क्वेरसेटिन आयरन ऑक्साइड नैनोपार्टिकल्स पार्ट 2 द्वारा प्रेरित न्यूरोटॉक्सिसिटी को बढ़ाता है

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डिमेंशिया से जुड़े रोगों में आयरन आयरन और अल्जाइमर रोग

AD एक प्रगतिशील मस्तिष्क विकार है जो धीरे-धीरे सीखने, याददाश्त और सोचने के कौशल को नष्ट कर देता है। आयु, लिंग, आनुवंशिक संवेदनशीलता, जीवन शैली, और कई रोग संबंधी स्थितियां जैसे कि मधुमेह और स्ट्रोक के साथ-साथ मस्तिष्क में लोहे का संचय AD [87, 88] से संबंधित जोखिम कारक हैं। सेनील प्लेक में बाह्य कोशिकीय अमाइलॉइड-बीटा (ए) ओलिगोमर्स और न्यूरोफिब्रिलरी टेंगल्स (एनएफटी) के समुच्चय होते हैं जिनमें इंट्रासेल्युलर असामान्य के समुच्चय होते हैंहाइपरफॉस्फोराइलेटेडताऊ प्रोटीन AD के दो सामान्य रोग संबंधी लक्षण हैं। लोहे के संचय और के बीच एक संबंध हैपैथोलॉजिकल हॉलमार्कई. का. AD-प्रभावित विषयों के हिप्पोकैम्पस और कोर्टेक्स में लोहे का असामान्य स्तर 75 बताया गया है। इन विवो अध्ययन से पता चलता है कि एमआरआई [89] में एक नई तकनीक मात्रात्मक संवेदनशीलता मानचित्रण (क्यूएसएम) द्वारा एडी के ट्रांसजेनिक माउस मॉडल के मस्तिष्क में सेनील प्लेक के साथ लौह जमा होता है। प्रारंभिक पट्टिकाएं AD[90] के एक माउस मॉडल में लोहे के अधिभार के समानांतर बनाई गई थीं। फे प्लस सेनील प्लेक के भीतर

लोहे के अधिक प्रतिक्रियाशील रूप में परिवर्तित किया जा सकता है, Fe2 plus , A [78] द्वारा। दूसरी ओर,4-HNE लिपिड से उठाया गयापेरोक्सीडेशनसीधे ए के साथ प्रतिक्रिया करता है और ऑक्सीकरण उत्पादों का उत्पादन करता है, जिससे ए एकत्रीकरण होता है [76]। इसके अलावा, ए पेप्टाइड सीधे लोहे की कमी-निर्भर प्रक्रिया में एच, ओ का उत्पादन करता है, एक प्रक्रिया जो ऑक्सीडेटिव तनाव और लौह अधिभार को बढ़ाती है [91]। आयरन एपीपी एमआरएनए की आईआरई साइट को प्रभावित करके अमाइलॉइड अग्रदूत प्रोटीन (एपीपी) की अभिव्यक्ति को बढ़ा सकता है। इसके अलावा, लोहा ए से जुड़ सकता है और ए एकत्रीकरण 92 को बढ़ा सकता है। एडी विषयों [93] में क्यूएसएम और ताऊ पॉज़िट्रॉन एमिशन टोमोग्राफी स्कैनिंग (ताऊ-पीईटी) द्वारा कॉर्टिकल इमेजिंग के माध्यम से लोहे के जमाव और ताऊ फास्फोरिलीकरण के बीच संबंध का प्रदर्शन किया गया है। आयरन साइक्लिन-आश्रित किनसे (CDK5)/P25 कॉम्प्लेक्स को सक्रिय करके ताऊ के फॉस्फोराइलेशन को बढ़ावा देता है औरग्लाइकोजनसिंथेज़ किनसे-3 (GSK-3 )एनएफटी बनाने और लौह आयनों के प्रवाह को कम करने के लिए[92]। इन स्पष्टीकरणों के अनुसार, यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि लोहे के संचय, ऑक्सीडेटिव तनाव, ए एकत्रीकरण और ताऊ हाइपरफॉस्फोराइलेशन के बीच एक सकारात्मक प्रतिक्रिया पाश है। शोधकर्ता प्लाक की विषाक्तता को कम कर सकते हैं, ए की घुलनशीलता को बढ़ा सकते हैं, और आयरन केलेटर्स का उपयोग करके लोहे के आयनों को समाप्त करके एनएफटी के गठन को कम कर सकते हैं।

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आयरन और पार्किंसंस रोग

पीडी एक अन्य न्यूरोडीजेनेरेटिव बीमारी है जो मोटर लक्षणों की विशेषता है। संज्ञानात्मक गिरावट आमतौर पर मोटर लक्षणों के निदान से दो दशक पहले होती है। इसलिए, संज्ञानात्मक गिरावट को ध्यान में रखते हुए प्रारंभिक निदान आंशिक रूप से पीडी की प्रगति को रोक सकता है [94]। पीडी के अध: पतन के कारण होता हैडोपामाइन न्यूरॉन्सविशेष रूप से पर्याप्त निग्रा के एक हिस्से में जिसे पार्स कॉम्पेक्टा कहा जाता है। काफी हद तक, डोपामाइन का नुकसान

पार्स कॉम्पेक्टा में स्वैच्छिक मोटर नियंत्रण को बाधित करता है, बेसल में समग्र उत्तेजक ड्राइव को बढ़ाता हैगैन्ग्लिया, और पीडी के विशिष्ट लक्षणों का कारण बनता है। सिनैप्स के भीतर, डोपामाइन को मोनोमाइन ऑक्सीडेज (MAO) और कैटेचोल-ओ-मिथाइल ट्रांसफरेज़ (COMT) [95] सहित दो एंजाइमों द्वारा तोड़ा और निष्क्रिय किया जा सकता है। एमएओ गतिविधि जानवरों और मनुष्यों में लौह स्तर को प्रभावित करने के लिए जानी जाती है। मस्तिष्क में मुक्त लोहे के स्तर और एमएओ के बीच जटिल बातचीत होती है। हालांकि, बढ़ा हुआ ऑक्सीडेटिव तनाव एमएओ, लौह स्तर और न्यूरोनल क्षति के बीच एक कड़ी प्रतीत होता है। एच, ओ 2 एमएओ के माध्यम से मोनोमाइन ऑक्सीकरण का एक सामान्य उत्पाद है। एच, ओ, फेंटन प्रतिक्रिया में भाग ले सकते हैं और अत्यधिक सक्रिय मुक्त कण उत्पन्न कर सकते हैं। उम्र बढ़ने पर, एमएओ और मस्तिष्क लोहे के स्तर में वृद्धि होती है जिससे फेंटन प्रतिक्रिया के घटकों में वृद्धि होती है और मैक्रोमोलेक्यूल्स [96] की क्षति होती है। इस प्रकार एमएओ का निषेध या लौह केलेटर द्वारा Fe²ions को हटाना एक ही समय में पीडी रोगियों में एक ही लक्ष्य के साथ दो दृष्टिकोण हैं, मोनोमाइन के स्तर में वृद्धि, फेंटन प्रतिक्रिया के घटते घटक, और परिणामी ऑक्सीडेटिव तनाव।

सिस्टैन्च इम्युनिटी में सुधार कर सकता है

AD की तरह, हाइपरफॉस्फोराइलेटेड ताऊ और घुलनशील ताऊ में कमी एपीपी-मध्यस्थता वाले लोहे के निर्यात में कमी के माध्यम से न्यूरॉन्स में लोहे के अधिभार का कारण बन सकती है, जो पीडी में स्मृति शिथिलता के कारणों में से एक हो सकता है। इसके अलावा, हिप्पोकैम्पस [85] जैसे संज्ञानात्मक कार्यों का समर्थन करने वाली संरचनाओं में लोहे का जमाव देखा गया था। ए जॉन स्टोसेल एट अल द्वारा 1988 से 2008 तक एकत्र किए गए साक्ष्य। लोहे का असामान्य जमाव दिखाया गया है, जो मुख्य रूप से पीडी रोगियों के मोटर-संबंधित क्षेत्र, थायरिया नाइग्रा न्यूरॉन्स में फेरिटिन के साथ है। इस डेटा से पता चलता है कि लोहे की सांद्रता सीधे रोग की गंभीरता से संबंधित है [98]। लेवी बॉडीज और लेवी न्यूराइट्स जो असामान्य ए-सिन्यूक्लिन फिलामेंट्स से बने होते हैं, पीडी [94] की सबसे महत्वपूर्ण न्यूरोपैथोलॉजिकल विशेषताएं हैं। आणविक स्तर पर, ए-सिन्यूक्लिन एकत्रीकरण और लौह संचय के बीच घनिष्ठ संबंध है। फेंटन प्रतिक्रिया से Fe3 प्लस सीधे एक-सिन्यूक्लिन अभिव्यक्ति और एकत्रीकरण को प्रेरित करता है। लोहे के ट्रांसपोर्टरों के संभावित नियामक हेक्सिडिन की अधिकता, मस्तिष्क और फेंटन प्रतिक्रिया में लोहे के संचय को कम करती है, जिससे मनोभ्रंश और मोटर विकारों से संबंधित मस्तिष्क के उच्च जोखिम वाले क्षेत्रों में ए-सिन्यूक्लिन एकत्रीकरण और आरओएस उत्पादन कम हो जाता है [99, 100]। इस प्रकार हेक्सिडिन की अभिव्यक्ति को बढ़ाने वाले लोहे के chelators का अनुप्रयोग a-synuclein एकत्रीकरण को रोक सकता है।

आयरन और स्ट्रोक

कुछ प्रकार के स्ट्रोक, लोहे के अधिभार और स्मृति शिथिलता [86, 101, 102] के बीच क्रॉसस्टॉक के प्रमाण हैं। स्ट्रोक स्मृति शिथिलता के प्रमुख कारणों में से एक है, और लगभग 30 प्रतिशत स्ट्रोक रोगियों में स्ट्रोक शुरू होने के 1 वर्ष के भीतर मनोभ्रंश विकसित हो जाता है [103]। एथरो-स्क्लेरोसिस, मधुमेह, उच्च रक्तचाप, धूम्रपान, उच्च बीएमआई और डिस्लिपिडेमिया इस्केमिक स्ट्रोक के जोखिम कारक हैं [104]। सूजन, ऑक्सीडेटिव तनाव, इंट्रासेल्युलर कैल्शियम की बढ़ी हुई सांद्रता, उत्तेजक अमीनो एसिड और मुक्त लोहे और फेरिटिन के बढ़े हुए स्तर [105] सहित इस्किमिया से प्रेरित मस्तिष्क की चोटों में कई तंत्र शामिल हैं। स्ट्रोक के बाद स्मृति शिथिलता संवहनी मनोभ्रंश, AD विकृति [103], लोहे के अधिभार और ऑक्सीडेटिव तनाव [86] के कारण भी हो सकती है। अतिरिक्त लोहे द्वारा एडिमा का गठन रक्तस्रावी स्ट्रोक के बाद ऑक्सीडेटिव सेल क्षति को प्रेरित करता है [106]। इस्केमिक स्ट्रोक मॉडल [83] के न्यूरॉन्स में जीएसएच और जीपीएक्स में कमी और लिपिड पेरोक्सीडेशन में वृद्धि के साथ लोहे के जमाव की सूचना मिली है। कोंडो एट अल ने क्षणिक अग्रमस्तिष्क इस्किमिया के साथ चूहों में हिप्पोकैम्पस, स्ट्रिएटम और सेरेब्रल कॉर्टेक्स में लोहे के जमाव की सूचना दी। इस्किमिया के बाद लोहे के जमाव के कारण देर से और जल्दी लिपिड पेरोक्सीडेशन न्यूरोनल कोशिका मृत्यु के कारणों में से एक हो सकता है [107]। इस्केमिक स्ट्रोक के कारण कम ऑक्सीजन की स्थिति मस्तिष्क में अधिक लौह प्रवाह की ओर ले जाती है। दूसरी ओर, इस्केमिक स्ट्रोक के कारण अम्लीय पीएच ट्रांसफ़रिन से Fe3 के पृथक्करण की ओर जाता है और इसकी कमी Fe2 प्लस हो जाती है, जिससे NTBI तेज हो जाता है। न्यूरॉन्स एनटीबीआई से आगे निकल जाते हैं और फेंटन/हैबर-वीस प्रतिक्रिया से गुजरते हैं, जो हानिकारक प्रतिक्रियाशील रेडिकल प्रजातियां पैदा करता है और लिपिड पेरोक्सीडेशन और न्यूरोनल सेल मौत की ओर जाता है [55]।

IONPs चयापचय-प्रेरित न्यूरोटॉक्सिसिटी

IONPs में एक आयरन ऑक्साइड कोर और एक सुरक्षात्मक कोटिंग [108, 109] होती है। आयरन ऑक्साइड में कई रासायनिक संरचनाएं होती हैं जैसे मैग्नेटाइट (Fe, O)), मैग्माइट y-Fe, O3), हेमेटाइट (a-Fe, O :), और wustite (FeO) [108]। उनमें से, Fe, Land Y-Fe, O, नैनोमेडिसिन [14] में अधिक व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं। इन दो लोहे के आक्साइडों के बीच महान समानता के बावजूद, Fe, O, y-Fe, O, [110] की तुलना में अधिक चुंबकीय और कम स्थिर है। आपस में हाइड्रोफोबिक इंटरैक्शन के कारण संचलन में प्रवेश करने पर जमा हुए नंगे IONP। IONPs संचय प्रतिरक्षा प्रणाली को उत्तेजित करता है जिससे IONPs को एक ऑप्सोनाइजेशन-आश्रित तंत्र में नष्ट किया जा सकता है।

इस प्रकार, स्थिरता, जैव-अनुकूलता, बहु-कार्यात्मकता, इष्टतम बायोडिग्रेडेशन, हाइड्रोफिलिक इंटरैक्शन, और घुलनशीलता [1 0 9] सहित आईओएनपी के गुणों को अनुकूलित करने के लिए एक सुरक्षात्मक कोटिंग आवश्यक लगती है। नैनोमेडिसिन के लिए आमतौर पर दो प्रकार के IONPs का उपयोग किया जाता है: सुपरपरामैग्नेटिक आयरन ऑक्साइड नैनोपार्टिकल्स (SPIONs) 50-100 एनएम के व्यास के साथ और अल्ट्रा-छोटे सुपरपरामैग्नेटिक आयरन-ऑक्साइड नैनोपार्टिकल्स (USPIONs) जिनका व्यास 50 एनएम [ll] तक होता है। . आईओएनपी इंट्रावेनस (IV), इंट्रामस्क्यूलर (आईएम), उपकुशल, इंट्राथेकल, इंट्रा-ट्यूमर, मौखिक और नाक सहित कई प्रशासन मार्गों से मानव शरीर में प्रवेश कर सकते हैं। IONPs के लिए कई तंत्र प्रस्तावित हैं जैसे कि निष्क्रिय प्रसार, फागोसाइटोसिस, और एंडोसाइटोसिस के प्रकार, चाहे वह क्लैथ्रिन और केवोले से निर्भर या स्वतंत्र हो [112]। सेल में आईओएनपी का प्रवेश मार्ग उनके भौतिक-रासायनिक गुणों जैसे आकार, आकार, कोटिंग के प्रकार और इन कणों के कार्यात्मक समूह [113-115] पर निर्भर करता है। IONPs में एक नैनोस्केल आकार और उच्च सतह-से-द्रव्यमान अनुपात होता है। एक फायदा होने के बावजूद, ये गुण अधिक प्रतिक्रियाशीलता और साइटोटोक्सिसिटी पैदा कर सकते हैं [116]। विभिन्न ऊतकों, विशेष रूप से तंत्रिका कोशिकाओं में IONPs विषाक्तता की संभावना पर कई अध्ययन किए गए हैं। स्मृति विकारों में सुधार होने के बावजूद, न्यूरोडीजेनेरेशन और स्मृति विकारों को तेज करने में उनकी सापेक्ष भूमिका पर कुछ हद तक चर्चा की गई है। आईओएनपी की साइटोटोक्सिसिटी आकार, आकार, कोटिंग के प्रकार, सतह चार्ज, एक्सपोजर समय/एकाग्रता, कार्यात्मक समूह, और आईओएनपी के साथ इलाज किए गए सेल के प्रकार सहित भौतिक रासायनिक गुणों पर निर्भर करती है [14, 117]। इसके अलावा, यह बताया गया है कि आयरन ऑक्साइड कोर में Fe आयनों की ऑक्सीकरण अवस्था IONPs की साइटोटोक्सिसिटी निर्धारित करती है। फे; उच्च संभावित ऑक्सीकरण के कारण O4 ने A549 मानव फेफड़े के उपकला कोशिका [112] में y-Fe, O की तुलना में अधिक जीनोटॉक्सिसिटी दिखाई है। हालांकि, कई अध्ययनों के साक्ष्य से पता चलता है कि शरीर से उनकी त्वरित निकासी के कारण Fe, O2core युक्त IONPs में y-Fe, O की तुलना में कम विषाक्तता थी [14,118]। सामान्य तौर पर, IONPs विषाक्तता का प्रमुख स्रोत लौह आयन है। कोर से जारी [119]। आईओएनपी चयापचय के अन्य उप-उत्पादों के साथ ये लौह आयन लौह होमियोस्टेसिस में हस्तक्षेप कर सकते हैं। विवो अध्ययनों से संकेत मिलता है कि IONPs उपचार के बाद लीवर फेरिटिन का स्तर बढ़ा है, यह सुझाव देता है कि IONPs ख़राब हो गए हैं, और उनके चयापचय उत्पादों ने लोहे की प्रतिक्रियाओं में परिवर्तन को प्रेरित किया [120, 121]। आईओएनपी बीबीबी से आंतरिककरण तंत्र या एंडोथेलियल सेल झिल्ली के विनाश से गुजरते हैं [14]। एनपीएस चयापचय के परिणामस्वरूप होने वाला आयरन का अवशोषण कोशिका की सतह पर टीएफआर अभिव्यक्ति के स्तर पर निर्भर करता है [122]। आईओएनपी को एंडोथेलियल कोशिकाओं के एबुलिनल झिल्ली पर टीएफआर के साथ बातचीत करके बीबीबी को पार करने की सूचना मिली है। इसके अलावा, कृत्रिम BBBs में 24 घंटे के लिए Fe-NPs (10 और 30 nm) के 10 ug/ml के संपर्क में आने के कारण BBB व्यवधान और ROS वृद्धि की सूचना मिली है [121]। इस संबंध में, जैन एट अल। ने बताया कि पहले के समय में MNP（10 mg Fe/kg के 100 μL खारा में IV प्रशासन ने चूहे के मस्तिष्क में लोहे के स्तर को नहीं बदला। समय के साथ, जारी किए गए आयरन-ट्रांसफ़रिन कॉम्प्लेक्स को BBB पर TfR से बांधने से मस्तिष्क में आयरन की मात्रा में वृद्धि होती है, विशेष रूप से MNP इंजेक्शन [122] के एक सप्ताह बाद। इस प्रकार, सेल पर टीएफआर अभिव्यक्ति का स्तर एक अन्य कारक है जो एनपी तेज को अलग करता है। कोशिका के भीतर IONPs के आंतरिककरण के बाद, उन्हें लाइसोसोम के अम्लीय वातावरण में रखा जाता है और मेटाबोलाइज़ किया जाता है जिसके परिणामस्वरूप साइटोसोल में मुक्त लोहे के आयन निकलते हैं। यह गिरावट एनपी की सतह से शुरू होती है और धीरे-धीरे उनके मूल तक जारी रहती है। विमोचित लौह आयन फेंटन/हैबर-वीस अभिक्रियाओं में भाग ले सकते हैं। इस घटना के परिणाम प्रारंभिक और माध्यमिक ऑक्सीकरण उत्पादों की पीढ़ी द्वारा प्रकट होते हैं जो न्यूक्लिक एसिड, प्रोटीन, लिपिड, माइटोकॉन्ड्रिया [112, 123] जैसे सेलुलर घटकों को नुकसान पहुंचा सकते हैं, और अंत में एपोप्टोसिस का कारण बन सकते हैं [14,124]। इस प्रकार, यह सिद्ध होता है कि आईओएनपी से सीएनएस प्रभावित हो सकता है। ये स्थितियां किसी न किसी तरह से न्यूरोडीजेनेरेशन [121] से संबंधित हैं। न्यूरोडीजेनेरेटिव रोगों के दौरान जिसमें बीबीबी कई तत्वों, विशेष रूप से एनपीएस के लिए पारगम्य हो जाता है, आईओएनपी का उपयोग रोग को बढ़ा सकता है [14]। मनोभ्रंश से जुड़े रोगों जैसे AD, PD[121], और स्ट्रोक|125|में NPs विषाक्तता के प्रमाण हैं। AD के इन विट्रो मॉडल से संकेत मिलता है कि आयरन ऑक्साइड-आधारित NPs A [126] के साथ कॉम्प्लेक्स बनाकर स्थिति को बढ़ा सकते हैं। c-Abl tyrosine kinase PD में न्यूरोनल सेल डेथ में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। इमाम एट अल द्वारा SPIONs उपचार के बाद न्यूरॉन्स में c-Abl सक्रियण, बढ़ी हुई -सिन्यूक्लिन, कम सेलुलर प्रसार, बढ़ी हुई ROS, और माइटोकॉन्ड्रियल पारगम्यता की सूचना दी गई है। [121]। माइटोकॉन्ड्रियल पारगम्यता के कारण साइटोसोल में इलेक्ट्रॉनों का रिसाव चूहों में स्ट्राइटल डोपामिनर्जिक न्यूरॉन्स की पर्याप्त कमी का कारण बनता है [121]। USPIONs के IV इंजेक्शन से प्रेरित आयरन जमा [2 mmol आयरन / किग्रा शरीर का वजन (0.15 मिली)] है स्ट्रोक माउस मॉडल में देखा गया है। यह भी दिखाया गया है कि यूएसपीआईओएन बीबीबी को पार करके मस्तिष्क पैरेन्काइमा और सीएसएफ तक पहुंच सकते हैं, जो सीएसएफ-स्नान वाले क्षेत्रों में मेनिन्जियल मैक्रोफेज और फागोसाइट्स में यूएसपीआईओएन का पता लगाने के माध्यम से पाया गया था [125]।

मस्तिष्क में लोहे की सांद्रता स्थिर नहीं होती है और यह उम्र, खराब आयरन आहार, आयरन की कमी से एनीमिया और आयरन अधिभार विकार जैसे कारकों से प्रभावित होती है। मस्तिष्क के विभिन्न क्षेत्रों की लौह सामग्री भिन्न होती है। मैक्रो डिवीजनल रूप से सफेद पदार्थ में लोहे की उच्च सांद्रता होती है। स्थानीय मंडलीय रूप से, ग्लोबस पैलिडस, रेड न्यूक्लियस, स्थैंटिया नाइग्रा, कॉडेट-पुटामेन और डेंटेट न्यूक्लियस में आयरन की उच्च सांद्रता होती है [l27]। कई अध्ययनों ने मस्तिष्क में आईओएनपी के ऊतक वितरण की जांच की है। इसके अलावा, लेपित IONPs द्वारा प्रेरित विषाक्तता के प्रमाण हैं। चूहों में 4 सप्ताह के लिए लौह प्रतिस्थापन उत्पाद के रूप में फेरुमोक्सीटोल (8 मिलीग्राम/किलोग्राम) के बार-बार चतुर्थ प्रशासन से पता चला है कि आईओएनपी वेंट्रिकल्स में लौह संचय का कारण बन सकता है। समय के साथ लोहे की सांद्रता में परिवर्तन QSM तकनीक द्वारा निर्धारित किया गया। स्ट्रेटम और कॉर्पस कॉलोसम में लोहे की मात्रा में मामूली बदलाव ब्याज के क्षेत्रों (आरओआई) विश्लेषण का उपयोग करके सूचित किया गया था, जो मस्तिष्क पैरेन्काइमा में लोहे के जमाव से संबंधित हो सकता है। इसके अलावा, हिस्टोपैथोलॉजिकल मूल्यांकन ने मस्तिष्क पैरेन्काइमा [128] में कोरॉइड प्लेक्सस हेमोसिडरोसिस और मिडब्रेन वेक्यूलेशन दिखाया।

इन विवो अध्ययन में, रेडिओलेबेल्ड एमिनोप्रोपाइलट्रिएथॉक्स-यसिलेन (एपीटीएस)-लेपित आईओएनपी को 10 यूएल में 10 यूजी की सांद्रता में स्प्रेग डावले चूहों में आंतरिक रूप से डाला गया था। एक्सपोजर के सातवें दिन स्थानीय क्षेत्रों में आईओएनपी की एकाग्रता को मापा गया। घ्राण बल्ब, स्ट्रा-टम, हिप्पोकैम्पस, ब्रेन स्टेम, सेरिबैलम और ललाट प्रांतस्था ने क्रमशः IONP जमाव की उच्चतम सांद्रता दिखाई। आईओएनपी का 50 प्रतिशत से भी अधिक 14 दिन बाद तक स्ट्रैटम और हिप्पोकैम्पस में रहता है। इसके अलावा, स्ट्रा-टम और हिप्पोकैम्पस में ऑक्सीडेटिव क्षति बढ़ जाती है। विवो अध्ययन के बाद, डोपामिनर्जिक न्यूरोनल PC12 कोशिकाओं में IONP द्वारा प्रेरित विषाक्तता तंत्र की जांच की गई। IONPs (100 और 200 mg/ml) के साथ इनक्यूबेटेड PC12 कोशिकाओं ने महत्वपूर्ण साइटोटोक्सिसिटी दिखाई, जिसमें उन्नत MDA स्तर और GSH-PX और SOD के स्तर में कमी शामिल है। उजागर PC12 कोशिकाओं ने c-Jun, JNK, और p53 के फॉस्फोराइलेशन में भी वृद्धि दिखाई, जो ऑक्सीडेटिव तनाव और कोशिका मृत्यु [129] से जुड़े थे। हमारे सर्वोत्तम ज्ञान के लिए, मस्तिष्क के विभिन्न क्षेत्रों में आईओएनपी की अधिकतम अनुमेय सांद्रता की कोई निश्चित सीमा नहीं है। यह आईओएनपी के लिए भिन्न होता है और भौतिक रासायनिक गुणों और मानकीकरण पर निर्भर करता है।

IONPs सतह कोटिंग

यह सर्वविदित है कि इन एनपी और कोशिकाओं, प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया और विषाक्तता के बीच बातचीत को कम करने के लिए आईओएनपी के भौतिक-रासायनिक मापदंडों का अनुकूलन अत्यधिक प्रभावी है। जब भी कोई नया नैनोपार्टिकल बनाया जाता है, तो पहली महत्वपूर्ण चीजों में से एक जिस पर विचार करने की आवश्यकता होती है, वह है इसकी सतह का लेप। कोटिंग नैनोकणों के आंतरिक कोर को संरक्षित करती है और नैनोकणों की रिहाई को रोकती है। हालांकि, कोटिंग स्वयं विषाक्त नहीं होनी चाहिए। नैनोकणों की विषाक्तता को कम करने का एक तरीका उन्हें कोट करना है। नैनोकणों की कोटिंग, उन्हें व्यवहार्य बनाने और उनकी विषाक्तता को कम करने के अलावा, उन्हें अधिक कुशल भी बनाती है [6]। नैनोकणों के प्रकार और अनुप्रयोग के आधार पर, विभिन्न प्रकार के कोटिंग्स का उपयोग किया गया है। कुछ कोटिंग्स का उपयोग नैनोकणों को जठरांत्र संबंधी मार्ग में संभावित परिवर्तनों से बचाने के लिए किया जाता है, और कुछ का उपयोग मेट-रियल को नैनोकणों में संयुग्मित करने के लिए किया जाता है। नैनोपार्टिकल कोटिंग्स शरीर में उनके अवशोषण और जैव वितरण को प्रभावित करते हैं और नैनोकणों के स्वरभंग में भी प्रभावी होते हैं [14, 108, 117]। अधिकांश नैनोकणों की तरह, IONP में एक आयरन ऑक्साइड कोर और एक सुरक्षात्मक कोटिंग होती है। सतह कोटिंग IONPs फ़ंक्शन और उनके साइटोटोक्सिसिटी गुणों को अनुकूलित कर सकती है। इसलिए, स्थिरता, जैव-रासायनिकता, बहु-कार्यात्मकता, इष्टतम बायोडिग्रेडेशन, हाइड्रोफिलिक इंटरैक्शन और घुलनशीलता [109] सहित आईओएनपी के गुणों के अनुकूलन के लिए सतह कोटिंग आवश्यक लगती है। सतह कोटिंग IONPs भौतिक रासायनिक विशेषताओं से संबंधित हो सकती है जिसमें जैविक घटकों के साथ बातचीत, सेलुलर तेज, विवो भाग्य में और विषाक्तता शामिल है। यह IONPs के भाग्य और जैविक प्रभावों को भी प्रभावित करता है। कोटिंग विभिन्न आणविक लिगैंड्स जैसे रासायनिक समूहों (जैसे, कार्बोक्सिल और हाइड्रॉक्सिल) और बायोमोलेक्यूल्स (जैसे, पेप्टाइड्स और पॉलीसेकेराइड्स), तथाकथित क्रियाशीलता [6] के लिए एक लगाव परत प्रदान करती है। नंगे आईओएनपी की कोलाइडल अस्थिरता के कारण, कई प्राकृतिक और सिंथेटिक सतह कोटिंग्स जैसे कि चिटोसन, डेक्सट्रान, साइट्रेट, प्लुरोनिक, पॉलीइथाइलीन ग्लाइकॉल (पीईजी), पॉली (एथिलेनिमाइन) (पीईआई), पॉलीविनाइल अल्कोहल (पीवीए), सिलिका, और सोना किया गया है। उपयोग किया गया। पीईजी सबसे लोकप्रिय कोटिंग पॉलिमर है क्योंकि यह नैनोकणों के एकत्रीकरण और ऑप्सोनाइजेशन को रोकता है। PEI का उपयोग DNA/siRNA को संप्रेषित करने के लिए किया जाता है। अपने अध्ययनों में, हमने डेक्सट्रान का उपयोग किया है, एक तटस्थ आवेश के साथ एक हाइड्रोफोबिक प्राकृतिक बहुलक कार्बोहाइड्रेट [115, 130-134]। हालांकि उचित कोटिंग आईओएनपी को स्थिर कर सकती है, ढेर से बच सकती है, और विषाक्त आयनों के विघटन और रिलीज को रोक सकती है, सतह-लेपित आईओएनपी की सापेक्ष विषाक्तता के बारे में रिपोर्टें हैं। इस संबंध में, काज़ेमीपुर एट अल। ने बताया कि डेक्सट्रान द्वारा लेपित 100 मिलीग्राम/किलोग्राम आईओएनपी ने हेपेटिक जीएसएच स्तर और सीएटी गतिविधि में उल्लेखनीय कमी और चूहों के हेपेटिक एमडीए स्तर में उल्लेखनीय वृद्धि को प्रेरित किया [135]। एक अध्ययन में फेंग, एट अल। ने दिखाया कि PEI-लेपित IONPs ने ROS उत्पादन और एपोप्टोसिस जैसे कई तंत्रों के माध्यम से गंभीर साइटोटोक्सिसिटी का कारण बना। जबकि, PEGylated IONPs ने केवल उच्च सांद्रता में थोड़ा साइटोटोक्सिक प्रभाव दिखाया। इसके अलावा, PEI-लेपित IONPs ने BALB/c चूहों [136] में खुराक पर निर्भर घातक विषाक्तता प्रदर्शित की। इन विट्रो अध्ययन के परिणामों से पता चला है कि कम से कम 0.75 kDa पॉलीइथाइलीन ऑक्साइड (PEO) पूंछ के साथ लेपित चुंबकीय नैनोकणों ने साइटोटोक्सिसिटी का कारण बना और विषाक्तता के साथ PEO टेल ब्लॉक लंबाई के बीच एक व्युत्क्रम सहसंबंध था [137]। बैडमैन और एट अल ने सुसंस्कृत प्राथमिक न्यूरॉन्स पर डेक्सट्रान-लेपित आईओएनपी की खुराक पर निर्भर न्यूरोटॉक्सिसिटी की जांच की और दिखाया कि 20 कुरूप / एमएल से ऊपर की एकाग्रता से सेलुलर आरओएस में वृद्धि हुई और कोशिका मृत्यु [138] हुई। इसलिए एक मजबूत लोहे के chelator की उपस्थिति विभिन्न कोटिंग के साथ IONPs के संभावित लाभों में सुधार कर सकती है और उनकी संभावित विषाक्तता को रोकती है।

यह लेख बर्देस्तानी एट अल से लिया गया है। जे नैनोबायोटेक्नोल (2021) 19:327 https://doi.org/10.1186/s12951-021-01059-0