Protein corona
ஒரு புரதக் கொரோனா என்பது ஒரு நானோ துகள்களின் மேற்பரப்பைச் சுற்றி உயிரணு மூலக்கூறுகளின், பொதுவாக புரதங்களின் மாறும் பூச்சு ஆகும், இது உயிரியல் ஊடகங்களின் வெளிப்பாட்டின் போது கூழ்ம நானோ பொருட்களில் தன்னிச்சையாக உருவாகிறது. புரத கரோனாக்கள் அவற்றின் அளவு, வடிவம், கலவை, கட்டணம் மற்றும் மேற்பரப்பு செயல்பாட்டுக் குழுக்களைப் பொறுத்து பல்வேறு வடிவங்களில் உருவாகலாம், மேலும் வெப்பநிலை, pH, வெட்டு அழுத்தம், மூழ்கிய ஊடக கலவை மற்றும் வெளிப்படுத்தும் நேரம் போன்ற பல்வேறு சுற்றுச்சூழல் காரணிகளில் மாறுபடும் பண்புகளைக் கொண்டுள்ளன. உயிர்வேதியியல் மற்றும் பிசியோ கெமிக்கல் மேற்பரப்பு தொடர்புகளின் நிலைமைகளுக்கு ஏற்ப இந்த பூச்சுகளும் மாறுபடும். புரத கரோனாக்களின் வகைகள் இரண்டு பிரிவுகளாகப் பிரிக்கப்படுகின்றனஃ "கடினமானவை" மற்றும் "மென்மையானவை". "கடினமான" கரோனாக்கள் நானோ துகள்களின் மேற்பரப்பில் மாற்ற முடியாத வகையில் பிணைக்கப்பட்டுள்ள அதிக-இணைப்பு புரதங்களைக் கொண்டுள்ளன, அதே நேரத்தில் "மென்மையான" கரோனாக்கள் நானோ துகள்களின் மேற்பரப்பில் குறைந்த-இணைப்பு புரதங்களைக் கொண்டுள்ளன, அவை தலைகீழாக பிணைக்கப்பட்டுள்ளன. இந்த தலைகீழாக பிணைக்கப்பட்ட புரதங்கள் "மென்மையான" புரத கரோனாக்களில் உள்ள உயிரணு மூலக்கூறுகளை பல்வேறு பயன்பாடுகளுக்காக காலப்போக்கில் பரிமாறிக்கொள்ள அல்லது பிரிக்க அனுமதிக்கின்றன. இந்த செயல்முறை ஒரு கரைசலில் இருக்கும் மூலக்கூறுகளுக்கிடையேயான புரத-நானோ துகள்கள் மற்றும் புரத-புரத தொடர்புகளால் நிர்வகிக்கப்படுகிறது. "மென்மையான" புரத கரோனாக்களில், மேற்பரப்பில் புரதங்களின் பரிமாற்றத்தைக் கவனிப்பது பொதுவானது; குறைந்த தொடர்புகளைக் கொண்ட பெரிய புரதங்கள் பெரும்பாலும் நானோ துகள்களின் மேற்பரப்பில் முதலில் திரட்டப்படும், மேலும் காலப்போக்கில், அதிக தொடர்புகளைக் கொண்ட சிறிய புரதங்கள் அவற்றை மாற்றும், இது கரோனாவை "கடினப்படுத்துகிறது", இது வ்ரோமான் விளைவு என்று அழைக்கப்படுகிறது. உருவாக்கத்தை பாதிக்கும் காரணிகள் பல இயற்பியல் வேதியியல் மற்றும் உயிர்வேதியியல் காரணிகள் புரத கரோனாக்களின் உருவாக்கம் மற்றும் கலவையை பாதிக்கின்றன என்பது அறியப்படுகிறது. பல முந்தைய ஆய்வுகள் இந்த செயல்முறைகளைப் புரிந்துகொள்வதிலும் அவற்றை எவ்வாறு பயன்படுத்தலாம் என்பதிலும் கவனம் செலுத்தியுள்ளன. புரதத்தின் கலவை மற்றும் செறிவு புரதத்தின் கலவை மற்றும் செறிவு புரத கரோனாக்களை எவ்வாறு பாதிக்கிறது என்பதைத் தீர்மானிக்க, ஒரு ஆய்வு பிளாஸ்மா ஊடகத்தில் சிலிக்கா நானோ துகள்களை 1 மணி நேரம் அடைகாக்கியது மற்றும் கரோனா உருவாவதைக் கவனித்தது. புரதங்கள் சிலிக்கா மேற்பரப்பில் எளிதில் உறிஞ்சப்படுவதையும், அடைகாக்கப்பட்ட ஊடகத்தில் உள்ள பிளாஸ்மாவின் அளவைப் பொறுத்து வெவ்வேறு வடிவங்களில் தங்களை வெளிப்படுத்துவதையும் அவர்கள் கண்டறிந்தனர். இந்த சோதனை 3 சதவீதம், 20 சதவீதம் மற்றும் 80 சதவீதம் பிளாஸ்மாவுடன் நடத்தப்பட்டது, மேலும் பிளாஸ்மாவைப் பொறுத்தவரை, உயர்-பாசம் கொண்ட புரதங்களை விட குறைந்த-பாசம் கொண்ட புரதங்களின் அதிக செறிவு இருக்கும் இடத்தில், குறைந்த-பாசம் கொண்ட புரதங்கள் பிளாஸ்மாவுக்குள் அதிக அளவில் இருப்பதால் நானோ துகள்களின் மேற்பரப்பில் அதிக-பாசம் கொண்ட புரதங்களை மாற்றும் போக்கைக் கொண்டிருந்தன என்பது கண்டறியப்பட்டது. இது போன்ற ஆய்வுகளிலிருந்து, ஒரு குறிப்பிட்ட ஊடகத்தில் உள்ள உயிரியல் மூலக்கூறுகளின் எடை மற்றும் தொடர்பைப் பொறுத்து, ஒரு புரத கரோனாவை கணிசமாக மாற்ற முடியும் என்பது தெளிவாகிறது. புரத கரோனாக்களை பாதிக்கும் மற்றொரு முக்கிய காரணி வெளிப்பாடு நேரம் அல்லது புரதங்களில் பூசப்பட்ட நானோ துகள்கள் திரவ ஊடகங்களுக்கு வெளிப்படும் நேரம் ஆகும். ஒரு உயிரணு மூலக்கூறு ஊடகத்தில் ஒரு நானோ துகள் அறிமுகப்படுத்தப்பட்ட உடனேயே, அதன் மேற்பரப்பில் ஒரு புரதக் கொரோனா உருவாகிறது என்பது அனைவரும் அறிந்திருப்பதால், ஒரு ஆய்வு மனித பிளாஸ்மா போன்ற உயிரியல் திரவங்களுக்கு நானோ துகள்களை வெளிப்படுத்தியது மற்றும் இந்த ஊடகங்களின் வெளிப்பாட்டின் நீளம் எவ்வாறு பாதிக்கலாம் என்பதைக் கவனித்தது. 30 விநாடிகள் மட்டுமே தொடர்பு கொண்ட பிறகு, கிட்டத்தட்ட 300 புரதங்கள் நானோ துகள்களின் மேற்பரப்பில் உறிஞ்சப்படுவது கண்டறியப்பட்டது, மேலும் அந்த மூலக்கூறுகளில் பெரும்பாலானவை குறைந்த தொடர்பு (மருந்தியல்) மற்றும் பெரிய மூலக்கூறு எடையைக் கொண்டிருந்தன. 1 நிமிடம் அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட வெளிப்பாட்டிற்குப் பிறகு, வெவ்வேறு புரத கரோனா வடிவங்கள் காணப்பட்டன, மேலும் கண்டறியப்பட்ட புரதங்களில், அவற்றில் பெரும்பாலானவை வ்ரோமான் விளைவுடன் ஒத்துப்போகும் வகையில் அதிக தொடர்பு மற்றும் சிறிய மூலக்கூறு எடையைக் கொண்டிருந்தன. எனவே, உயிரியல் திரவத்திற்கு நானோ துகள்களின் வெளிப்பாடு நேரத்தின் நீளம் புரத கரோனாவின் கலவை மற்றும் வடிவங்களை பெரிதும் மாற்றும். வெளிப்பாடு நேரத்தைத் தவிர, வெட்டு சக்திகளின் காரணியாகும். கடந்த காலத்தில், ஆராய்ச்சியாளர்கள் மிகவும் நிலையான நிலைமைகளின் கீழ் புரத-நானோ துகள்கள் தொடர்புகளை ஆய்வு செய்தனர், இதனால் மாறிகள் எளிதில் கட்டுப்படுத்தப்படலாம். இருப்பினும், இந்த நிலைமைகள் மனித உடலின் நிலைமைகளை மிகவும் பிரதிநிதித்துவப்படுத்துவதில்லை, அங்கு நானோ துகள்கள் பொதுவாக வெட்டு அழுத்தங்கள் மற்றும் ஹைட்ரோடினமிக் திரவ நிலைமைகளுக்கு ஆளாகின்றன. எனவே, மனித உடலில் புரத கரோனாக்கள் எவ்வாறு நீடிக்கும் என்பதைப் புரிந்துகொள்ள திரவ நிலைமைகளைக் கணக்கிடும் சோதனைகள் அவசியமாக இருந்தன. திரவ ஓட்டம் புரத கரோனாவின் பல்லுயிர் பெருக்கத்தை அதிகரித்தது மற்றும் சூழலில் இருக்கும் வெட்டு விசைகள் காரணமாக அதன் வடிவத்தை மாற்றியது என்று ஒரு ஆய்வு கண்டறிந்துள்ளது. இந்த இரண்டு காரணிகளும் புரதக் கரோனா நானோ துகள்களின் செயல்பாட்டில் தாக்கங்களைக் கொண்டிருப்பதால், இந்த அவதானிப்புகள் திரவ நிலைமைகளின் முன்னிலையில் புரதக் கரோனாக்களைப் படிப்பதன் முக்கியத்துவத்தை நிரூபித்தன. வெப்பநிலை வெப்பநிலை புரத-நானோ துகள்களின் தொடர்புகளையும் பெரிதும் பாதிக்கலாம். கியூ நானோ துகள்களில் நடத்தப்பட்ட ஒரு ஆய்வில், நானோ துகள்களின் சுற்றுப்புற வெப்பநிலை 15 டிகிரி செல்சியஸ், 27 டிகிரி செல்சியஸ் மற்றும் 37 டிகிரி செல்சியஸ் முதல் 42 டிகிரி செல்சியஸ் வரை அதிகரித்ததால், நானோ துகள்களின் மேற்பரப்பில் உறிஞ்சப்படும் புரதத்தின் அளவும் அதிகரித்தது. நோய்களுக்கு சிகிச்சையளிக்க புரத கரோனாக்களைப் பயன்படுத்துவதற்கான முயற்சியில் இந்த கண்டுபிடிப்பு குறிப்பாக சுவாரஸ்யமாக இருந்தது, ஏனெனில் இந்த துகள்களை மனித உடலில் அறிமுகப்படுத்துவதில், அவை அதிக வெப்பநிலையில் இருக்க வேண்டும் மற்றும் செயல்பட வேண்டும். காய்ச்சல் உள்ள நபர்களில், அவர்களின் மாற்றப்பட்ட உடல் வெப்பநிலை நானோ துகள்களின் உயிரியல் விநியோகம் மற்றும் உயிர் கிடைக்கும் தன்மையை மாற்றக்கூடும். எனவே, புரத கரோனாக்களில் வெப்பநிலை விளைவுகளை ஆராய்ச்சியாளர்கள் கணக்கிடுவது முக்கியம். pH விளைவுகள் சுற்றுச்சூழல் pH புரோட்டீன் கரோனா உருவாக்கத்தையும் பாதிக்கலாம். புரதங்களின் பண்புகள் மற்றும் செயல்பாட்டைப் படிக்கும்போது pH ஒரு முக்கியமான காரணியாகக் கருதப்பட வேண்டும் என்பது அறியப்படுகிறது. pH புரத-நானோ துகள்கள் தொடர்புகளில் புரத பிணைப்பு உறவை மாற்றலாம், இதனால் நானோ துகள்களின் மேற்பரப்பில் உறிஞ்சப்பட்ட புரத வடிவத்தை மாற்றியமைக்கலாம். மருந்து விநியோக முறைகளுக்கு பயன்படுத்தப்பட்டால், நானோ துகள்கள் இரத்த (நடுநிலை pH), வெளிப்பாடு ஊடகம் (pH 6.9-7.4), ஊடுருவல் திரவம் (pH 6.8) மற்றும் லைசோசோம்கள் (pH 4.5-5) போன்ற செல்லுலார் உறிஞ்சும் பாதையில் பல வேறுபட்ட pH மாற்றங்களுக்கு உட்படுத்தப்பட வேண்டும், மேலும் அதன் கரோனாவை அப்படியே மற்றும் செயல்பாட்டுடன் வைத்திருக்க முடியும். புற்றுநோய் கட்டிகள் குறிப்பாக அமில நுண்ணுயிரிகளைத் தூண்டுவதாகவும், நானோ துகள்களைச் சுற்றியுள்ள புரத கரோனாவை மாற்றியமைக்கும் திறன் கொண்ட சில வகையான புரதங்களைக் கொண்டிருப்பதாகவும் அறியப்படுகிறது, இது மருந்து மூலக்கூறுகளுக்கு உடலின் சிகிச்சை பதிலை பெரிதும் மாற்றும். நானோ துகள்களின் கலவை கடைசியாக, நானோ துகள்களின் கலவை அதன் மேற்பரப்பில் உள்ள புரதக் கொரோனா உருவாக்கத்தை பாதிக்கலாம். நானோ துகள்களின் ஹைட்ரோஃபிலிக் அல்லது ஹைட்ரோபோபிக் தன்மையில் உள்ள வேறுபாடுகள் கரோனாவில் உள்ள புரதங்களின் அளவை தீர்மானிக்க முடியும். பொதுவாக, புரதங்கள் ஹைட்ரோஃபிலிக் பொருட்களை விட ஹைட்ரோபோபிக் பொருட்களுக்கு எளிதில் உறிஞ்சப்படுகின்றன. இதன் விளைவாக, ஹைட்ரோபோபிக் நானோ துகள்கள் மனித உடலில் துகள் திரட்டல் மற்றும் அதிக ஒப்சோனைசேஷனைத் தூண்டுவதற்கான வாய்ப்புகள் அதிகம், இது இரத்தத்தில் முறையான சுழற்சி நேரத்தைக் குறைக்கும். கூடுதலாக, உருவாக்கம் மற்றும் கரையக்கூடிய தன்மைக்கு உதவுவதற்காக, நானோ துகள்கள் பெரும்பாலும் அவற்றின் மேற்பரப்பில் ஈந்தணைவிகள் மற்றும் செயல்பாட்டுக் குழுக்களைக் கொண்டுள்ளன, அவை கைரேகைகள் போல செயல்படுகின்றன. புரத கைரேகைகள் என்பது ஈந்தணைவிகள் மற்றும் பிற முறைகளைப் பயன்படுத்தி புரதங்களை வேறுபடுத்தும் அல்லது அடையாளம் காணும் திறனைக் குறிக்கிறது. இந்த கைரேகைகள் நானோ துகள்களை அவற்றின் மேற்பரப்பில் குறிப்பிட்ட புரதங்களை உறிஞ்சுவதற்கு கலவையாக வடிவமைக்க அனுமதிக்கின்றன. நானோ துகள்களின் மேற்பரப்பு கரடுமுரடான தன்மையும் புரதக் கரோனா உருவாக்கத்தில் ஒரு பங்கைக் கொண்டிருக்கலாம், ஏனெனில் ஒரு ஆய்வில் ஒரு கரடுமுரடான நானோ துகள்களின் மேற்பரப்பு நானோ துகள்களுக்கும் பிணைப்பு புரதங்களின் பகுதிகளுக்கும் இடையிலான விரட்டும் தொடர்புகளைக் குறைக்கும் என்று கண்டறியப்பட்டுள்ளது, இது உறிஞ்சப்படும் புரதங்களின் அளவை அதிகரிக்கிறது. பயன்பாடுகள் மருந்து விநியோக புரத கரோனாக்கள் பல்வேறு செயல்பாடுகளுக்கு பயன்படுத்தப்படலாம், அவற்றில் முக்கியமானது மருந்து விநியோகம் ஆகும். நானோ துகள்கள் உயிரியல் திரவத்துடன் தொடர்பு கொள்ளும்போது உருவாகும் கரோனா மனித உடலுக்குள் தேவைப்படும் இடங்களுக்கு முக்கியமான மருந்து மூலக்கூறுகள் அல்லது புரதங்களை வழங்குவதற்கான திறனுக்காக நீண்ட காலமாக ஆராயப்பட்டுள்ளது. நானோ துகள்கள் அதிக மருந்து-ஏற்றுதல் செயல்திறனையும், அவற்றின் நானோ அளவிடுதல் காரணமாக உயிரியல் தடைகளை எளிதில் கடக்கும் திறனையும் கொண்டுள்ளன. அவற்றின் கலவை ட்யூனபிலிட்டி அவற்றின் நச்சுத்தன்மையைக் கட்டுப்படுத்த அனுமதிக்கிறது, மேலும் குறிப்பிட்ட செயல்பாடுகளைச் செய்யக்கூடிய பல்வேறு செயல்பாட்டுக் குழுக்களைக் கொண்டிருக்க அவற்றை மாற்றியமைக்கலாம். நானோ துகள்களின் இந்த குணங்கள் அவற்றை மருந்து விநியோக திறன்களுக்கு ஏற்றதாக ஆக்குகின்றன. புரதத்தில் உள்ள நானோ துகள்களின் சுழற்சி நேரம் பற்றிய ஆய்வு, புரதத்தில் உள்ள ஒரு முக்கிய பகுதியாகும். ஒரு மருந்தின் செயல்திறனை மேம்படுத்துவதற்காக, அது டெலிவரி செய்யப்படும் இடத்தையும், அது எவ்வளவு காலம் அங்கே இருக்கும் என்பதையும் குறிப்பிடுவது மிகவும் பயனுள்ளதாக இருக்கும். பெரும்பாலும், இரத்தத்திற்குள் உள்ள மேக்ரோபேஜ்கள் நானோ துகள்களின் இருப்பைக் கண்டறிந்து உடனடியாக அவற்றை உடலில் இருந்து அகற்ற வேலை செய்யும். மருந்து விநியோகத்தின் கண்ணோட்டத்தில் இது எப்போதும் ஒரு நல்ல விஷயம் அல்ல, எனவே சுழற்சி நேரத்தை நீட்டிக்க ஆய்வுகள் நடத்தப்பட்டன. ஃபைப்ரினோஜென் போன்ற ஒப்சோனின்கள் புரத கரோனாவில் ஏராளமானதாக இருக்கும்போது, புரதங்கள் மேக்ரோபேஜ் அங்கீகாரத்தையும் நானோ துகள்களின் அடுத்தடுத்த நுகர்வையும் தூண்டுகின்றன என்பது கண்டறியப்பட்டது. மாறாக, ஆல்புமின் போன்ற டிஸோப்சோனின்களால் கரோனா நிறைவுறும் போது, மேக்ரோபேஜ்கள் துகள்களின் அடையாளம் குறைந்து வருவதைக் காட்டுகின்றன, இதனால், துகள்களின் சுழற்சி நேரம் பெரிதும் அதிகரிக்கிறது. இந்த நுட்பம் தளர்வாக "திருட்டு விளைவு" என்று குறிப்பிடப்படுகிறது. புரத கரோனாவின் உள்ளடக்கங்களைத் தையல் செய்வதன் மூலம், ஒரு நானோ துகள் உங்கள் உடலில் எவ்வளவு காலம் இருக்கும் என்பதைக் கட்டுப்படுத்த முடியும். முன்பு குறிப்பிட்டபடி, நானோ துகள்கள் அவற்றின் மேற்பரப்பில் குறிப்பிட்ட செயல்பாட்டுக் குழுக்களுடன் வளர்க்கப்படலாம், அவை வேதியியல் தேர்வைத் தூண்டுகின்றன. ட்ரான்ஸ்பெர்ரின், இன்சுலின் மற்றும் ஃபோலிக் அமிலம் போன்ற செயல்பாட்டு உயிரணு மூலக்கூறுகள் பொதுவாக புற்றுநோயை இலக்காகக் கொண்ட மருந்து விநியோக அமைப்புகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. அன்ஹைட்ரைடு, அமீன், கார்பாக்சில் மற்றும் தியோல் போன்ற பிற சிறிய மூலக்கூறுகள் நானோ துகள்களை எண்டோதெலியல் செல்கள், கணைய செல்கள் மற்றும் செயல்படுத்தப்பட்ட மனித மேக்ரோபேஜ்களுடன் உயர் செல்லுலார் தொடர்புக்கு வழிநடத்த பயன்படுத்தப்படலாம். அப்போ ஈ, அப்போ ஏ 1 மற்றும் அப்போ பி-100 போன்ற சில அபோலிபோபுரோட்டின்கள், நானோ துகள்களை நரம்பு மண்டலத்தை குறிவைக்க செயல்படக்கூடிய திறன் கொண்டவை. நானோ துகள்கள் மருந்து விநியோகத்தில் மற்றொரு அழுத்தமான சிக்கல் நானோ துகள்கள் இலக்கு தளத்தில் அல்லது பல்வேறு உறுப்புகளில் குவியும் போக்கு, இது நச்சுத்தன்மையாக மாறும். நானோ துகள்களின் அளவு உடலுக்குள் அவற்றின் பரவலை ஆணையிடுகிறது என்று அறியப்படுகிறது, அதாவது வெவ்வேறு அளவுகளைக் கொண்ட நானோ துகள்கள் சில உறுப்புகளில் குவிந்துவிடும். எனவே, நானோ துகள்கள் விநியோகம் மற்றும் மருந்து விநியோகத்தின் போது இலக்கு தளங்களில் குவிப்பு ஆகியவற்றைக் கருத்தில் கொள்ளும்போது அளவு ஒரு மிக முக்கியமான கட்டுப்பாட்டு காரணியாகும். மேற்பரப்பு வேதியியல் அடிப்படையில் நானோ துகள்கள் பற்றிய குறிப்புகள்