高分子ナノ粒子による解毒剤の脳内投与

Brain delivery of antidotes by polymeric nanoparticles.

• Eniko Manek
• Georg A Petroianu

抄録

環境汚染物質による偶発的な中毒や、意図的な自己中毒や化学兵器関連の中毒は、毎年世界中で何百万人もの人々に影響を与えている。多くの毒性物質は中枢神経系（CNS）に容易に入ることができるが、血液脳関門（BBB）はほとんどの医薬品の脳への取り込みを妨げている。その結果、中毒の解毒剤は、通常、治療上適切な濃度で中枢神経系の作用部位に到達することができず、末梢神経系に効果的な保護を提供するにとどまっている。この限界は、解毒剤をナノ粒子（ＮＰ）にカプセル化することによって克服することができ、これは、ＢＢＢの完全性を損なうことなく、それらのＣＮＳ蓄積を強化することができる。ナノキャリアの中でも、ポリマーベースの薬物送達システムは、バイオアベイラビリティ、細胞取り込みおよび組織保持などの顕著な利点を示す。さらに、カーゴ薬物の好ましくない物理化学的特性をマスクする能力のために、高分子NPは様々な医薬品のBBB輸送を改善することができた。しかし、高分子ナノキャリアを介したグリオーマやアルツハイマー病などの様々な脳疾患の治療法は網羅的に研究されているが、解毒剤分子の脳標的送達への応用については十分な検討がなされていない。本研究では、高分子ナノキャリアを用いた重金属中毒や有機リン中毒を含む様々な中毒に対する解毒剤の中枢神経系への送達について、その可能性を示すために、高分子ナノキャリアを用いた解毒剤送達の現状をレビューする。

Accidental intoxications from environmental pollutants, as well as intentional self- and chemical warfare-related poisonings affect millions of people worldwide each year. While many toxic agents can readily enter the central nervous system (CNS), the blood-brain barrier (BBB) prevents the brain uptake of most pharmaceuticals. Consequently, poisoning antidotes usually cannot reach their site of action in the CNS in therapeutically relevant concentrations, and thus only provide effective protection to the peripheral nervous system. This limitation can be overcome by encapsulating the antidotes in nanoparticles (NP), which can enhance their CNS accumulation without damaging the integrity of the BBB. Among nanocarriers, polymer-based drug delivery systems exhibit remarkable benefits, such as bioavailability, cell uptake and tissue retention. Furthermore, due to their capacity to mask unfavorable physicochemical properties of cargo drugs, polymeric NPs were able to improve BBB transport of various pharmaceuticals. However, while polymer NP-mediated treatment of various pathological brain conditions, such as glioma and Alzheimer's disease were exhaustively studied, the application of polymeric nanocarriers for brain-targeted delivery of antidote molecules has not been adequately examined. To display its therapeutic potential, we review the state of the art of polymer NP-assisted CNS delivery of antidotes for various poisonings, including heavy metal and organophosphorus intoxications.

© 2020 The Authors. Journal of Applied Toxicology published by John Wiley & Sons Ltd.