Polymeric nanoparticles: A promising strategy for treatment of Alzheimer's disease

Abstract

الملخص: تطور مرض ألزهايمر كنتيجة لتكوين علامتين رئيسيتين، والتي تتضمن تشكيل طفيليات البيتا-أميلويد خارج الخلو وفرط فسفرة بروتين الـ تاو، مما يؤدي إلى تشكل عقد عصبية متعرجة. تؤدي هاتان العلامتان إلى فقدان التآزر بين الخلايا العصبية، وتلف الخلايا العصبية، وتطوير الالتهاب العصبي والإجهاد التأكسدي، مما يعزز تقدم المرض. لذلك، يهدف علاج مرض ألزهايمر إلى القضاء على هذه العلامات الرئيسية لمنع تقدم المرض وتقليل الأعراض. ومع ذلك، فإن العلاج الحالي المتوفر في السوق يوفر تخفيفا أعراضيا بدلا من معالجة السبب الأساسي للمرض. ويعزى هذا إلى الطبيعة المقيدة لحاجز الدماغ-الدم التي تعوق دخول الأدوية، مما يؤثر على فعالية الدواء وقابليته للامتصاص. يركز الباحثون على تطوير طرق علاجية جديدة يمكن أن تتجاوز حاجز الدماغ-الدم، لتوفير توصيل الدواء إلى الموقع المحدد مع أقصى قابلية امتصاص ممكنة وأقل آثار جانبية. من بين الاستراتيجيات العلاجية الجديدة المكتشفة هي استخدام البيولوجيات كأضداد أحادية النسيلة. واقترح اداكونوماب مرشحا قويا لعلاج مرض ألزهايمر وحصل على موافقة مسرعة من إدارة الغذاء والدواء، ومع ذلك، فإن مخاوف السلامة قد تحول دون استخدامه في المستقبل. وبالتالي، تشكل التقنية النانوية عصرا جديدا لعلاج مرض ألزهايمر، نظرا للسمات المميزة التي توفرها جزيئات النانو من حيث اجتياز حاجز الدماغ-الدم بسبب حجمها الصغير، وتعزيز الخصائص الدوائية للأدوية وتوصيل الدواء المستهدف. تدرس جزيئات النانو البوليمرية بشكل موسع في الوقت الراهن، نظرا لسهولة وبساطة طريقة إنتاجها، والتحلل البيولوجي، والتوافق البيولوجي والهيكل الفريد الذي يوفر وعاء مرن يمكن تعديله بسهولة لتحقيق الخصائص الفيزيوكيميائية المرغوبة. وبالتالي، سيتم مناقشة أنواع مختلفة من جزيئات النانو القائمة على البوليمر في هذه المراجعة، مع تسليط الضوء على الخصائص التي توفرها جزيئات النانو المصنعة والتي تظهر العديد من الفوائد في علاج مرض ألزهايمر. تشمل هذه الخصائص التأثيرات المضادة للأميلويد والمضادة للأكسدة والمضادة للالتهابات. Abstract: Alzheimer's disease (AD), is characterised by two major hallmarks: the formation of extracellular β-amyloid (Aβ) plaques and the hyperphosphorylation of tau protein, thus leading to the formation of neurofibrillary tangles. These hallmarks cause synaptic loss, neuronal damage, and the development of neuroinflammation and oxidative stress, which promote AD progression. Thus, the goal of treating AD is eliminating these hallmarks, to prevent AD progression and decrease symptoms. However, current available therapies provide symptomatic relief rather than treating the underlying cause of the disease, because the restrictive nature of the blood brain barrier (BBB) impedes the entry of drugs, thereby affecting drug efficacy and bioavailability. Researchers are focusing on developing new therapeutic approaches to bypass the BBB, for achieving site-specific drug delivery with the highest possible bioavailability and the lowest adverse effects. Recently explored therapeutic strategies include use of biologic agents such as monoclonal antibodies. Aducanumab, a strong candidate for treating AD, has been granted accelerated Food and Drug Administration approval; however, safety concerns may hinder its future use. Thus, nanotechnological approaches have led to a new era of AD treatment. Nanoparticles (NPs), because of their small particle size, can cross the BBB, thus enhancing drug pharmacokinetic properties and enabling targeted drug delivery. Polymeric NPs have been extensively studied, because of their simple production, biodegradability, biocompatibility, and unique architecture. These NPs provide a flexible vesicle that can be easily tailored to achieve desired physicochemical features. In this review, various types of polymer-based-NPs are discussed, highlighting the properties of fabricated NPs, which have multiple benefits in AD treatment, including anti-amyloid, antioxidant, and anti-inflammatory effects.

Keywords

• β-amyloid (Aβ) plaques
• Alzheimer's disease (AD)
• Chitosan
• Curcumin
• Fucoxanthin
• PLGA