文摘
癌症是一种罕见的疾病,不同的症状,导致异常细胞生长在一个不受控制的方式,导致细胞损伤,细胞凋亡,最终病人的死亡。本研究使用了模糊PROMETHEE法为癌症治疗技术来开发一个新的路径基于纳米颗粒(NPs)应用程序,用于抗癌药物输送控制(药物释放、毒性和不具体的站点目标)提高病人安全。不同的纳米粒子用于药物输送分析金纳米粒子(AuNPs)脂质体,树枝状分子,聚合物胶束(PMs)和量子点(量子点)。模糊预测的偏好组织模式和评价多准则选择被用作策略使用的数据做出的最好的决定因素,成本、大小、形状、表面电荷,配体类型、pH值和温度刺激,生物相容性,积累比、毒性、特异性、稳定性、有效性、不利影响,NPs的安全系数。获得的结果的总净流视觉PROMETHEE法为抗癌药物传输场景,基于NPs数据分析,表明AuNPs其他NPs中排名最高的。NPs的φ值获得如下:AuNPs(0.1428),经前综合症(0.0280),量子点(−0.0467),树枝状分子(−0.0593),脂质体(−0.0649)。这项研究强调了NPs的最佳选择作为一个智能药物输送系统,促进了治疗效率,癌细胞在哪里准确有针对性的提高治疗质量和病人安全。
1。介绍
癌症是一种罕见疾病,不同的症状,导致异常细胞生长在一个不受控制的方式,导致细胞损伤,细胞凋亡,最终死亡的病人1]。在美国,估计由美国癌症协会发现新的癌症发病率的估计数据。他们的报告显示,不少于1762450新癌症病例记录2019年,而606880死亡病例2]。此外,有预测癌症新发病例的数量在未来几十年。一个这样的预测是由世界卫生组织(世卫组织)。全球卫生机构估计,2018年癌症约占全球960万人死亡(3,4),死亡人数预计将达到2200万到2035年。这表明癌症的速度增加,战斗,是多么的重要贡献。
或者使用不同的癌症治疗技术。这包括手术、化疗和放疗。化疗是应用最广泛的技术来消除肿瘤和癌细胞。然而,化疗技术通常缺乏有效性的特异性针对肿瘤细胞而不损害附近的健康的细胞或组织。这是对患者有害,可能会导致一些副作用,可能是活跃在病人的寿命。因此,需要增加化疗的疗效和其他癌症治疗是必要的,以减少的严重程度和副作用这些治疗技巧。经典的抗癌药物的特点是穷人drug-releasing过程的控制和biodistribution病人的体内。其他特点包括低效率和不具体的选择性与不良副作用。改善药物交付过程的效率目标网站,需要提供更少剂量的这些抗癌药物达到较少的不良副作用。
一个前景看好的技术是以提高效率的目标网站的抗癌药物纳米颗粒(NPs)。NPs在目标被认为是最具吸引力的选择之一,和杀死癌细胞显著降低副作用。他们可以表现具有高度灵活的生物学特性提供了额外的体积小,介于1和100海里和高表面面积比。这些优秀的特征给NPs有关联的能力和吸附与抗癌药物传输代理多种调制来改善高功效。问题不可控的药物输送所需的目标网站并不新鲜。然而,NPs作为控制剂在药物输送过程中达到预期的目标网站。根据(5)、交付系统防止快速退化和提高目标组织中的药物浓度。这个智能给药系统可以通过工程纳米颗粒增强生物相容性的表面特性、稳定性、功效,和病人的安全6]。
Funkhouser首先将nanotheranostics称为新技术能力的同时提供诊断和治疗(2002年7]。在过去的二十年里,许多研究已经进行了开发和发展的独特属性nanotheranostic代理对癌症治疗。这些研究主要是集中在成像、诊断和治疗。NPs在治疗因缺陷引起了相当大的关注古典抗癌药物。还有的选择正确的组合的挑战theranostic代理准确癌症细胞定位。约12000人已发表的研究论文在NPs作为抗癌药物输送系统,导致在这一领域的快速发展8]。NPs的开发靶向药物输送分为三代:第一代主要集中在表面粒子的化学和指控改善生物相容性和限制毒性(9]。第二代注册的生物相容性聚合物改善功能性质(如聚乙二醇(PEG))。这延长NPs在血液循环10]。最后,第三代致力于开发环境响应性聚合物(例如,pH值和温度变化),以改善药疗效[11]。
本研究探索了一种新的决策过程的选择和组合上述三代最好的特定群体的NPs用于癌症治疗。实现这一目标的方法是将模糊逻辑和模糊多准则决策技术(指标)称为PROMETHEE法。因此,比较评估和排名NPs是通过使用几个重要影响因素NPs的性能。这些因素包括大小、形状、表面电荷、配体类型,和其他重要的因素,使NPs智能抗癌药物载体。主要目的是找到最好的选择来提高稳定、特异性,癌症治疗的疗效和患者的安全增强。
1.1。金纳米粒子(AuNPs)
金纳米粒子(AuNPs)无机纳米结构的胶体人们。他们非常有弹性的纳米粒子由于其独特的物理、化学、电子、光学、传感、和生物医学功能,这使他们适合使用包括癌症开展多样化的生物医学领域,药物输送,分子成像,若12]。相比于其他NPs制造AuNPs容易。AuNPs的特殊属性包括所需的形状和体积小,灵活性很高surface-volume比率(大约5 nm / 20%;1 nm / 100%)和良好的生物相容性。因此,表面可以携带AuNPs共价或共价债券存在负电荷(13,14]。此外,AuNPs得到更多的关注在学术界(抗癌药物输送),因为它们很容易在球形设计,具体可调尺寸范围(1 - 10海里)药,和持久的血液循环时间,努力的可能性与尿液和nonsystematic毒性(15]。是AuNPs最稳定的药物载体与分散控制和管制药物释放具有高特异性的癌细胞网站(11- - - - - -19]。最后,AuNPs有轻微共价修改并携带各种药物分子与高能力,控制和释放通过内部刺激(pH值和温度)或外部刺激(光)的变化。
AuNPs可能是有用的在不同领域的应用。相对稳定的ligand-gold绑定在细胞外和减少细胞部分有助于使金纳米粒子的稳定良好的候选药物输送和药物释放由于细胞内的谷胱甘肽浓度较高(20.]。现场和实时金属离子监测使用AuNPs也可以用于环境生物学和临床毒性(21,22]。这些金属包括水银(汞柱2 +)、镉(Cd2 +),铅2 +(铜)和铜离子2 +)。葡萄糖被广泛用作糖尿病的临床指标,最近获得了越来越浓的兴趣分析生物化学领域作为一个整体(23- - - - - -26]。到目前为止,对传感葡萄糖电化学方法一直被视为有用的可能性达到更好的检测灵敏度。大多数的电化学方法利用葡萄糖氧化酶(气态氧),催化葡萄糖氧化葡萄糖酸内酯和氧气的减少过氧化氢选择性。因为蛋白质的氨基酸和半胱氨酸组织之间的联系和AuNPs一样强大的经常使用硫醇,AuNPs做出理想的生物相容性的表面固定的酶和蛋白质。因此,氨基酸和蛋白质可以直接吸附在AuNPs没有任何修改27,28]。大多数的研究与AuNPs都集中在酶电极生物传感器(29日,30.]。AuNPs蛋白质分析的应用/检测也是一个令人兴奋的研究领域。AuNPs /蛋白配合发现越来越多的使用分析,诊断和/或免疫组织化学探针在过去十年。
的方法合成AuNPs一直在不断变化。化学家们现在有了一个坚实的工具箱构建AuNPs附件的各种化学和生物分子AuNPs表面,包括小分子、表面活性剂、聚合物、聚合物、蛋白质。纳米颗粒可以轻松携带多个配体的技术,包括硫醇(−SH) [31日)、羟基(−哦)32),磷化氢(−PH2) [33),胺(−NH2) [34]。这些功能化AuNPs展览预测反应性和光学,电子,生物相容性的特性。三个方法广泛用于合成AuNPs探针静电联系,具体的识别(例如,antibody-antigen biotin-avidin),和共价耦合(Au-S键)。
1.2。脂质体
脂质体是磷脂双分子层的人们。它们的大小不同,从20 nm许多微米的球形。细胞膜的脂质体是由磷脂、脂肪酸的脂质尾巴,胆固醇,和极地头组。格里高利Gregordians是第一个显示磷脂自组装双层车辆当沉浸在水中18]。修改的脂质体不稳定等问题,药物加载,快速释药,血液循环时间短。在抗癌药物输送,脂质体difficulties-controlled分布、毒性、和删除从身体8]。然而,功能化脂质体克服这些问题。脂质体作为药物输送nanovehicles目的有很多优势。他们防止不良接触药物,保护退化(35),可以区分健康和使用各种类型的债券,以激活癌细胞脂质体目标肿瘤细胞(36]。脂质体可以刺激许多因素如pH值、温度变化、光(37]。脂质体比其他合成材料由于其生物相容性的结构。此外,其他脂质体修改所需的大小,形状,和表面功能可以控制有效性和毒性,吸光度的变化,和biodistribution,从而传递和释放药物最令人向往的。他们还减少不利影响药物体内开始积累,延长的时间血液循环,提高行动的持续时间。Nanotheranostic脂质体可以携带诊断和治疗制剂药物输送过程中提高他们的进步,让他们更有前途的抗癌theranostic代理(38,39]。
1.3。树枝状分子
树枝状分子是一类合成聚合物自组装成高度支化的三维球形结构,控制与纳米尺度(1 - 100 nm)。树枝状分子有三个部分:核心、分支和外表面与功能性表面组织(40]。积极组织表面的表面树枝状分子提供一个高水平的功能和优化物理化学特性。此外,因为他们的生物相容性高,吸附、单分散的自然,他们可以用于药物输送更高的药物封装率(41]。树枝状分子可以利用抗癌药物输送和诊断代理(42,43]。对于药物输送,树枝状分子可以封装药物分子共价或共价,取决于药物在聚合物表面封装内部或相连。然而,共价键无疑是更稳定(44,45]。药物渗漏、免疫原性和细胞毒性限制使用树枝状分子。他们通常有非特异性药物释放,导致不受欢迎的负面影响和可怜的功效46]。虽然树枝状分子可以改善聚合物积累在特定目标网站,结合其他分子溶解度调整,他们仍然有困难在药物控制释放的有针对性的网站(47]。
1.4。聚合物胶束
高分子自组装两亲性嵌段共聚物胶束。他们可以创建特定的临界胶束浓度(17]。聚合物胶束是球形核壳结构纳米尺度从10到100海里。已经证明聚合物胶束是一种优良的药物输送系统由于其高稳定性在生理条件下(5]。他们的优势包括独特的大小和形状,溶解度,药物释放在目标网站,保护药物不被降解,表面功能化的财产,和他们的能力被修改以减少毒性比,增加针对特异性,并提高疗效,使抗癌药物输送的目的(他们一个合适的选择48]。可以加载到聚合物胶束药物物理,化学,或通过静电相互作用[49]。胶束可能面临不良与血液和破坏胶束和血液之间的平衡,除了不良药物释放绕过“临界胶束浓度。“要解决这个问题,有必要修改聚合物胶束(49,50]。许多类型的债券和刺激因素是用来使职能化聚合物胶束释放药物所需的剂量和网站51]。多功能胶束中的codelivery技术的改进是一个重要因素的影响在癌症治疗和诊断52]。
1.5。量子点
量子点(量子点)是纳米晶体与球形核壳结构和纳米无机NPs(2 - 10海里),半导体无机核心和水生有机组成的壳。他们独特的特性来自身体纳米,明亮的高耐光性和广泛的使用紫外线激发(18]。量子点被修改来实现更长的时间在细胞内过程bioimaging和监控实时体外。他们是非常有用的在医学领域尤其是在诊断制剂如磁共振成像和组织荧光显像剂,在细胞标记,和治疗癌症治疗的目的53]。在体外研究中,前列腺癌是在实验的老鼠中,量子点和被用作抗癌药物输送。量子点是证明,累积在癌症网站成功通过促进渗透和保留效果。增加癌症的积累比网站,与特定的功能化量子点被修改因素和债券(54]。然而,成为关键问题与nonexertion尿液,沉积在肺,心脏的中庭,造成毒性。量子点的研究和报告的排泄是非常有限的临床使用情况非常困难5]。
本研究探讨当前癌症治疗技术的弱点,如何加强他们在纳米技术方面的快速发展。我们应用模糊PROMETHEE法方法比较NPs在抗癌药物输送的主要标准。
2。材料和方法
2.1。模糊PROMETHEE法
模糊逻辑和PROMETHEE法结合形成模糊PROMETHEE法是两个概念。这种组合的概念只被一个小比例的先前的研究探索。PROMETHEE法代表偏好排名浓缩评估的组织方法。它已被证明有效地比较替代方法使用材料(标准)来确定他们的表现至关重要。这些条件定性值转换成模糊规模和加权(为每个标准)定义语言数据。结果将提供一个排名的选择对自己最有利的选择最有利的选择。最早的一些研究,使用这种方法包括(55- - - - - -62年]。
更多的研究在2019年注册为各种医疗应用模糊PROMETHEE法。它们包括研究抗逆转录病毒组合决策在儿科艾滋病毒治疗46),医疗器械灭菌方法(63年),曝光后预防方案在潜在儿科hiv - 1感染的预防64年],选择最合适的抗逆转录病毒药物集中在hiv - 1感染组儿童(64年]。所有这些研究使一个有效的比较分析各领域相关的选择取决于必要的和重要的标准和重要性权重。
模糊PROMETHEE法是一个指标的方法,分析了多准则的情况下,使排名的组织方法,比较和评价的目的65年]。比较复杂的决策问题,如抗癌药物传输通常是难以实现;然而,模糊PROMETHEE法开发应对这样的挑战。这项技术可以完成比较过程数值和非数值的值通过将语言变量转换为数学变量。
根据以前的文献标准加权。这些权重可以改变根据研究者的偏好。狙击兵指数用于数据的去模糊化,因为它认为所有的点,而不是广受极端值或重量。最后,defuzzified值估算到PROMETHEE法盖亚决定实验室软件与高斯偏好函数(GPF) NPs的比较分析。
2.2。数据集
Theranostic NPs抗癌后选择一个广泛的审查NPs的先前的研究。适当的标准选择工程的方法和修改NPs规范的改进开发的优势,从而提高治疗效率。此外,采用的标准包括NPs制造成本、大小、形状、表面电荷(SC)共价的配体类型(NCL),刺激效应(pH值和温度),生物相容性(BC),毒性(),针对特异性(SP)、稳定性(ST),功效(EF)、不良反应(AE)和患者安全(SA)。这些标准是至关重要的对于增强生物相容性,封装,生物降解性控制,泄漏,和血液中循环时间;有效地针对所需的网站,并具有较高的特异性;稳定和非常具体的剂量。NPs (ACC)积累在体内的毒性/细胞毒性显著相关,可能会导致有害的副作用。因此,毒性和细胞毒性是包括作为一个重要的标准选择NPs作为抗癌药物载体。表1和2显示数据集包括选定的NPs抗癌药物输送,标准,和相应的视觉PROMETHEE法的价值观
三角模糊尺度和重量为每个标准选择,利用区别标准的另一个明显和直接反映出优先秩序。重量是分配给每个标准的NPs取决于标准的重要性。标准大小、形状、表面电荷、生物相容性,积累比、毒性、疗效、副作用,安全是在一级分类的重要性,以及分配的最大重量是“非常高”模糊数范围内(0.75,0.92,1.00)的极端重视改善药物的目标,提高治疗效率,和患者安全,从而提高生存率和生活质量。其他标准如pH值、温度、配体类型、特异性和稳定性被分配二级重要性与模糊数“高”的体重范围内(0.50,0.75,1.00),因为间接对生存率的影响。最后,分配最不重视生产成本的规模“温和”的体重与模糊数范围内(0.25,0.50,0.75),因为所有前面的参数是更重要的对病人的治疗和安全与后者相比。表3显示语言变量和相应的优先级标准和模糊数的重量。
3所示。结果和讨论
由此产生的订单通过视觉PROMETHEE法的总净流场景排名说明了NPs的顺序从上到下的每个NP的性能作为抗癌治疗的智能药物输送系统。域的净流指向积极级别高于流状态NPs的累积性能;然而,从净流指向负级别高于流状态下降的性能。由此产生的序列表所示4表明AuNPs是排在第一位,最高净流(φ)等于0.1428,正最为流(+φ)等于0.1428,和零负最为流(−φ),紧随其后的是聚合物胶束与φ= 0.0280,积极的φ= 0.0511,-φ= 0.0231。量子点(量子点)有φ=−0.0467,积极的φ= 0.0225,-φ= 0.0692。树枝状分子净流φ=−0.0593,积极的φ= 0.0111,-φ= 0.0703。最终,最后一个地方被脂质体与φ=−0.0649,积极的φ= 0.0110,-φ= 0.0759。NPs的结果提供了一个完整的排名最好的特定群体的NPs用于治疗癌症的最有益的决策。这个考虑所有必要输入因素或条件设计智能抗癌药物载体,然后提供排名。
每个NP的行动概要文件包含在本研究根据图说明和澄清1,结果提供每个替代NP的绝对力量和弱点。AuNPs是排在第一位的分类,以及由此导致的行为概要文件是所有设计标准作为很好的修改选择从粒子的大小形状和热灵敏度,积累比具有良好的生物相容性,和pH敏感性,除了高能力使职能化AuNPs表面共价的配体和慢化表面电荷的性能。这些装饰因素导致高百分比的生物相容性,针对特异性的治疗效率和良好的稳定性,没有系统的毒性或副作用,保证病人的安全。聚合物胶束是什锦第二,和行动概要文件状态相关,经前综合症的主要问题是经前综合症的形状和高堆积速率导致系统的毒性。树枝状分子在第三位,分类和行动概要文件强调,树枝状分子NPs的主要问题与修改后的尺寸性能和目标的特殊性,导致治疗不足。不利的刺激因素性能(pH)和配体类型的树枝状分子除了粒子的堆积速率在体内引起的副作用和缺乏患者安全因素。脂质体被评为第四位,从行动概要文件的行为很明显,这些NPs智能抗癌药物输送系统遭受严重的问题在系统的毒性,除了表面电荷不足,温度刺激因素和生物相容性在一个水平。在另一个层面上,pH敏感性,配体类型、颗粒形状和稳定性。总的来说,这些结果导致轻度脂质体在体内堆积速率,轻微的靶向特异性,副作用低,治疗效率很低,和病人安全。
量子点是在过去的地方,从操作文件的主要弱点点这种类型的缺陷是由于热灵敏度和体内的堆积速率由于粒子的大小导致的副作用和治疗不足的结果,除了其他的pH敏感性问题,配体类型,和特异性。尽管这些原子受到的严重问题由于堆积速率,这些粒子,而无毒,放电的可能性的身体一段时间后。
4所示。结论
决定合适的技术来治疗癌症,没有副作用可以通过纳米技术利用的优势功能使用和受感染细胞的癌变环境的特点完全不同于健康细胞。纳米可以提高治疗的有效性癌症治疗技术提高到一个新水平的效率和病人的安全,减少继发感染的机会作为治疗的副作用。
本研究利用模糊PROMETHEE法,采用双比较模糊的条件。它讨论了一组重要的一组规范纳米粒子被认为是理想的选择设计智能系统提供抗癌药物,对设置的设计标准。每个标准依次是一个重要因素。这项研究的结果表明,AuNPs决心作为首选方案,经前综合症,量子点,树枝状分子,分别和脂质体的首选方案。选择的标准确定AuNPs显示高有效性的加载和交付目标细胞的药物几乎没有副作用。合并的方法能够定性和定量数据,这使得它独一无二的。其功效和易用性使它最好的一个可视化的方法和应用程序相比,其他指标的方法。也非常适用,适合创建一个以知识为基础的系统的设计。
数据可用性
和/或使用的数据分析了在目前的研究已经可以从文学。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。