دنیای نانو

دنیای نانو

نانوذرات فلزی و اکسید فلزی در درمان سرطان: از روابط ساختار- عملکرد تا راهبردهای طراحی نسل آینده

نوع مقاله : مروری

نویسندگان
1 پژوهشکده علوم و فناوری نانو، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران
2 دانشکده فیزیک، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران
چکیده
محدودیت‌های ذاتی درمان‌های متداول سرطان، از جمله سمیت سیستمیک، مقاومت دارویی و فقدان انتخاب‌پذیری توموری، ضرورت توسعه سامانه‌های درمانی را برجسته ساخته است. در این میان، نانوذرات فلزی به دلیل قابلیت مهندسی دقیق ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی، به عنوان پلتفرم‌های چندعملکردی با ظرفیت‌های درمانی پیشرفته مطرح شده‌اند. با این حال، فقدان یک بررسی مقایسه ای نظام‌مند از رابطه ساختار- عملکرد در میان انواع مختلف نانوذرات فلزی، مانع از طراحی بهینه و هدفمند این سامانه‌ها شده است. این مقاله مروری، به بررسی عملکرد ضدسرطانی انواع نانوذرات فلزی شامل سامانه‌های مبتنی بر طلا، نقره، اکسید آهن و اکسید روی در چارچوب مهندسی طراحی می پردازد و ارتباط میان پارامترهایی نظیر اندازه، مورفولوژی، بار سطحی، ترکیب و اصلاحات سطحی را با مکانیسم‌های زیستی از جمله تولید گونه‌های فعال اکسیژن، القای آپوپتوز، هایپرترمیای موضعی و کارایی دارورسانی هدفمند تبیین می‌نماید. نتایج این بررسی نشان می‌دهد که پاسخ زیستی نانوذرات به‌شدت وابسته به تعامل پویا میان ویژگی‌های ساختاری و ریزمحیط تومور بوده و بهینه‌سازی هم‌زمان پارامترهای فیزیکوشیمیایی و راهبردهای هدفمندسازی می‌تواند نسبت درمان به عارضه را به طور معناداری بهبود بخشد. در عین حال، چالش‌هایی نظیر سمیت بلندمدت، تجمع زیستی و موانع ترجمه بالینی همچنان نیازمند چارچوب‌های استاندارد ارزیابی ایمنی و مدل‌های پیش‌بینی‌کننده دقیق‌تر هستند. که مبنایی برای طراحی نسل بعدی نانوذرات فلزی با کارایی درمانی بالاتر و ایمنی بهینه فراهم می‌سازد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Metal and Metal Oxide nanoparticles in cancer therapy: from structure-function relationships to next-generation design strategies

نویسندگان English

Zahra Ghadervand 1
Mohammad Almasi Kashi 2
1 Nanoscience and Technology Research Institute, University of Kashan, Kashan, Iran
2 Department of Physics, Faculty of Science, University of Kashan, Kashan, Iran
چکیده English

The inherent limitations of conventional cancer treatments, including systemic toxicity, drug resistance, and insufficient tumor selectivity, have highlighted the need for the development of more effective therapeutic strategies. In this context, metal nanoparticles have emerged as multifunctional platforms with advanced therapeutic potential owing to their tunable physicochemical properties and versatile engineering capabilities. However, the lack of a systematic comparative understanding of the structure-function relationships among different classes of metal nanoparticles has hindered their rational design and clinical translation. This review provides a comparative analysis of major metal-based nanoplatforms, including gold, silver, iron oxide, and zinc oxide nanoparticles, from a design-oriented perspective. Particular emphasis is placed on the relationship between key physicochemical parameters, such as particle size, morphology, surface charge, composition, and surface functionalization, and their associated biological mechanisms, including reactive oxygen species (ROS) generation, apoptosis induction, localized hyperthermia, and targeted drug delivery. The findings indicate that the biological performance of metal nanoparticles is strongly governed by the dynamic interplay between their structural characteristics and the tumor microenvironment. Simultaneous optimization of physicochemical properties and targeting strategies can substantially improve the therapeutic index while minimizing adverse effects. Nevertheless, critical challenges, including long-term toxicity, biodistribution and bioaccumulation concerns, as well as barriers to clinical translation, remain significant obstacles. Addressing these challenges requires standardized safety evaluation frameworks and more reliable predictive models. Collectively, the insights presented in this review provide a foundation for the rational design of next-generation metal nanoparticles with enhanced therapeutic efficacy, improved selectivity, and optimized biosafety for future cancer treatment applications.

کلیدواژه‌ها English

Cancer treatment
metal and metal oxide nanoparticle
engineering
design
structure-function relationship
tumor microenvironment

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 25 مهر 1405

  • تاریخ دریافت 25 خرداد 1405
  • تاریخ بازنگری 21 شهریور 1405
  • تاریخ پذیرش 25 مهر 1405