Uma abordagem fácil e eficiente para a produção de micelas reversível Disulfide Cross-linked
Summary
To deliver cancer drugs to tumor sites with high specificity and reduced side effects, new methods based on nanoparticles are required. Here, we describe disulfide cross-linked micelles that can be easily prepared by hydrogen peroxide-mediated oxidation and are able to dissociate efficiently under a reducing tumor environment to release payloads.
Abstract
Nanomedicina é uma forma emergente da terapia que utiliza as propriedades únicas de partículas que são nanómetros em escala para aplicação biomédica. Melhorar a entrega da droga para maximizar os resultados terapêuticos e para reduzir os efeitos colaterais associados ao fármaco são alguns dos pilares da atual nanomedicina. As nanopartículas, em particular, têm encontrado uma ampla aplicação no tratamento do câncer. Nanopartículas que oferecem um alto grau de flexibilidade no desenho, aplicação e produção com base no microambiente do tumor são projetados para ser mais eficaz com tradução rápida para a prática clínica. O micelar nano-veículo polimérico é uma escolha popular para aplicações de entrega de drogas.
Neste artigo, descreve-se um protocolo simples e eficaz para sintetizar, micelas reticuladas de dissulfureto carregadas com fármaco com base na auto-montagem de um copolímero anfifílico bem definida linear-dendrítica (telodendrimer, TD). TD é composta de polietileno glycol (PEG) como o segmento hidrofílico e um agrupamento de ácido eólico tiolado como a porção hidrofóbica por passos em anexo para formação de núcleo a um PEG terminado por amina usando química de péptidos à base de solução. drogas de quimioterapia, tais como paclitaxel (PTX), pode ser carregada utilizando um processo de evaporação de solvente padrão. O 2 a oxidação mediada foi previamente utilizado para formar dissulfeto ligações cruzadas intra-micelares de grupos tiol livres no TDs. No entanto, a reacção foi lento e não é viável para produção em larga escala. Recentemente, um método de oxidação de H 2 O 2 foi explorada como mediada por uma abordagem mais viável e eficiente, e que era 96 vezes mais rápido do que o método previamente relatado. Utilizando esta abordagem, 50 g de PTX-carregadas, nanopartículas reticuladas de dissulfureto ter sido produzido com sucesso, com distribuição de tamanho de partículas estreita e alta eficiência de carregamento de drogas. A estabilidade da solução de micelas resultante é analisada utilizando condições perturbadoras tais como co-incubação wom um dodecil sulfato de detergente, de sódio, com ou sem um agente redutor. As micelas, reticuladas de dissulfureto carregadas com fármaco demonstrou uma actividade menos hemolítica quando comparada com os seus homólogos não-reticulados.
Introduction
A nanotecnologia é um campo de fast-emergente que tem beneficiado um número de áreas biomédicas 1. Nanopartículas fornecer oportunidades para desenhar e ajustar as propriedades que não são viáveis com outros tipos de agentes terapêuticos convencionais. Nano-transportadores aumentar a estabilidade dos medicamentos contra a biodegradação, prolongar o tempo de circulação da droga, superar problemas de solubilidade de drogas, e podem ser afinadas para a entrega de drogas específicas e para os agentes de imagem co-entrega de 1,2. sistemas de entrega baseados em nanopartículas promissoras em imagiologia e tratamento do câncer. Vasculaturas tumorais são permeável a macromoléculas e podem levar a uma acumulação preferencial de nanopartículas que circula nos locais de tumores por meio da permeabilidade aumentada e retenção (EPR) 3 efeito. Entre os vários nano-transportadores (por exemplo, lipos somas, hidrogeles, e micelas poliméricas) que estão a ser activamente prosseguidas como transportadores para drogas anti-cancro, micelas poliméricas têm ganho grande popularidade sobre o the última década 4,5.
As micelas poliméricas são um sistema termodinâmico que, por administração intravenosa, potencialmente, pode ser diluído abaixo da concentração crítica de micelas (CMC), levando a sua dissociação em unimers. estratégias de cross-linking têm sido empregadas para minimizar a dissociação micelar em unimers. No entanto, as micelas excessivamente estabilizadas podem impedir o fármaco de libertação de nos locais alvo, reduzindo assim a eficácia terapêutica global. Várias abordagens químicas foram exploradas para fazer a ligação cruzada degradável em resposta ao redox ou a estímulos externos, tais como ligações dissulfureto redutível 6,7 e pH 8 clivável ou éster hidrolisável ligações 9,10.
Descrevemos previamente a concepção e síntese de nanopartículas micelares que consiste em ácido eólico dendrítica (CA) e polietileno linear de blocos de glicol (PEG), copolímeros de referido como telodendrimers (TD) 15/11 </sup>. Estes TDS são representados como PEG nK -CAy (onde n = peso molecular em quilodaltons (k), y = número de ácido eólico (CA) unidades). Eles são caracterizados pela sua pequena dimensão, longa vida de prateleira, e alta eficiência na drogas encapsulando tal como paclitaxel (PTX) e doxorrubicina (DOX) no núcleo hidrofóbico. Os blocos de construção da TD, tais como PEG, lisina, e CA, são biocompatíveis, e a presença de uma coroa de PEG pode conferir um carácter nanopartícula "stealth", evitando a absorção não específica de nanopartículas micelares pelos sistemas reticuloendoteliais.
polímeros lineares-dendrítica tiolada pode ser facilmente gerado através da introdução de cisteínas para a coluna vertebral de oligo-lisina dendrítica da nossa DT padrão. Este artigo apresenta um protocolo fácil para a produção de um sistema de entrega de droga micelar reversivelmente reticulado através da introdução de ligações cruzadas dissulfureto dentro do núcleo hidrofóbico de DT (Figura 1).
Protocol
Representative Results
Discussion
Vários nanopartículas têm sido investigados por seu uso potencial na entrega da droga. doxorrubicina lipossomal e paclitaxel (PTX) -loaded de albumina de soro de nano-agregados humanos estão entre os Nanotherapeutics aprovados pela FDA para o tratamento do cancro. No entanto, embora clinicamente eficaz, ambos estes Nanotherapeutics são relativamente "grande" em tamanho, e que tendem a acumular-se no fígado e pulmões. As micelas poliméricas com tamanhos de partículas relativamente menores e capacidades…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors thank Ms.Alisha Knudson for the editorial help. They would also like to acknowledge the financial support from the NIH/NCI (3R01CA115483, to K.S.L.), the DoD PRMRP Award (W81XWH-13-1-0490, to K.S.L.), the NIH/NCI (1R01CA199668, to Y.L.), and the NIH/NICHD (1R01HD086195, to Y.L.).
Materials
| MeO-PEG5K-NH2 | Rapp Polymere | 125000-2 | |
| Fmoc-Lys(Fmoc)-OH | Aaptec | AFK107 | |
| Fmoc-Lys(Boc)-OH | Anaspec | AS-20132 | |
| Fmoc-Cys(Trt)-OH | Aapptec | AAC105 | |
| Dimethylformamide | Fisher Scientific | BP1160-4 | |
| Ethyl ether | Fisher Scientific | E134-20 | |
| N,N-Diisopropylethylamine | Sigma Aldrich | D125806 | |
| Trifluoroacetic acid | Sigma Aldrich | T6508 | Corrosive, handle with care |
| 4-methyl piperidine | Alfa-Aesar | L-02709 | |
| Ebes linker | Anaspec | AS-61924 | |
| Cholic acid | Sigma Aldrich | C1129 | |
| 1,2-Ethanedithiol | Sigma Aldrich | 02390 | Handle inside fume hood. Bleach gloves after usage |
| Triisopropylsilane | Sigma Aldrich | 233781 | |
| Chloroform (anhydrous) | Sigma Aldrich | 288306 | |
| Hydrogen peroxide solution 30% | Aaron Industries | NA | |
| HoBt-Cl | Aaptec | CXZ096 | |
| DIC | Sigma Aldrich | D125407 | |
| Female athymic nude mice (Nu/Nu strain), 6–8 weeks age | Harlan (Livermore, CA) | ||
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