Protein corona
एक प्रोटीन कोरोना एक नैनोकण की सतह के चारों ओर जैव अणुओं, आमतौर पर प्रोटीन का एक गतिशील परत है जो जैविक माध्यमों के संपर्क में आने पर कोलॉइडल नैनोमटेरियल्स में अनायास बनता है। प्रोटीन कोरोना अपने आकार, आकार, संरचना, आवेश और सतह के कार्यात्मक समूहों के आधार पर कई अलग-अलग पैटर्न में बन सकते हैं, और उनके गुण विभिन्न पर्यावरणीय कारकों जैसे तापमान, पी. एच., कतरनी तनाव, डूबी हुई मीडिया संरचना और उजागर होने के समय में भिन्न होते हैं। ये परतें जैव रासायनिक और भौतिक रासायनिक सतह की अंतःक्रियाओं की स्थितियों के अनुसार भी परिवर्तनशील होती हैं। प्रोटीन कोरोनस के प्रकारों को दो श्रेणियों में विभाजित किया जाता हैः "कठोर" और "नरम"। "कठोर" कोरोना में उच्च-आत्मीयता वाले प्रोटीन होते हैं जो नैनोकणों की सतह से अपरिवर्तनीय रूप से बंधे होते हैं, जबकि "नरम" कोरोना में नैनोकणों की सतह पर कम-आत्मीयता वाले प्रोटीन होते हैं जो प्रतिवर्ती रूप से बंधे होते हैं। ये प्रतिवर्ती रूप से बंधे प्रोटीन "नरम" प्रोटीन कोरोना में जैव अणुओं को विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए समय के साथ आदान-प्रदान या अलग करने की अनुमति देते हैं। यह प्रक्रिया अंतरआण्विक प्रोटीन-नैनोपार्टिकल और प्रोटीन-प्रोटीन अंतःक्रिया द्वारा नियंत्रित होती है जो एक विलयन के भीतर मौजूद होती है। "नरम" प्रोटीन कोरोनस में, सतह पर प्रोटीन के आदान-प्रदान का अवलोकन करना आम है; कम आत्मीयता वाले बड़े प्रोटीन अक्सर पहले नैनोकणों की सतह पर एकत्रित हो जाते हैं, और समय के साथ, उच्च आत्मीयता वाले छोटे प्रोटीन उनकी जगह ले लेंगे, जिससे कोरोना "कठोर" हो जाएगा, जिसे व्रोमन प्रभाव के रूप में जाना जाता है। गठन को प्रभावित करने वाले कारक यह ज्ञात है कि कई भौतिक रासायनिक और जैव रासायनिक कारक प्रोटीन कोरोना के गठन और संरचना को प्रभावित करते हैं। पिछले कई अध्ययनों ने इन प्रक्रियाओं को समझने और उनका उपयोग कैसे किया जा सकता है, इस पर ध्यान केंद्रित किया है। प्रोटीन संरचना और एकाग्रता यह निर्धारित करने के लिए कि प्रोटीन संरचना और एकाग्रता प्रोटीन कोरोना को कैसे प्रभावित करती है, एक अध्ययन ने 1 घंटे के लिए प्लाज्मा माध्यम में सिलिका नैनोपार्टिकल्स को इनक्यूबेट किया और कोरोना के गठन का अवलोकन किया। उन्होंने पाया कि प्रोटीन आसानी से सिलिका की सतह पर अवशोषित हो जाते हैं और ऊष्मायन माध्यम में मौजूद प्लाज्मा की मात्रा के आधार पर अलग-अलग पैटर्न में खुद को व्यक्त करते हैं। प्रयोग 3 प्रतिशत, 20 प्रतिशत और 80 प्रतिशत प्लाज्मा के साथ चलाया गया था, और यह पता चला कि प्लाज्मा के मामले में, जहां उच्च-आत्मीयता प्रोटीन की तुलना में कम-आत्मीयता प्रोटीन की बहुत अधिक सांद्रता होती है, निम्न-आत्मीयता प्रोटीन में प्लाज्मा के भीतर उनकी उच्च प्रचुरता के कारण नैनोकणों की सतह पर उच्च-आत्मीयता प्रोटीन को बदलने की प्रवृत्ति थी। इस तरह के अध्ययनों से यह स्पष्ट है कि एक प्रोटीन कोरोना को किसी विशेष माध्यम में जैविक अणुओं के वजन और आत्मीयता के आधार पर महत्वपूर्ण रूप से बदला जा सकता है। मीडिया एक्सपोजर प्रोटीन कोरोनस को प्रभावित करने वाला एक अन्य प्रमुख कारक एक्सपोजर समय है, या प्रोटीन में लेपित एक नैनोकण को तरल मीडिया के संपर्क में आने में कितना समय लगता है। चूंकि यह सर्वविदित है कि एक जैव-आणविक माध्यम में एक नैनोकणों के प्रवेश के तुरंत बाद, इसकी सतह पर एक प्रोटीन कोरोना बनता है, एक अध्ययन ने मानव प्लाज्मा जैसे जैविक तरल पदार्थों के लिए नैनोकणों को उजागर किया और देखा कि इन माध्यमों के संपर्क में आने की अवधि कोरोना के गठन को कैसे प्रभावित कर सकती है। केवल 30 सेकंड की अंतःक्रिया के बाद, लगभग 300 प्रोटीनों को नैनोकणों की सतह पर अवशोषित होने का पता चला, और उनमें से अधिकांश अणुओं में कम आत्मीयता (फार्माकोलॉजी) और एक बड़ा आणविक भार था। 1 मिनट या उससे अधिक समय के संपर्क के बाद, विभिन्न प्रोटीन कोरोना पैटर्न देखे गए, और जिन प्रोटीनों का पता चला, उनमें से अधिकांश में व्रोमन प्रभाव के अनुरूप उच्च आत्मीयता और छोटे आणविक वजन थे। इस प्रकार, जैविक तरल पदार्थ के लिए नैनोकणों के संपर्क समय की लंबाई प्रोटीन कोरोना की संरचना और पैटर्न को बहुत बदल सकती है। एक्सपोजर समय के अलावा कतरनी बलों का कारक है। अतीत में, शोधकर्ताओं ने बहुत स्थिर परिस्थितियों में प्रोटीन-नैनोपार्टिकल इंटरैक्शन का अध्ययन किया ताकि चर को आसानी से नियंत्रित किया जा सके। हालाँकि, ये स्थितियाँ मानव शरीर की स्थितियों के बहुत प्रतिनिधि नहीं हैं जहाँ नैनोपार्टिकल्स आम तौर पर कतरनी तनाव और हाइड्रोडायनामिक द्रव स्थितियों के संपर्क में आते हैं। इस प्रकार, तरल स्थितियों के लिए जिम्मेदार प्रयोग यह समझने के लिए आवश्यक थे कि मानव शरीर में प्रोटीन कोरोनस कैसे टिकेगा। एक अध्ययन में पाया गया कि तरल प्रवाह ने प्रोटीन कोरोना की जैव विविधता में वृद्धि की और पर्यावरण में मौजूद कतरनी बलों के कारण इसका आकार बदल गया। चूँकि इन दोनों कारकों का प्रोटीन कोरोना नैनोपार्टिकल्स के कार्यात्मककरण में प्रभाव पड़ता है, इन टिप्पणियों ने तरल स्थितियों की उपस्थिति में प्रोटीन कोरोना का अध्ययन करने के महत्व को साबित किया। तापमान भी प्रोटीन-नैनोपार्टिकल इंटरैक्शन को बहुत प्रभावित कर सकता है। क्यू नैनोपार्टिकल्स पर किए गए एक अध्ययन से पता चला है कि जैसे-जैसे नैनोपार्टिकल्स का परिवेशी तापमान 15 डिग्री सेल्सियस, 27 डिग्री सेल्सियस और 37 डिग्री सेल्सियस से बढ़कर 42 डिग्री सेल्सियस हो गया, वैसे-वैसे नैनोपार्टिकल्स की सतह पर अवशोषित प्रोटीन की मात्रा भी बढ़ गई। यह खोज बीमारियों के इलाज के लिए प्रोटीन कोरोना का उपयोग करने के प्रयास में विशेष रूप से दिलचस्प थी, क्योंकि इन कणों को मानव शरीर में लाने के लिए, उन्हें उच्च तापमान पर मौजूद रहना होगा और कार्य करना होगा। ज्वरग्रस्त व्यक्तियों में, उनके शरीर का परिवर्तित तापमान संभावित रूप से नैनोकणों के जैव-वितरण और जैव-उपलब्धता को बदल सकता है। इस प्रकार, शोधकर्ताओं के लिए प्रोटीन कोरोनस पर तापमान के प्रभावों का हिसाब रखना महत्वपूर्ण है। पी. एच. प्रभाव पर्यावरणीय पी. एच. प्रोटीन कोरोना के निर्माण को भी प्रभावित कर सकता है। यह ज्ञात है कि प्रोटीन के गुणों और कार्यक्षमता का अध्ययन करते समय पी. एच. एक महत्वपूर्ण कारक है जिस पर विचार किया जाना चाहिए। पीएच प्रोटीन-नैनोपार्टिकल इंटरैक्शन में प्रोटीन बाइंडिंग आत्मीयता को बदल सकता है, इस प्रकार नैनोपार्टिकल की सतह पर अधिशोषित प्रोटीन पैटर्न को संशोधित कर सकता है। यदि दवा वितरण विधियों के लिए उपयोग किया जाता है, तो नैनोकणों को रक्त (तटस्थ पी. एच.), एक्सपोजर मीडिया (पी. एच. 6.9-7.4), इंट्रासेल्युलर द्रव (पी. एच. 6.8), और लाइसोसोम (पी. एच. 4.5-5) जैसे सेलुलर अपटेक मार्ग में कई अलग-अलग पी. एच. परिवर्तनों से गुजरना होगा और अपने कोरोना को अक्षुण्ण और कार्यात्मक रखने में सक्षम होना होगा। कैंसर ट्यूमर विशेष रूप से अम्लीय सूक्ष्म वातावरण को प्रेरित करने के लिए जाने जाते हैं और साथ ही इसमें कुछ प्रकार के प्रोटीन होते हैं जो नैनोकणों के आसपास प्रोटीन कोरोना को संशोधित करने में सक्षम होते हैं जो दवा अणुओं के प्रति शरीर की चिकित्सीय प्रतिक्रिया को बहुत बदल सकते हैं। नैनोपार्टिकल संरचना अंत में, नैनोपार्टिकल की संरचना स्वयं इसकी सतह पर प्रोटीन कोरोना गठन को प्रभावित कर सकती है। नैनोपार्टिकल सामग्री की हाइड्रोफिलिक या हाइड्रोफोबिक प्रकृति में अंतर कोरोना में प्रोटीन की मात्रा निर्धारित कर सकते हैं। आमतौर पर, प्रोटीन हाइड्रोफिलिक पदार्थों की तुलना में हाइड्रोफोबिक पदार्थों को अधिक आसानी से अवशोषित कर लेते हैं। नतीजतन, हाइड्रोफोबिक नैनोपार्टिकल्स मानव शरीर में कण एकत्रीकरण और उच्च ऑप्सोनाइजेशन को प्रेरित करने की अधिक संभावना रखते हैं, जो रक्त में प्रणालीगत परिसंचरण समय को कम कर सकते हैं। इसके अतिरिक्त, गठन और घुलनशीलता में सहायता के लिए, नैनोकणों में अक्सर उनकी सतहों पर लिगेंड और कार्यात्मक समूह होते हैं जो "उंगलियों के निशान" की तरह कार्य करते हैं। प्रोटीन फिंगरप्रिंट लिगेंड और अन्य तरीकों का उपयोग करके प्रोटीन को अलग करने या पहचानने की क्षमता को संदर्भित करता है। ये उंगलियों के निशान नैनोकणों को उनकी सतहों पर विशिष्ट प्रोटीन को अवशोषित करने के लिए संरचनात्मक रूप से तैयार करने की अनुमति देते हैं। नैनोपार्टिकल सतह खुरदरापन भी प्रोटीन कोरोना के निर्माण में एक भूमिका निभा सकता है, क्योंकि एक अध्ययन में पाया गया है कि एक खुरदरा नैनोपार्टिकल सतह नैनोपार्टिकल और बाइंडिंग प्रोटीन के कुछ हिस्सों के बीच प्रतिकारक बातचीत को कम कर सकती है, जिससे अधिशोषित प्रोटीन की मात्रा बढ़ जाती है। अनुप्रयोग ड्रग डिलीवरी प्रोटीन कोरोना का उपयोग कई अलग-अलग कार्यों के लिए किया जा सकता है, जिनमें से मुख्य दवा वितरण है। नैनोपार्टिकल्स के जैविक तरल पदार्थ के संपर्क में आने पर बनने वाले कोरोना की लंबे समय से मानव शरीर के भीतर आवश्यक स्थानों पर महत्वपूर्ण दवा अणुओं या प्रोटीन को वितरित करने की क्षमता के लिए जांच की गई है। नैनोकणों को उच्च दवा-लोडिंग दक्षता के साथ-साथ उनकी नैनो मापनीयता के कारण जैविक बाधाओं से आसानी से गुजरने की क्षमता के लिए जाना जाता है। उनकी संरचना ट्यूनेबिलिटी उनकी विषाक्तता को नियंत्रित करने की अनुमति देती है, और उन्हें कार्यात्मक समूहों के विविध समूहों को शामिल करने के लिए संशोधित किया जा सकता है जो विशिष्ट गतिविधियों को कर सकते हैं। नैनोपार्टिकल्स के ये गुण उन्हें दवा वितरण क्षमताओं के लिए आदर्श बनाते हैं। प्रोटीन कोरोना दवा वितरण के क्षेत्र में अध्ययन का एक प्रमुख क्षेत्र, शरीर में नैनोकणों के परिसंचरण समय का अध्ययन है। एक दवा की प्रभावशीलता को अनुकूलित करने के लिए, उस स्थान को निर्दिष्ट करना जहां इसे वितरित किया जाता है और यह कितने समय तक रहता है, यह बेहद उपयोगी हो सकता है। अक्सर, रक्त के भीतर मैक्रोफेज नैनोकणों की उपस्थिति का पता लगाएंगे और उन्हें शरीर से तुरंत खत्म करने का काम करेंगे। दवा वितरण के दृष्टिकोण से यह हमेशा एक अच्छी बात नहीं है, और इस प्रकार परिसंचरण समय को बढ़ाने के लिए अध्ययन किए गए थे। यह पाया गया कि जब फाइब्रिनोजेन जैसे ऑप्सोनिन, प्रोटीन कोरोना में कई होते हैं, तो प्रोटीन मैक्रोफेज पहचान और बाद में नैनोकणों की खपत को प्रेरित करते हैं। इसके विपरीत, जब कोरोना एल्बुमिन जैसे डिसोप्सोनिन से संतृप्त होता है, तो मैक्रोफेज कणों की पहचान में कमी दिखाते हैं और इस प्रकार, कणों के परिसंचरण का समय बहुत बढ़ जाता है। इस तकनीक को मोटे तौर पर "गुप्त प्रभाव" के रूप में जाना जाता है। प्रोटीन कोरोना की सामग्री को सिल करके, आपके शरीर में एक नैनोकण के रहने की अवधि को नियंत्रित किया जा सकता है। जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, नैनोकणों को उनकी सतहों पर विशेष कार्यात्मक समूहों के साथ उगाया जा सकता है जो कीमोसेलेक्टिविटी को प्रेरित करते हैं। ट्रांसफेरिन, इंसुलिन और फोलिक एसिड जैसे कार्यात्मक जैव अणुओं का उपयोग आमतौर पर कैंसर-लक्षित दवा वितरण प्रणालियों में किया जाता है। अन्य छोटे अणु जैसे एनहाइड्राइड, एमाइन, कार्बोक्सिल और थियोल का उपयोग नैनोपार्टिकल्स को एंडोथेलियल कोशिकाओं, अग्न्याशय कोशिकाओं और सक्रिय मानव मैक्रोफेज के साथ उच्च कोशिकीय संबंध में निर्देशित करने के लिए किया जा सकता है। कुछ एपोलिपोप्रोटीन, जैसे कि एपो ई, एपो ए1 और एपो बी-100, संभावित रूप से तंत्रिका तंत्र को लक्षित करने के लिए नैनोकणों को कार्यात्मक बना सकते हैं। नैनोपार्टिकल ड्रग डिलीवरी के साथ एक और अधिक दबाव वाली समस्या नैनोपार्टिकल्स की लक्ष्य स्थल पर या विभिन्न अंगों में जमा होने की प्रवृत्ति है, जो विषाक्त हो सकती है। यह ज्ञात है कि नैनोकणों का आकार शरीर के भीतर उनके वितरण को निर्धारित करता है, जिसका अर्थ है कि विभिन्न आकार वाले नैनोकण कुछ अंगों में जमा होते हैं। इसलिए, दवा वितरण के दौरान लक्षित स्थलों पर नैनोपार्टिकल वितरण और संचय पर विचार करते समय आकार एक बहुत ही महत्वपूर्ण नियंत्रण कारक है। सतह रसायन विज्ञान द्वारा संदर्भ नैनोकण