Utilizing the Lipid Nanoparticles for Cancer Screening and Drug Delivery

Abstract

Lipid nanoparticles have been emphasized as crucial elements in advancing cancer screening and therapeutic platforms in the biomedical field. Lipid nanoparticles are a nanotechnology-based system composed of lipids structured into cell membranes to enhance biocompatibility. The use of lipid nanoparticles in combination with biosensors plays an important role in the early detection and monitoring of cancer. Additionally, lipid nanoparticle-based drug delivery systems play an important role in increasing treatment efficacy by facilitating drug administration. These innovative technologies significantly contribute to increasing the accuracy and efficiency of cancer-related diagnosis and treatment in the medical field. In this study, we developed a prostate cancer (PCa) screening platform using natural lipid nanoparticles from urinary exosome. Exosomes are well-known nanoparticles naturally present in biological fluids and are recognized as specific biomarkers secreted by tumors. Exosomes are recognized as a valuable tool for noninvasive and highly accurate cancer screening. In the results, using an exosome with XAI-based sensor system showed a high screening accuracy with an AUC of 0.93. Additionally, PCa screening systems can assist healthcare professionals provide practical, evidence-based PCa diagnosis. Furthermore, studies have been conducted on transdermal drug delivery (TDD) systems utilizing lipid nanoparticles. TDDS is an essential approach to increase treatment effectiveness and patient convenience. Utilizing lipid nanoparticles in the TDD system effectively overcomes the skin barrier and promotes drug absorption into the body. This study carefully designs various lipid nanoparticle formulations to improve drug delivery in therapy. This research anticipates a pioneering era in cancer screening and treatment and promises revolutionary advances in biomedical applications. The continued development of research and technology utilizing nanoparticles is expected to improve ability to solve medical problems. These advances will provide patients with better screening and treatment options. The role of nanoparticles in facilitating clinical diagnosis and treatment has been established, and future active research and development efforts are poised to contribute significantly to the endless advancement of medicine.

바이오 의료 분야에서 지질 나노입자는 암 검진과 치료 플랫폼을 발전시키는 중요한 요소로 강조되어 왔습니다. 지질 나노입자를 활용한 센서 기술은 암을 조기에 감지하고 추적하는 데 중요한 역할을 합니다. 또한, 지질 나노입자 기반의 약물 전달 시스템은 약물의 부작용 감소 및 약물효과 증대 등의 장점으로 약물을 전달하여 치료에 도움이 됩니다. 이러한 나노 기반의 기술은 의학 분야에서 암 관련 진단과 치료의 정확성과 효율성을 향상시키는데 큰 기여를 합니다. 이 연구에서 전립선암 검진 플랫폼의 발전에 기여하기 위해 생체액에 자연적으로 존재하는 소변 엑소좀을 활용했습니다. 세포에서 제작되는 엑소좀은 주위 정보를 담고 있는 지질 이중막 구조의 나노입자입니다. 유체에서 쉽게 얻을 수 있으며 종양에서 특이적으로 분비되는 바이오마커의 역할을 합니다. 그리하여 암 검진에 높은 정확성을 줄 수 있는 유용한 도구로 인식되고 있습니다. 이러한 기반의 엑소좀을 이용하여 암 진단의 효율을 향상시키고 환자의 검사 부작용을 줄이는 데 기여할 수 있습니다. 이와 더불어, 지질 나노입자를 이용한 경피 약물 전달 시스템도 연구되었습니다. 경피 약물 전달은 치료의 효율성을 높이고 환자의 편의성을 높이는 중요한 방법 중 하나입니다. 지질 나노입자의 구조적 조절을 이용한 경피 약물 전달 시스템은 피부 각질층의 장벽을 극복하여 약물의 흡수를 효과적으로 촉진하는 기술입니다. 이 연구는 다양한 지질 나노입자 조성물을 세밀하게 엔지니어링하여 3가지 구조인 리포좀, 큐보좀, 헥소좀을 제작하였으며, 구조별 나노입자의 치료적 맥락에서의 약물 전달 효율성을 확인했습니다. 지질 나노입자를 응용한 연구는 암 검진 및 치료 분야에서의 선도적이며, 생체의 응용 분야에서의 혁신적인 시대의 도래를 예고하고 있습니다. 지질 나노입자를 활용한 연구와 기술의 지속적인 발전은 의료 분야에서의 과제를 해결하는 능력을 향상시키고, 환자들에게 더 나은 검사와 치료 옵션을 제공할 수 있을 것으로 기대됩니다. 이 연구에서 지질 나노입자의 이용으로 임상적 검사나 치료를 위한 역할을 확인하였으며, 앞으로도 나노기반의 연구개발을 통해 의학 발전에 기여할 것으로 전망됩니다.