delivery strategies. Functionalized NPs like gold NPs and quantum dots are stabilized and characterized particularly when they are encapsulated in viral capsids that allow imaging techniques like computed tomography (CT), magnetic resonance imaging (MRI), positron emission tomography (PET), and optical fluorescence. VLPs also facilitate theragnostic as well as therapeutic uses, such as in VP4 rotavirus VLPs for encapsulating doxorubicin and iron oxide NPs in cancer treatment. Synthesis methods for VLPs, such as heterologous expression and assembly in vitro, are presented with particular attention to control of the physicochemical parameters to maximize encapsidation yield. Characterization methods like transmission electron microscopy (TEM), dynamic light scattering (DLS), and fluorescence assays are used to establish particle integrity and measure loading. While the VLPs encapsidated NPs display promising attributes, challenges are associated with them, such as immunogenicity due to viral proteins and the requirement for immune evasion strategies like PEGylation. The review highlights the mechanisms of VLPs encapsidated NPs as multifunctional platforms combining viral natural targeting with NPs features to propel precision medicine and diagnostic imaging.