The use of gold nanoparticles for diagnostic and therapeutic approaches in ophthalmology: new developments and future perspectives

Τα τελευταία χρόνια έχει διεξαχθεί εκτενής έρευνα σε σχέση με τις εφαρμογές των Νανοσωματιδίων Χρυσού στον χώρο της Ιατρικής. Τα νανοσωματίδια χρυσού θεωρούνται μοναδικές νανο-δομές, λόγω των εξαιρετικών χημικών και φυσικών τους ιδιοτήτων. Στόχος της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η παρουσίαση των πιθανών εφαρμογών των νανοσωματιδίων χρυσού τόσο για διαγνωστικούς όσο και για θεραπευτικούς σκοπούς στην Οφθαλμολογία. Δύο νέες τεχνικές οφθαλμικής απεικόνισης είναι η Οπτική Τομογραφία Συνοχής (OCT) και η Φωτοακουστική Απεικόνιση (PAI). Καμία από αυτές τις τεχνικές δεν απαιτεί τη χρήση σκιαγραφικού μέσου για την λειτουργία τους. Ωστόσο, η προσθήκη σκιαγραφικών ουσιών έχει προταθεί για τη βελτίωση της εικόνας, και τα νανοσωματίδια χρυσού φαίνεται να είναι πολλά υποσχόμενα για το σκοπό αυτό, χάρη στις μοναδικές οπτικές ιδιότητές τους. Οι in vitro, ex vivo και in vivo μελέτες που διερευνούν και υποστηρίζουν αυτήν την ιδέα θα παρουσιαστούν διεξοδικά, για να διευκρινιστεί εάν τα νανοσωματίδια χρυσού είναι κατάλληλα ως παράγοντες απεικόνισης για τις παραπάνω μεθόδους στο μέλλον. Επιπλέον, θα παρουσιαστεί η ικανότητα των νανοσωματιδίων χρυσού να δρουν ως αντι-αγγειογενετικοί παράγοντες για την θεραπεία οφθαλμικών παθήσεων που χαρακτηρίζονται από αγγειογένεση/νεοαγγείωση. Δεδομένα από in vitro και in vivo μελέτες που διερευνούν την ιδιότητα αυτή θα παρουσιαστούν αναλυτικά. Τέλος, θα συζητηθεί η κατανομή και η βιοσυμβατότητα των νανοσωματιδίων χρυσού στον οφθαλμό. Ο απώτερος σκοπός της διπλωματικής εργασίας είναι η επισκόπηση των ερευνητικών δεδομένων σχετικά με τη χρήση νανοσωματιδίων χρυσού ως σκιαγραφικών και αντιαγγειογενετικών παραγόντων, βελτιώνοντας έτσι τόσο την οφθαλμική διάγνωση όσο και την θεραπεία, δρώντας δηλαδή ως “Theranostics” στον χώρο της Οφθαλμολογίας.Over the past few years, tremendous research concerning the possibilities of Gold Nanoparticles (AuNPs) in medicine has been conducted. Gold nanoparticles are considered to be unique nanostructures due to their extraordinary chemical and physical properties. This dissertation aims to bring into light the potential applications of gold nanoparticles for both diagnostic and therapeutic purposes in Ophthalmology. Two novel imaging modalities for ocular visualization are Optical Coherence Tomography (OCT) and Photoacoustic Imaging (PAI). None of these techniques require the use of a contrast adjuvant to function. However, the addition of a contrast agent has been proposed for image improvement and gold nanoparticles are attractive candidates for this purpose, owing to their remarkable optical properties. The in vitro, ex vivo, and in vivo studies investigating and supporting this concept will be presented thoroughly, to elucidate whether gold nanoparticles can serve as imaging agents for the above modalities in the future. Moreover, the ability of gold nanoparticles to act as anti-angiogenic factors for the management of various ocular diseases will be presented and data from in vitro and in vivo studies will be analyzed. This anti-angiogenic ability suggests that these nanostructures show great potential for therapeutic purposes against ophthalmic diseases characterized by angiogenesis/neovascularization. Finally, ocular distribution and biocompatibility of AuNPs will be discussed. The dissertation’s ultimate purpose is to overview the research work regarding the use of gold nanoparticles as contrast agents and anti-angiogenic factors, thus improving both ophthalmic diagnosis and management and acting as “Theranostics” in Ophthalmology