यहां प्रस्तुत चांदी नैनोकणों का उपयोग करने के लिए एक प्रोटोकॉल है जो टाइप II कोलेजेनेज-प्रेरित ऑस्टियोआर्थराइटिस चूहों के तीव्र लक्षणों को प्रभावी ढंग से सुधारने के लिए है, जिसमें श्लेष सूजन, श्लेष हाइपरप्लासिया, संवहनी हाइपरप्लासिया आदि शामिल हैं।
घुटने के पुराने ऑस्टियोआर्थराइटिस (केओए) 45 वर्ष से अधिक उम्र के लोगों में जोड़ों की सबसे अधिक सामना की जाने वाली अपक्षयी बीमारियों में से एक है। वर्तमान में, केओए के लिए कोई प्रभावी चिकित्सा विज्ञान नहीं है, और एकमात्र अंत-बिंदु रणनीति कुल घुटने आर्थ्रोप्लास्टी (टीकेए) है; इसलिए, केओए आर्थिक बोझ और सामाजिक लागतों से जुड़ा हुआ है। प्रतिरक्षा भड़काऊ प्रतिक्रिया केओए की घटना और विकास में शामिल है। हमने पहले टाइप II कोलेजन का उपयोग करके KOA का एक माउस मॉडल स्थापित किया था। श्लेष ऊतक का हाइपरप्लासिया मॉडल में मौजूद था, बड़ी संख्या में घुसपैठ वाली भड़काऊ कोशिकाओं के साथ। सिल्वर नैनोकणों में पर्याप्त विरोधी भड़काऊ प्रभाव होते हैं और ट्यूमर थेरेपी और सर्जिकल ड्रग डिलीवरी में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। इसलिए, हमने एक कोलेजनेज II-प्रेरित KOA मॉडल में चांदी के नैनोकणों के चिकित्सीय प्रभावों का मूल्यांकन किया। प्रयोगात्मक परिणामों से पता चला कि चांदी के नैनोकणों ने श्लेष हाइपरप्लासिया और श्लेष ऊतक में न्यूट्रोफिल की घुसपैठ को काफी कम कर दिया। इसलिए, यह काम ओए के लिए एक उपन्यास रणनीति की पहचान को प्रदर्शित करता है और केओए की प्रगति को रोकने के लिए एक सैद्धांतिक आधार प्रदान करता है।
घुटने के पुराने ऑस्टियोआर्थराइटिस (केओए) पुराने ऑस्टियोआर्थराइटिस के सबसे लगातार रूपों में से एक है और पूरे श्लेष संयुक्त में एक जटिल रोग प्रक्रिया शामिल है1. जैसे-जैसे दुनिया की आबादी धीरे-धीरे बूढ़ी हो रही है, केओए की घटनाएं काफी बढ़ रही हैं। घुटने के जोड़ में लगातार दर्द आमतौर पर केओए के रोगियों को चिकित्सा उपचार की तलाश करने के लिए प्रेरित करता है। केओए में दर्द का एटियलजि भड़काऊ प्रतिक्रिया, श्लेष हाइपरप्लासिया और उपास्थि अध: पतन से संबंधित हो सकताहै 2. सिनोवियम ऊतक दो प्रकार की कोशिकाओं से बने होते हैं: श्लेष फाइब्रोब्लास्ट और मैक्रोफेज 3,4,5। श्लेष फाइब्रोब्लास्ट श्लेष द्रव का उत्पादन करते हैं। श्लेष मैक्रोफेज सामान्य रूप से निष्क्रिय होते हैं और भड़काऊ प्रतिक्रिया से सक्रिय होते हैं। सिनोवियम की प्रारंभिक सूजन घुटने के जोड़ों के दर्द का कारण बनतीहै 6.
सिनोवियम ऊतक भड़काऊ प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया केओए के रोगजनन में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। पिछले अध्ययनों ने पुष्टि की है कि केओए में सिनोवियम ऊतकों में भड़काऊ प्रतिक्रियाएं होती हैं, जिन्हें सिनोवाइटिस के रूप में जाना जाता है, और केओए की सिनोवाइटिस डिग्री सिनोवियमऊतकों 7,8,9 के भड़काऊ सेल घुसपैठ से निकटता से संबंधित है। सिनोवाइटिस सिनोवियम की एक भड़काऊ प्रतिक्रिया है, और इसकी रोग संबंधी विशेषताएं श्लेष कोशिकाओं का प्रसार, नए पोत गठन और भड़काऊ कोशिकाओं की घुसपैठ 5,10,11 हैं।
केओए उपचार का लक्ष्य सिनोवियम की भड़काऊ प्रतिक्रिया को राहत देना और रोग की प्रगति में देरी करना है। वर्तमान में, केओए के इलाज के लिए प्रमुख नैदानिक दवाएं नॉनस्टेरॉइडल एंटी-इंफ्लेमेटरी ड्रग्स (एनएसएआईडी) हैं; हालांकि, वे महत्वपूर्ण दुष्प्रभाव प्रदर्शित करते हैं, जैसे कि नेफ्रोटॉक्सिसिटी12,13। इंट्रा-आर्टिकुलर ग्लुकोकोर्टिकोइड इंजेक्शन केओए के इलाज के लिए एक और विकल्प है; हालांकि, ग्लूकोकार्टोइकोड जल्दी से फैलता है और संयुक्त बहाव द्वारा तेजी से चयापचय किया जा सकता है। इस बीच, अंतर्निहित hyperglycemia के साथ मधुमेह रोगियों चल रहे स्टेरॉयड इंजेक्शन14 के बारे में सतर्क रहना चाहिए. संक्षेप में, केओए के लिए कोई दवा चिकित्सीय रणनीति उपलब्ध नहीं है। इसलिए, केओए के इलाज के लिए नई दवाओं की खोज बेहद जरूरी है।
चांदी के नैनोकणों का आकार 100 एनएम से कम है। उनके प्रमुख विरोधी भड़काऊ, जीवाणुरोधी, और एंटीऑक्सीडेंट प्रभाव के कारण, वे व्यापक रूप से इस तरह के घाव भरने और जला चोट15,16 के रूप में स्वास्थ्य देखभाल और दवा के विभिन्न पहलुओं, में उपयोग किया गया है. वे भी लक्षित दवा वितरण में उपयोग किया जाता है, चिकित्सा इमेजिंग, और आणविक निदान17. चांदी (एजी) में अन्य धातु नैनोकणों, जैसे तांबा (Cu), जस्ता (Zn), और लोहा (Fe)15की तुलना में अधिक विरोधी भड़काऊ और एंटी-बैक्टीरियल कार्रवाई होती है। सिल्वर नैनोपार्टिकल्स, एक नए प्रकार के नैनोमटेरियल, में व्यापक स्पेक्ट्रम और शक्तिशाली रोगाणुरोधी गुण होते हैं। पिछले एक अध्ययन में पाया गया कि जलने की चोट और पेरिटोनिटिस माउस मॉडल18,19 में, चांदी नैनोकणों प्रभावी ढंग से भड़काऊ कारकों के उत्पादन को रोक सकता है और घाव भरने को बढ़ावा दे सकता है। एक पिछले अध्ययन से यह भी पता चला है कि चांदी नैनोकणों विकास कारकों और कोलेजन बयान20 के संश्लेषण को बढ़ावा देने के द्वारा मधुमेह के घावों के उपचार में सुधार.
चांदी नैनोकणों के विरोधी भड़काऊ प्रभावों के आधार पर, हमने चूहों में टाइप II कोलेजन-प्रेरित केओए के इलाज के लिए चांदी के नैनोकणों का उपयोग करने का लक्ष्य रखा। परिणामों ने सुझाव दिया कि चूहों में श्लेष संयुक्त की भड़काऊ घुसपैठ कोशिकाओं की संख्या इस उपचार के साथ काफी कम हो गई थी। परिणामों ने यह भी सुझाव दिया कि चांदी के नैनोकणों से चूहों में केओए के लक्षणों से काफी राहत मिल सकती है। इसलिए, चांदी नैनोकणों का आवेदन नैदानिक केओए के लिए नए उपचार विकल्पों के विकास का समर्थन कर सकता है।
चांदी नैनोकणों विरोधी भड़काऊ, जीवाणुरोधी, एंटीऑक्सीडेंट, और immunomodulatory प्रभाव प्रदर्शन, जिसका अर्थ है कि वे प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों26 के उत्पादन को कम करके क्षति से कोशिकाओं और ऊतकों की रक्षा कर सकता है. कुछ शोधकर्ताओं चांदी नैनोकणों27 की विषाक्तता के बारे में चिंतित हैं. चांदी के नैनोकणों की विषाक्तता सीधे मुक्त चांदी आयनों की उपस्थिति से संबंधित है। चांदी नैनोकणों के नैनोस्केल आकार के कारण, वे आसानी से बायोमोलेक्यूल्स, कोशिकाओं और मानव अंगों 15,28,29के साथ हस्तक्षेप कर सकते हैं। कई अध्ययनों से पता चला है कि चांदी नैनोकणों ऑक्सीडेटिव तनाव प्रेरित और मानव कोशिकाओं30 में माइटोकॉन्ड्रियल समारोह ख़राब सकता है. इसके अलावा, बड़ी मात्रा में चांदी के नैनोकणों के उपयोग के बाद, मानव अंगों में, विशेष रूप से यकृत और प्लीहा में एजी का पता लगाया जा सकता है। शोधकर्ताओं ने यह भी बताया है कि चांदी नैनोकणों transsynaptic परिवहन के माध्यम से रक्त मस्तिष्क बाधा को पार करने और मस्तिष्क31 में जमा करने की क्षमता है. चांदी नैनोकणों की बायोटॉक्सिसिटी की एक व्यवस्थित रिपोर्ट नहीं की गई है, हालांकि कुछ शोधकर्ता चांदी नैनोकणों32 की सुरक्षा को स्वीकार करते हैं।
इस अध्ययन में, हमने एक चांदी के नैनोपार्टिकल कोलेजन मिश्रण तैयार किया। दरअसल, मानव ऊतकों में चांदी के नैनोकणों की अवधि अवधि संक्षिप्त है, लेकिन कोलेजन मिश्रण के साथ लागू होने पर चांदी के नैनोकणों की अवधि लंबी हो सकती है; यह न केवल आघात को कम करता है बल्कि दवाओं की खुराक को भी कम करता है। चांदी नैनोकणों की विषाक्तता को ध्यान में रखते हुए, इस अध्ययन में लागू चांदी नैनोकणों की खुराक 30 मिलीग्राम /
प्रयोगात्मक ऑपरेशन के कुछ महत्वपूर्ण विचार इस प्रकार हैं। एंजाइमी दरार के कारण गिरावट को रोकने के लिए तैयारी के बाद टाइप II कोलेजेनेज को -20 डिग्री सेल्सियस पर संग्रहित किया जाना चाहिए। चांदी नैनोपार्टिकल कोलेजन मिश्रण की तैयारी कमरे के तापमान पर लगातार बर्फ पर की जानी चाहिए क्योंकि चांदी नैनोपार्टिकल कोलेजन मिश्रण तेजी से एक अर्धठोस जेल बन जाता है और फिर इंजेक्शन के लिए इस्तेमाल नहीं किया जा सकता है। समाधान तैयारी के बाद 4 डिग्री सेल्सियस पर संग्रहित किया जाना चाहिए. एक छोटी सुई के साथ एक 1 एमएल इंसुलिन सिरिंज इंट्रा-आर्टिकुलर प्रशासन के लिए चुना जाना चाहिए, और यह इंजेक्शन दवाओं के रिसाव को प्रभावी ढंग से रोक सकता है। चांदी नैनोपार्टिकल कोलेजन मिश्रण इंजेक्ट करने के लिए सुई को 15 डिग्री के कोण पर डाला जाना चाहिए। जब सुई होती हैnonresistant, यह इंगित करता है कि सुई घुटने के संयुक्त गुहा तक पहुंच गई है। इंजेक्शन लगाने के बाद, इंजेक्शन के कोण को बदला जाना चाहिए, और इंजेक्शन वाली दवा के रिसाव से बचने के लिए सुई को धीरे-धीरे वापस ले लिया जाना चाहिए।
इस अध्ययन में, चांदी नैनोकणों ने चूहों में टाइप II कोलेजनेज-प्रेरित केओए के लक्षणों में प्रभावी ढंग से सुधार किया, चांदी के नैनोकणों के विरोधी भड़काऊ प्रभाव का प्रदर्शन किया। कई अध्ययनों ने चांदी नैनोकणों34,35,36के साथ इन विट्रो में ऊष्मायन कोशिकाओं में एपोप्टोसिस की उपस्थिति की सूचना दी है। श्लेष हाइपरप्लासिया में कमी माइटोकॉन्ड्रियल फ़ंक्शन की हानि में उनकी भागीदारी के कारण चांदी के नैनोकणों के कारण हो सकती है, या इन परिणामों को प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों द्वारा मध्यस्थ किया जा सकता है। केओए मॉडल समूह में चूहों के सिनोवियम में संवहनी हाइपरप्लासिया देखा गया था। यह संभव था कि केमोकाइन ने इस प्रक्रिया के दौरान रक्त वाहिकाओं से श्लेष ऊतक तक न्यूट्रोफिल को चलाया और सूजन के फटने से कोशिकाओं को अधिक ऑक्सीजन का उपभोग करना पड़ा, इस प्रकार संवहनी हाइपरप्लासिया हो गया। इसलिए, इस परिकल्पना की विश्वसनीयता को साबित करने के लिए आगे के प्रयोगों की आवश्यकता है। यह अध्ययन नैदानिक केओए के उपचार में अनुसंधान के लिए सैद्धांतिक लाभ प्रदान करता है। भविष्य के अध्ययनों में, हम चांदी नैनोकणों के प्रभाव का निरीक्षण करने के लिए रासायनिक रूप से प्रेरित केओए मॉडल विधि के साथ पूर्वकाल क्रूसिएट लिगामेंट (एसीएल) विधि को संयोजित करना चाहते हैं। प्रयोगात्मक परिणाम बताते हैं कि चांदी के नैनोकणों केओए चूहों में सिनोवियम में भड़काऊ कोशिकाओं की घुसपैठ को काफी कम कर सकते हैं, लेकिन इस प्रभाव के तंत्र को अभी भी आगे के अध्ययन की आवश्यकता है, जो केओए के रोगजनन को उजागर कर सकता है।
The authors have nothing to disclose.
इस काम को गुआंग्डोंग प्रांत के प्राकृतिक विज्ञान फाउंडेशन (संख्या: 2019A1515010209) और गुआंगज़ौ शहर, चीन के विज्ञान और प्रौद्योगिकी परियोजना (संख्या: 202102010164) द्वारा वित्त पोषित किया गया था।
1 mL insulin syringe | BD | 305932 | None |
CD177 Polyclonal Antibody | ThermoFisher Scientific | PA5-98759 | None |
Chloral hydrate | Sigma-Aldrich | 302-17-0 | None |
DAB | MCE | HY-15912 | None |
Eosin | Beyotime Biotechnology | C0109 | None |
Formalin | Sigma-Aldrich | HT501128 | None |
Hematoxylin | Beyotime Biotechnology | C0107 | None |
Light Microscopy | Leica | DM500 | None |
Silver nanoparticle | Wolcacvi | S-10-20 | Store product in the dark at 4°C |
Safranine O-Fast Green FCF Cartilage Stain Kit | Solarbio | 90-15-3 | None |
Type II collagen | Sigma-Aldrich | C6885-500mg | None |