نانوحامل ها در دارورسانی و درمان انواع مختلف سرطان استفاده می شوند. روش های مختلفی از جمله ایمونوتراپی، هورمون درمانی، جراحی، شیمی درمانی و رادیوتراپی برای درمان سرطان استفاده می شوند. در این میان، شیمی درمانی اصلی ترین روش برای درمان سلول های سرطانی در نظر گرفته می شود. اما، سیستم‌های مرسوم  شیمی‌درمانی محدودیت‌هایی دارند، از جمله اثرات جانبی، سمیت عوامل شیمی‌درمانی بر سلول‌های سالم  و سایر عوارض جانبی. مشکل عمده مربوط به شیمی درمانی عدم انتخاب سلول های بدخیم است. عوامل شیمی درمانی اثرات سایتوتوکسیک مشابهی بر روی سلول های سالم طبیعی دارند. بنابراین، استفاده طولانی مدت  از عوامل شیمی درمانی باعث ایجاد سمیت شدید برای سلول های سالم می شود. شیمی‌درمانی‌هایی که از طریق سیستم‌های  مرسوم ارائه می‌شوند، به دلیل حجم بالای توزیع داروها، که وزن مولکولی پایینی دارند، می‌توانند اثرات سایتوتوکسیک شدیدی را برای سلول‌های سالم ایجاد کنند.

حلالیت ضعیف عوامل شیمی درمانی مشکل دیگر است. حلالیت کم، فرموله کردن یک سیستم دارورسانی را چالش برانگیز می کند. پاکلیتاکسل نمونه ای از چنین داروهایی با حلالیت کم است که کاربرد محدودی در شیمی درمانی دارد. حلالیت کم در آب می تواند منجر به آمبولیزه شدن رگ های خونی در صورت تجویز از طریق داخل وریدی شود. مایعات بینابینی سلول های تومور فشار هیدرواستاتیک بالایی ایجاد می کنند که منجر به جریان بین بافتی همرفتی به سمت بیرون می شود که می تواند عوامل درمانی را از سلول های تومور حذف کند. در دارورسانی به روش شیمی‌درمانی، در مسیر عبور داروها به تومور بدخیم  موانعی وجود دارد. خواص فیزیکوشیمیایی دارو، شامل ترکیب سطح، اندازه ذرات، بارهای ذرات، نقش مهمی را در انتقال دارو به محل مورد نظر دارد.

نانوحامل ها

برای غلبه بر محدودیت‌های شیمی‌درمانی، با امکان رساندن عوامل شیمی‌درمانی در سطوح افزایش یافته به نقاط مورد نظر پیشرفت هایی به وجود آمده است. نانوحامل ها به عنوان یک ابزار جدید برای درمان سرطان برای کاهش خطرات سیستم های تحویل داروی مرسوم پدید آمده اند. نانوحامل ها مزایای متعددی را نسبت به سیستم های دارورسانی متداول ارائه می دهند، مانند افزایش نیمه عمر پلاسما، بهبود توزیع زیستی، و تحویل هدفمند دارو به محیط ریز تومور. از طریق لایه های اندوتلیال این سیستم‌های دارورسانی مبتنی بر نانوحامل ها علیه انواع مختلف تومورهای سرطانی  مورد استفاده قرار می‌گیرند.

نانوحامل‌ها به طور انتخابی با افزایش موضعی‌سازی دارو و جذب سلولی، به دنبال انتشار مداوم، مستقیم و کنترل‌شده دارو به سلول‌های بدخیم هستند. نانوذرات را می‌توان برای شناسایی سلول‌های بدخیم خودکار کرد و انتقال دقیق و متمایز دارو را انجام داد و از تماس از طریق سلول‌های طبیعی اجتناب کرد. علاوه بر این، نانو حامل ها مشکلاتی از جمله سمیت سیستمیک، کاهش حلالیت، شاخص های درمانی محدود، و مقاومت شیمیایی را نیز برطرف میکنند. برای اثر بخشی داروهای ضد سرطان، در ابتدا باید بتوانند از انسدادهای بدن عبور کرده و بافت های تومور را با کاهش حجم یا فعالیت آنها در گردش خون هدف قرار دهند. پس از رسیدن به محل مورد نظر، عوامل شیمی درمانی باید این ظرفیت را داشته باشند که سلول های تومور را بدون آسیب رساندن به سلول های سالم از بین ببرند.

انواع نانوحامل ها

نانو حامل ها دارای کاربردهای زیادی هستند که شامل تحویل ژن، سیستم دارورسانی هدفمند در مکان خاص و همچنین عواملی در تصویربرداری رزونانس مغناطیسی برای افزایش احتمالات تشخیصی،  یا طراحی و توسعه روش های تصویربرداری جدید است. نانوحامل ها دارای ویژگی های متمایزی مانند اثرات کوانتومی، نسبت سطح به حجم بالا، و توانایی حمل ترکیبات فعال درمانی به محل مورد نظر به دلیل اندازه نانو آنها.  انواع مختلفی از نانوحامل ها با موفقیت در نانوپزشکی  مورد استفاده قرار میگیرند. برخی از نانوحامل‌های مهم شامل نانوذرات پلیمری، لیپوزوم‌ها، میسل‌های پلیمری، نانولوله‌های کربنی، دندریمرها، نانوذرات لیپید جامد، نانوذرات مغناطیسی هستند.

نانوحامل های پلیمری و میسل های پلیمری

انواع مختلفی از پلیمرها برای تهیه نانوحامل ها استفاده می شود. عوامل درمانی فعال یا از نظر فیزیکی با ماتریکس پلیمری درگیر می شوند یا به صورت کووالانسی با پلیمرها محدود می شوند. از پلیمرهای طبیعی و مصنوعی برای توسعه نانوحامل ها استفاده می شود.

سیستم‌های تحویل مبتنی بر میسل‌ها با کوپلیمرهای بلوک آمفی‌فیلیک ساخته می‌شوند. و ویژگی‌های  آن‌ها بر اساس ماهیت کوپلیمرهایی است که برای تشکیل یک ساختار هسته/پوسته در اندازه نانو در محیط‌های بافر آبدوست، سوار می‌شوند. حفره آبگریز میسل ها به عنوان یک مخزن برای مولکول های  چربی دوست عمل می کند و پوسته آب دوست بیرونی به پایداری میسل در محیط آبی کمک می کند و این خواص باعث می شود که میسل ها برای تزریق داخل وریدی مناسب باشند. نانوذرات ساخته شده از پلیمرهای طبیعی مانند آلبومین، هپارین و کیتوزان برای ایجاد نانوذرات برای انتقال هدفمند داروهای مبتنی بر نوکلئوتید، داروهای الیگونوکلئوتیدی و پروتئین‌ها استفاده می‌شوند.

 نانوحامل های  مبتنی بر لیپید

در میان فرمولاسیون نانوذرات مبتنی بر لیپید، لیپوزوم ها ابتدا در سال 1965 طراحی شدند. لیپوزوم ها اصلی ترین نانوحامل های مورد استفاده در زمینه نانوپزشکی بودند. لیپوزوم ها به دلیل تجزیه آسان در داخل بدن و همچنین خاصیت آنها برای محصور کردن عوامل آبدوست در محیط آبی و عوامل چربی دوست در لایه های چربی بیرونی، سیستم های دارورسانی عالی هستند. علاوه بر این، برای افزایش پایداری لیپوزوم ها، پلی اتیلن گلیکول بر روی سطوح لیپوزوم ها پوشش داده میشود. محدود کردن انتشار در داخل پلاسما به همین ترتیب، تحویل داروی لیپوزومی بالاترین غلظت دارو را در سلول‌های تومور محدود می‌کند و تجمع دارو در بافت‌های دیگر را کاهش می‌دهد.

 نانوذرات تولید شده از لیپیدهای جامد معمولاً حامل‌های کلوئیدی کروی و نانومتری هستند. نانوذرات لیپیدی جامد  کمتر سمی و زیست‌سازگار هستند. اصطلاح لیپید به طور کلی شامل تری گلیسیریدها، گلیسریدهای جزئی اسیدهای چرب، استروئیدها و موم ها می شود. در سیستم دارورسانی، هسته لیپیدی کوچک، سورفکتانت‌ها و داروها در نسبت‌های مناسبی وجود دارند که برخی خواص بی‌نظیر را نشان می‌دهند که آنها را نسبت به سایر حامل‌های دارویی موجود برتری می‌دهد.

نقاط کوانتومی

نقاط کوانتومی نیمه هادی در اندازه نانو از جمله مواد مورد استفاده در درمان انواع مختلف سرطان هستند. حلالیت در آب و زیست سازگاری نقاط کوانتومی با اصلاح سطح بهبود می یابد. همچنین به کیو دی ها ها کمک می کند تا به عنوان کاوشگرهای فلورسنت با مولکول های هدف استفاده شوند. نانوحامل های نقطه کوانتومی دارای ویژگی های استثنایی مانند طیف جذب گسترده و قوی و خواص نوری و شیمیایی منحصر به فرد هستند. نقاط کوانتومی نیمه هادی را می توان به عنوان حساس کننده نور استفاده کرد. آنها در برابر تخریب شیمیایی، تغییرات پی اچ انعطاف پذیری نشان می دهند و پایداری حرارتی بالایی دارند.

دندریمرها

دندریمرها سیستم‌های دارورسانی در اندازه نانومتری هستند و از مونومرهای چندگانه با شاخه‌های برجسته ساخته شده‌اند که از هسته مرکزی بیرون می‌آیند. آنها دارای سطوح قابل تغییر، اندازه تک پراکنده، حفره های داخلی آبدوست و چند ظرفیتی هستند.

دندریمرها به دلیل ساختارهای شاخه ای خود می توانند نوع خاصی از مولکول های دارو را محصور کرده و به هم متصل کنند. از آنجایی که دندریمرها دارای تراکم بالایی از مولکول های سطحی عملکردی هستند. آنها به طور مستقیم با تعداد زیادی از عوامل هدف قرار می گیرند تا مواد شیمیایی را به بافت تومور عرضه کنند. علاوه بر این، حفره‌های موجود در هسته را برای محصور کردن درشت مولکول چربی دوست در بر می‌گیرند و به آن‌ها اجازه می‌دهند داروهای بسیار آبگریز را منتقل کنند. یکی از انواع دندریمرهای مورد استفاده، دندریمرهای پلی آمیدوآمین هستند که برای کاربردهای متعدد زیست پزشکی، بیوتکنولوژی، پزشکی احیاکننده و مهندسی بافت مناسب هستند. ساختار دندریتی دندریمرها آنها را به ناقل دارو در کاربردهای زیست پزشکی تبدیل می کند. دندریمرهای پلی آمیدوآمین کونژوگه با سیس پلاتین به دلیل استفاده به عنوان سیستم داربست معروف هستند.

نانولوله های کربنی

نانولوله‌های کربنی عمدتاً در زمینه‌های بیولوژیکی به‌عنوان حسگر برای اهداف تشخیصی و برای تشخیص دی ان ای پروتئین‌ها و تشخیص انواع مختلف پروتئین‌ها  و کمک به تحویل واکسن‌ها و پروتئین‌ها استفاده می‌شوند.  تغییرات شیمیایی در این لوله ها و اتصال برخی از گروه های عاملی، آنها را محلول در آب می کند. و همچنین آنها را قادر می سازد تا برای تحویل بسیاری از داروهای فعال درمانی مانند پروتئین ها، پپتیدها، اسیدهای نوکلئیک و سایر بخش های فعال مورد استفاده قرار گیرند. نانولوله‌های کربنی به دلیل ویژگی‌های الاستیک و رسانا، برای کاربردهای تشخیصی و درمانی استفاده میشوند. نانولوله‌های کربنی معمولاً به دو شکل وجود دارند. به صورت تک جداره و چند جداره.

نانوذرات مغناطیسی

ذرات مغناطیسی نانوساختارهایی هستند که معمولا دارای یک هسته مغناطیسی مرکزی و یک پوشش سطحی در مجاورت پوشش عملکردی هستند. ذرات مغناطیسی از فلزات خالصی مانند آهن،  کبالت، نیکل ، منگنز ساخته می شوند. مواد ضد فرومغناطیسی و فوق پارامغناطیس. نانوذرات مغناطیسی نیکل و کبالت در برابر فرسایش اسیدی و اکسیداسیون حساس هستند و بنابراین سمی محسوب می شوند. در مقابل، نانوذرات اکسید آهن به دلیل پایداری شیمیایی بالا، سختی مکانیکی و خواص مغناطیسی در ناحیه فرکانس رادیویی به طور گسترده در کاربردهای زیست پزشکی استفاده می‌شوند. برای افزایش کارایی نانوذرات مغناطیسی، پوشش با سورفکتانت‌ها، مواد معدنی (مانند سیلیس، طلا)، پلیمرها، و مواد زیستی و عامل‌سازی برای افزایش زیست سازگاری مورد نیاز است.

در پزشکی از نانوذرات مغناطیسی به عنوان ابزار تشخیصی و درمانی نیز استفاده می شود. هنگامی که به عنوان یک عامل تشخیصی مورد استفاده قرار می گیرند، دارای کاربردهای مانند تشخیص مولکول های زیستی مختلف، خالص سازی، جداسازی سلول هستند. در این روش از یک میدان مغناطیسی بالا برای ردیف کردن مغناطش هسته‌ای اتم‌های هیدروژن در بدن استفاده می‌کنند که بعداً فرکانس رادیویی در آن قرار می‌گیرد. هنگامی که پالس فرکانس رادیویی دور یا برداشته می شود، هسته ها به حالت اولیه خود قرار میگیرند. همچنین در تکنیک تصویربرداری فوتو آکوستیک که در آن بیماری ها و تومورهای در حال پیشرفت را نظارت می کنند، استفاده می شود.