Nanoparticle-mediated antioxidant therapy: mechanisms and biomedical relevance

சுருக்கம்:

ஆக்சிடேட்டிவ் ஸ்ட்ரெஸ் என்பது உடலில் ரியாக்டிவ் ஆக்சிஜன் ஸ்பீஷிஸ் அளவுக்கு அதிகமாக உற்பத்தியாகும் ஒரு நிலையாகும். இந்த நிலை புற்றுநோய், நரம்பியல் சிதைவு நோய்கள், இதய மற்றும் இரத்தநாள பிரச்சனைகள் மற்றும் காயங்கள் மெதுவாக அல்லது சரிவர ஆறாமல் போவது போன்ற பல நாள்பட்ட மற்றும் சிதைவு நோய்களின் வளர்ச்சியுடன் தொடர்புடையதாக கண்டறியப்பட்டுள்ளது. ஆன்டிஆக்சிடன்ட் தெரபிகள் பல முறை பரிசோதிக்கப்பட்டு நிரூபிக்கப்பட்டவை என்றாலும், உடல் திசுக்கள் வழியாக சரியாக உள்ளே செல்லாமல் போவது, மருந்து விரைவில் சிதைந்துவிடுவது மற்றும் தேவையான இலக்கை நோக்கி குறிப்பிட்டத் தன்மையுடன் செயல்படாமல் போவது போன்ற உள்ளார்ந்த குறைபாடுகளை கொண்டுள்ளன. இது தொடர்பாக, நானோடெக்னாலஜி இந்த குறைபாடுகளை சரிசெய்யும் திறன் கொண்டதாக உள்ளது மற்றும் அதன் செயல்பாட்டிற்கு ஆன்டிஆக்சிடன்ட் அமைப்புகளை இயக்கும் நானோபார்டிக்கிள்களை அடிப்படையாகக் கொண்டுள்ளது. இங்கு முதலில், ஆக்சிடேட்டிவ் ஸ்ட்ரெஸின் அடிப்படைக் கொள்கைகளும், ரெடாக்ஸ் ஹோமியோஸ்டாசிஸை சீராக வைத்திருக்கும் உயிரியல் பாதுகாப்பு அமைப்புகளும் விவாதிக்கப்படுகின்றன. அதைத் தொடர்ந்து, மெட்டல் ஆக்சைடு, சிந்தெட்டிக் லிப்பிட் மற்றும் கார்பன் அடிப்படையிலான நானோமெட்டீரியல்கள் போன்ற பல்வேறு நானோபார்டிக்கிள் தளங்கள் பற்றிய விரிவான ஆய்வு மேற்கொள்ளப்படுகிறது. நானோபார்டிக்கிள்கள் ஆன்டிஆக்சிடன்ட் விளைவுகளை ஏற்படுத்தக்கூடிய பல்வேறு வழிகளை ஆசிரியர்கள் முன்னிலைப்படுத்தியுள்ளனர். இவற்றில் ரியாக்டிவ் ஆக்சிஜன் ஸ்பீஷிஸை நேரடியாக அகற்றுவது, என்சைம்களின் பண்புகளை கொண்டிருப்பது அதாவது நானோசைம்களாக செயல்படுவது, ஆன்டிஆக்சிடன்ட் மருந்துகளை கட்டுப்படுத்தப்பட்ட முறையில் வழங்குவது மற்றும் ரெடாக்ஸ் உணர்திறன் மிக்க செல்லுலார் சிக்னலிங் பாத்வேகளை மாற்றியமைப்பது ஆகியவை அடங்கும். மேலும், காயம் ஆறுதல், புற்றுநோய் சிகிச்சை, நரம்பு மண்டல பாதுகாப்பு மற்றும் வளர்சிதை மாற்றக் கோளாறுகள் போன்ற முக்கியமான சிகிச்சை துறைகளில் இந்த அமைப்புகள் உயிரி மருத்துவத்திற்கு எந்த அளவில் பயனுள்ளவை என்பதை ஆசிரியர்கள் ஆழமாக ஆய்வு செய்துள்ளனர். இவற்றின் மகத்தான திறன்கள் இருந்தாலும், நச்சுத்தன்மை, நீண்டகால பாதுகாப்பு மற்றும் கிளினிக்கல் டிரான்ஸ்லேஷன் போன்ற சிக்கல்கள் இன்னும் தீர்க்கப்படாமல் உள்ளன. சுருக்கமாக, நானோபார்டிக்கிள் மூலம் வழங்கப்படும் ஆன்டிஆக்சிடன்ட் சிகிச்சை என்பது வேகமாக வளர்ந்துவரும் ஒரு துறையாகும். ஆக்சிடேட்டிவ் ஸ்ட்ரெஸ் தொடர்பான நோய்களை கட்டுப்படுத்துவதற்கான புதிய சிகிச்சை முறைகளை வடிவமைப்பதில் குறிப்பிடத்தக்க முன்னேற்றங்களை கொண்டுவரும் என்ற நம்பிக்கையை இது உறுதியாக வழங்குகிறது.

Abstract:

Oxidative stress is a condition characterized by the excessive production of reactive oxygen species (ROS), and it has been linked to the development of many chronic and degenerative diseases, such as cancer, neurodegenerative diseases, cardiovascular problems, and slow or defective wound healing. Antioxidant therapies are tried and tested but have inherent drawbacks such as poor permeability through bodily tissues, getting broken down quickly, and not being very specific to the target. Regarding this, nanotechnology can counter these problems and relies on nanoparticles operating antioxidant systems for its implementation. Here first the basic principles of oxidative stress and biological defense systems regulating redox homeostasis are discussed, and then a thorough review of different nanoparticle platforms such as metal oxide, synthetic lipid, and carbon-based nanomaterials is carried out. The authors have highlighted the different ways in which nanoparticles can have antioxidant effects which include simply scavenging ROS, having the property of enzymes (acting as nanozymes), delivering antioxidant agents in a controlled manner, or even changing the redox-sensitive cellular signaling pathways. Also, they have analytically looked at how relevant these systems actually are for biomedicine in the major therapeutic areas such as wound healing, cancer therapy, neuroprotection, and metabolic disorders. Apart from the fact that they have enormous potential, there are still the issues of toxicity, safety in the long run, and clinical translation. In summary, nanoparticle-mediated antioxidant therapy is a fast-developing area that holds great promise for making significant progress in the designing of new therapeutic measures for the control of oxidative stress-related diseases.