برهمكنش پروتئين-نانوذره (پروتئين كرونا) و اهميت آن در كاربرد درماني نانوذرات

The protein-nanoparticle interaction (protein corona) and its importance on the therapeutic application of nanoparticles

نانوبيوتكنولوژي راهكارهاي اميدبخش تشخيصي و درماني نويني را ايجاد كرده‌ است كه قابليت فراهم كردن طيف وسيعي از عوامل عكس‌برداري برپايه نانومواد و داروها را براي مصارف انساني دارند. مطالعاتمتعددي نشان داده‌اند كه سطح نانومواد پس از تماس با پلاسما يا ساير سيالات زيستي فوراً با پروتئين‌هاي معلق پوشانده مي‌شود و كمپلكس‌هاي كرونا پروتئين-نانوذره را تشكيل مي‌دهند. سلول پس از در معرض قرار‌گيري با اين كمپلكس‌ها به آن‌ها واكنش مي‌دهد. از آنجا كه سرنوشت زيستي و عملكردهاي نانومواد براساس پاسخ‌هاي فيزيولوژيكي به كمپلكس‌هاي نانوذره-پروتئين تعيين مي‌گردد، در اين مقاله، اثرات پروفايل‌هاي پروتئيني و خواص فيزيكي و شيميايي نانوذره در محيط زيستي بر تشكيل پروتئين كرونا و به دنبال آن پاسخ‌هاي زيستي ايجاد شده مورد بررسي قرار گرفته است. همچنين مروري بر روش‌هاي آناليز پروتئين كرونا انجام شده است. بررسي‌ها نشان مي‌دهد كه اثرات زيستي ناشي از حضور پروتئين كرونا مي‌تواند در كاربردهاي زيست‌پزشكي نانومواد سودمند و يا نامطلوب باشد. برهمكنش‌هاي پروتئين كرونا-سلول، انتقال هدفمند و جذب سلولي نانوذرات درماني را تسهيل كرده و در برخي موارد اثرات سميت سلولي ناخواسته نانوذرات را كاهش مي‌دهند. از سويي ديگر، اين برهمكنش‌ها مي‌توانند پاك‌سازي سريع نانوذرات از بدن و نيز فعال‌سازي پاسخ‌هاي التهابي ناخواسته را به همراه داشته باشند؛ از اين‌رو، مطالعه مكانيسم تشكيل و اثرات زيستي پروتئين كرونا نقش مهمي در طراحي نانوذرات با خواص فيزيكي و شيميايي اختصاصي متناسب با فعاليت زيستي مورد نظر آن‌ها دارد.

Nanobiotechnology has provided promising novel diagnostic and therapeutic strategies which capable to create a broad spectrum of nano-based imaging agents and medicines for human administrations. Several studies have demonstrated that the surface of nanomaterials is immediately coated with suspended proteins after contact with plasma or other biological fluids to form protein corona-nanoparticle complexes. Cells react after exposure with these complexes. since, the biological fate and functions of nanomaterials are determined by physiological responses to protein -nanoparticle complexes in this article, we aimed to review some studies about the effects of the protein profiles and physicochemical characteristics of nanoparticles in the biological environment on the formation of protein corona and subsequent the biological responses upon exposure to nanoparticles. Also, some used methods for of protein corona analysis has been reviewed. It has been shown that the biological impacts of protein corona may be both constructive and/or destructive in the biomedical applications of nanomaterials. The protein corona–cell interactions can facilitate targeted delivery and cellular absorption of therapeutic nanomaterials and also, they mitigate the unfavorable cytotoxic effects of nanoparticles. On the other hand, these interactions may cause rapid clearance of nanoparticles from the body as well as the activation of undesirable inflammatory responses. Hence, the study of the formation mechanism and biological effects of protein corona plays an important role in the design of nanoparticles with specific physicochemical properties proportional with their intended biological activity.