Biodegradable Nanocarriers for Targeted Drug Delivery in Cancer Therapy: Enhancing Efficacy While Minimizing Toxicity

Julian B. Richards

المؤلفون

د. جوليان ريتشاردز باحث مستقل، متخصص في تكنولوجيا النانو الحيوية، لندن، المملكة المتحدة. المؤلف

الكلمات المفتاحية:

الحاملات النانوية القابلة للتحلل الحيوي، إيصال الأدوية الموجه، علاج السرطان، بوليمر PLGA، التحرر المستجيب للمؤثرات

الملخص

يتيح تصميم الحاملات النانوية القابلة للتحلل الحيوي إيصال الأدوية العلاجية الكيميائية بشكل موجه إلى الأورام، مع الحد من السمية الجهازية. ويمكن لهذه الحاملات المصنوعة من البوليمرات مثل (PLGA، PLA، PCL) أو التركيبات القائمة على الدهون، استغلال الأوعية الدموية المسامية للأورام (ما يعرف بتأثير النفاذية والاحتفاظ المعزز - EPR)، كما يمكن تطويرها وظيفياً للاستهداف النشط. ومن خلال التحكم في الحجم، والتركيب، والاستجابة للمؤثرات (مثل الرقم الهيدروجيني pH، وتفاعلات الأكسدة والاختزال، والإنزيمات)، يمكن تعظيم الفعالية العلاجية في موقع الورم وتقليل التعرض للأنسجة غير المستهدفة.
تستعرض هذه الورقة التطورات الأخيرة في مواد الحاملات، واستراتيجيات الاستهداف (السلبي والنشط)، وآليات التحرر الدوائي المحفزة بالمؤثرات. كما نلخص بروتوكولات تحضير الجسيمات النانوية البوليمرية (مثل تحضير PLGA عبر المستحلب المزدوج) والليبوزومات (عبر ترطيب الطبقة الرقيقة) مع الإشارة إلى طرق قابلة للتكرار مخبرياً. توضح الأشكال المدرجة هياكل الحاملات، وتأثير الـ EPR، والمفاضلة بين حجم الجسيمات ومعدل التصفية من الجسم. كما نناقش طرق التقييم المخبري (in vitro) والحيوي (in vivo)، ونقارن النتائج التجريبية بما في ذلك بيانات تراكم الورم والسمية. بالإضافة إلى ذلك، يتم تقييم التحديات بشكل نقدي، مثل عدم تجانس الأورام، وتباين تأثير الـ EPR، والعوائق البيولوجية. وأخيراً، نسلط الضوء على عقبات النقل إلى التطبيق السريري، واعتبارات السلامة، والتوجهات المستقبلية مثل الأنظمة النانوية التشخيصية العلاجية (Theranostic). وبشكل عام، تفتح الحاملات النانوية الموجهة والقابلة للتحلل آفاقاً واعدة لتعزيز فعالية وسلامة علاج السرطان، لكنها تتطلب تصميماً وتقييماً صارماً لفهم فيزيولوجيا الأورام المعقدة.

المراجع

1. Danhier, F., Feron, O., & Préat, V. (2010). To exploit the enhanced permeability and retention (EPR) effect: possible strategies to target solid tumors with nanocarriers. Journal of Controlled Release, 148(2), 135-146.

2. Makadia, H. K., & Siegel, S. J. (2011). Poly Lactic-co-Glycolic Acid (PLGA) as biodegradable controlled drug delivery carrier. Polymers, 3(3), 1377-1397.

3. Akbarzadeh, A., Rezaei-Sadabady, R., Davaran, S., et al. (2013). Liposome: classification, preparation, and applications. Nanoscale Research Letters, 8, 102.

4. Xie, Y., et al. (2022). Stimuli-responsive polypeptide nanoparticles for enhanced DNA delivery. Molecules, 27(20), 8495.

5. Bertrand, N., Wu, J., Xu, X., Kamaly, N., & Farokhzad, O. C. (2014). Cancer nanotechnology: The impact of tumor biology on nanoparticle delivery. Nature Reviews Cancer, 14(8), 610-620.

6. Liu, Y., Liang, X., et al. (2021). Smart nanoparticles for cancer therapy. Signal Transduction and Targeted Therapy, 6, 418.

7. Amel A. Al-Zuweedi (2025). Effectiveness of Standardized Nursing Protocols in Reducing Hospital-Acquired Infections in Intensive Care Units. Libyan Open University Journal of Medical Sciences and Sustainability, 1(1), 20-27.

8. Huang, D., Sun, W., Shen, S., et al. (2021). Nanodrug Delivery Systems Modulate Tumor Vessels to Increase the Enhanced Permeability and Retention Effect. Journal of Personalized Medicine, 11(2), 124.

9. Huang, Y., et al. (2020). Nanodrug delivery systems modulate tumor vessels to increase nanomedicine accumulation. Theranostics, 10(15), 6700-6713.

10. Nusaiba Abduladim Elmahjub (2025). Deep Learning for Early Detection and Classification of Diabetic Retinopathy in Clinical Practice. Libyan Open University Journal of Medical Sciences and Sustainability, 1(1), 11-19.

11. Gagliardi, A., Giuliano, E., et al. (2021). Biodegradable polymeric nanoparticles for drug delivery to solid tumors. Frontiers in Pharmacology, 12, 601626.

12. Peng, X., et al. (2023). Enhancement of EPR effect for passive tumor targeting. Applied Sciences, 15(6), 3189.

13. Nabil Saad Miftah (2025). Transforming Healthcare Through Artificial Intelligence: From Predictive Diagnostics to Personalized Therapeutics. Libyan Open University Journal of Medical Sciences and Sustainability, 1(1), 37-44.

14. Nusaiba Abduladim Elmahjub. (2025). Circulating microRNAs as Non-Invasive Biomarkers for Early Detection of Cancer. Libyan Journal of Health, Science, and Development (LJHSD), 1(1), 16-22

15. Soof, S. A., Sauf, M. A., Salim, A. A. A., & Salem, M. O. A. (2024). GC-MS quantification of bioactive isothiocyanates in Sinapis alba essential oil and validation of rapid bactericidal kinetics against clinically relevant pathogens. Sirte Journal of Public Health Research and Technology, 1(2).

16. Vagena, I. A., Malapani, C., Gatou, M. A., Lagopati, N., & Pavlatou, E. A. (2025). Enhancement of EPR effect for passive tumor targeting: current status and future perspectives. Applied Sciences, 15(6), 3189.

17. Korovkina, O., Polyakov, D., et al. (2022). Stimuli-responsive polypeptide nanoparticles for enhanced DNA delivery. Molecules, 27(20), 8495.

18. Muhammad Akram, Mufida Ahmed Nagi, Ali Husayn Alhadad, & Hamza Khalifa Ibrahim. (2025). Histological Analysis of Immune Tissues: Insights into Structure, Function, and Disease Mechanisms. African Journal of Advanced Pure and Applied Sciences, 4(2), 118–125.

19. Nagah Bobtina, Ashraf M. Elmansori, & Mohamed Bubteina. (2025). Neck Swelling: Risk Factors and The Presence of The Thyroid Cancer. Journal of Libyan Academy Bani Walid, 1(3), 191–201.

20. Kang, H., Rho, S., Stiles, W. R., Hu, S., Baek, Y., Hwang, D. W., ... & Choi, H. S. (2020). Size‐dependent EPR effect of polymeric nanoparticles on tumor targeting. Advanced healthcare materials, 9(1), 1901223.

21. Hamza Khalifa Ibrahim (2025). Global Trends in Cardiovascular Mortality and Risk Factors: Insights from WHO and Global Burden of Disease Data. Libyan Open University Journal of Medical Sciences and Sustainability, 1(1), 28-36.

22. Juszkiewicz, K., Sikorski, A. F., & Czogalla, A. (2020). Building blocks to design liposomal delivery systems. International Journal of Molecular Sciences, 21(24), 9559

23. Wafa Ahmed Miftah Aljadi. (2025). Diagnosing breast cancer using machine learning. Scientific Journal for Publishing in Health Research and Technology, 1(2), 129-137.

24. Ibrahim, H. K. (2025). Emerging Viral Threats in the Post-Pandemic Era: Surveillance, Climate Dynamics, and Global Health Preparedness. Libyan Journal of Health, Science, and Development (LJHSD), 1(1), 08-15.

25. Nagah Bobtina, Intesar Elmasli, Ali Bubteina, & Maryam Akhwater. (2025). The effect of risk factors, heredity and chronic diseases on property incidence of kidney disease. Journal of Libyan Academy Bani Walid, , 1(2), 39–50.

26. Salwa Muftah Eljamay, Hameda Asrafel, Moataz Elsalhen Elfakakhri, Esam Fouzi Layyas, & Abdul Qadir Ahmed Alhusani. (2022). Incidence of Various Types of Cancer in Eastern Part of Libya. African Journal of Advanced Pure and Applied Sciences, 1(3), 44–54.

27. Fatima Saied Ali Alamarymi, & Hana yssef ALarefy. (2025). Prediction of Lung Cancer Patients’ Numbers at Sabratha Oncology Hospital Using Exponential Smoothing Models. Journal of Libyan Academy Bani Walid, 1(4), 64–71.

28. Asmahan Altaher Amhimmid Alhadad. (2026). The Role of Organizational Culture in Supporting Knowledge Management: An Applied Study at the National Cancer Institute in Sabratha. Journal of Libyan Academy Bani Walid, 2(1), 506–522

29. Amel A. Al-Zuweedi (2025). Effectiveness of Standardized Nursing Protocols in Reducing Hospital-Acquired Infections in Intensive Care Units. Libyan Open University Journal of Medical Sciences and Sustainability, 1(1), 20-27.

30. Nusaiba Abduladim Elmahjub (2025). Global Trends in Prescription Drug Utilization and Resistance Patterns: A 15-Year Comparative Study of Therapeutic Practices. Scientific Journal for Publishing in Health Research and Technology, 1(1), 26-34.

31. Aejeeliyah Yousuf (2025). Antibiotic Resistance Trends in Hospital Settings: A 5-Year Cross-Sectional Analysis from Clinical Isolates. Journal of Insights in Basic and Applied Sciences, 1(1), 20-26.

32. Nabil Saad Miftah (2025). Pharmacovigilance and Adverse Drug Reaction Patterns: A Data-Driven Study on Drug Safety in Clinical Practice. Journal of Insights in Basic and Applied Sciences, 1(1), 27-34.

33. Khaled Khalifa SAID, Dr. CHIBANI Belgacem RHAIMI, & Salem Asseed Alatresh. (2024). A Review on Melanoma Skin Cancer Detection Using Deep Learning. African Journal of Advanced Pure and Applied Sciences, 3(4), 154–159.

34. Ragda Khaled Algamaty. (2025). Fair and Transparent AI for Hiring: Evaluating Resume-Job Matching, Bias Mitigation, and Human-in-the-Loop Auditing. Libyan Open University Journal of Applied Sciences (LOUJAS), 1(1), 01-10.