Summary

Herstellung und Charakterisierung von Einzel-und Multi-Wirkstoff beladen Körperlich Eingeschlossene Polymermicellen

Published: August 28, 2015
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Summary

The goal of this protocol is to describe the preparation and characterization of physically entrapped, poorly water soluble drugs in micellar drug delivery systems composed of amphiphilic block copolymers.

Abstract

Amphiphile Blockcopolymere wie Polyethylenglykol- Block -Polymilchsäure (PEG-b-PLA) können durch Selbstorganisation Micellen oberhalb ihrer kritischen Mizellenkonzentration bilden hydrophobe Kerne durch hydrophile Schale in wässrigen Umgebungen umgeben. Der Kern dieser Mizellen können genutzt werden, um hydrophobe, schlecht wasserlöslichen Medikamenten wie Docetaxel (DTX) und Everolimus (EVR) zu laden. Systematische Charakterisierung der Mizellen-Struktur und Wirkstoffbeladung Fähigkeiten sind wichtig, vor der in vitro und in vivo-Studien durchgeführt werden. Das Ziel des hierin beschriebenen Protokolls ist es, die notwendigen Schritte zur Charakterisierung standardisierten micellare Produkte erzielen. DTX EVR intrinsische Löslichkeiten von 1,9 und 9,6 ug / ml Die Herstellung dieser Mizellen kann durch Lösungsmittelgießen, welche die Wasserlöslichkeit des DTX EVR bis 1,86 und 1,85 mg / ml erhöht erreicht werden. Arzneimittelstabilität in Mizellen evalüber 48 Stunden bei Raumtemperatur ausgewertet zeigt an, dass 97% oder mehr der Arzneimittel in Lösung gehalten wird. Mizellengröße wurde unter Verwendung der dynamischen Lichtstreuung bewertet und zeigte, daß die Größe dieser Micellen unter 50 nm und hing von dem Molekulargewicht des Polymers. Wirkstofffreisetzung aus den Micellen wurde mittels Dialyse unter Sink-Bedingungen bei pH 7,4 bei 37 ° C über 48 Stunden beurteilt. Kurvenanpassung Ergebnisse zeigen, dass Wirkstofffreisetzung ist von einem Prozess erster Ordnung anzeigt, dass sie die Diffusion angetrieben.

Introduction

Amphiphilen Blockcopolymeren mit sich wiederholenden Struktur aus hydrophilen und hydrophoben Domänen spontan selbstorganisieren, um dreidimensionale makromolekularen Anordnungen als polymere Mizellen zu bilden. Diese Strukturen haben eine innere hydrophobe Kern, der von einer hydrophilen Schale umgeben ist. Der hydrophobe Kern hat die Fähigkeit, hydrophobe Arzneimittel entweder durch physikalischen Einschluß durch hydrophobe Wechselwirkungen oder durch chemische Konjugation an das Polymergerüst einzubauen. 1 Viele Vorteile bestehen bei der Verwendung dieser Blockcopolymere Micellen zur Arzneimittelabgabe zu bilden. Diese umfassen den Einbau von schlecht löslichen Arzneimitteln, die Verbesserung der pharmakokinetischen Eigenschaften der eingearbeiteten Arzneimittel und die Biokompatibilität und / oder die biologische Abbaubarkeit der Polymeren macht sie eine sichere Alternative zu herkömmlichen Lösungsvermittlern. 2 Ein weiterer Vorteil der Verwendung von polymeren Mizellen ist ihre kolloidale Teilchengröße zwischen 15- 150 nm 3, so dass sie für pa attraktivrenteral Lieferung. Deshalb in den letzten 20 Jahren polymere Mizellen wurden als lebensfähig Drug Delivery-Systemen für schlecht wasserlösliche Arzneimittel vor allem für die Krebstherapie 3,4 entstand.

Derzeit gibt es fünf polymere mizellaren Formulierungen für die Krebstherapie in der klinischen Erprobung. 4 Vier der Mizellen in klinischen Studien sind auf PEG-Basis Diblockcopolymere während das letzte ein Triblockcopolymer Polyethylenoxid enthält. Die Größe dieser Micellen variiert von 20 nm bis 85 nm. Der Vorteil der Verwendung von PEG basierenden Polymere ist ihre Biokompatibilität und abhängig vom zweiten Block kann auch biologisch abbaubar sein. Kürzlich neuen Drug Delivery-Systemen auf Basis von Polyethylenglykol- Block -Polymilchsäure (PEG-b -PLA) polymere Mizellen sind für die gleichzeitige Bereitstellung von mehreren Krebsmedikamente entwickelt. Die PEG-b- PLA Mizellen sind sowohl biokompatibel und biologisch abbaubar. Diese Mehr Arzneimittel beladene Mizellen wie gezeigtynergistic Hemmung von verschiedenen Krebsmodellen in vitro und in vivo 2,5,6 und passen in die aktuelle Paradigma unter Verwendung mehrerer Chemotherapeutika, um Widerstand zu verhindern und Absenken Toxizität. Daher gibt es ein großes Interesse in der Herstellung und Charakterisierung dieser mizellaren Arzneistoffabgabesysteme zur Verwendung bei Krebs und anderen Krankheitszuständen.

In der Arbeit unten haben wir einen Schritt-für-Schritt-Verfahren, mit denen solche Mizellen können hergestellt und charakterisiert, bevor sie in die Bewertung von Krankheitszuständen von Interesse werden skizziert. Für den Zweck dieser Arbeit zwei schlecht löslichen Antikrebsmitteln, Docetaxel (DTX) und Everolimus (EVR) wurden ausgewählt. Sowohl DTX und EVR sind schlecht wasserlösliche Verbindungen mit intrinsischen Wasserlöslichkeit bei 1,9 und 9,6 & mgr; g / ml. 7,8 zwei PEG-b -PLA Polymeren mit unterschiedlichen Molekulargewichten wurden in diesem Protokoll als Bausteine ​​für die formulierten polymeren verwendet Micellendiese Polymere PEG 2000 – b -PLA 1800 (3800 Da) und PEG 4000 – b -PLA 2200 (6200 Da). PEG-b -PLA Mizellen kann deshalb eine einzigartige Plattform als Nanotransporter für DTX und EVR einzeln und in Kombination. Die benötigten Reagenzien / Erforderliche Materialien und Geräte für die Vorbereitung und charakterisieren diese Mizellen sind in Tabelle 1 aufgeführt.

Protocol

1. Herstellung von Einzel- und Multi-Drogen-Loaded Mizellen durch Lösungsmittelgießen Methode Abwiegen DTX 1 mg oder EVR 1 mg oder beide Medikamente bei 1 mg jeweils für die Dual-Drogen Mizellen (DDM). Man wiegt 15 mg PEG 2000 – b -PLA 1800 oder PEG 4000 – b -PLA 2200 für individuelle oder DDM. Lösen die Arzneimittel / Drogen und das Polymer in 0,5 ml Acetonitril und in eine 5 ml-Rundkolben. Bilden eine dünne Arz…

Representative Results

Einzelne DTX oder EVR Mizellen und DTX und EVR DDM in PEG-b -PLA Mizellen erfolgreich entweder in PEG 4000 formuliert – b -PLA 2200 oder PEG 2000 – b -PLA 1800 (Abbildung 1). DTX EVR und DDM zeigten ähnliche Stabilität in PEG 4000 – b -PLA 2200 oder PEG 2000 – b -PLA 1800 über 48 Stunden (Abbildung 2). Anfänglich…

Discussion

The use of polymeric micelles for drug delivery continues to expand due to their versatility and ability to deliver hydrophobic drugs for various disease states. Therefore, the techniques needed to prepare and characterize these formulations prior to use in cell culture or animals is a critical first step to determine the best pairing between the drug and the polymer. PEG-b-PLA are excellent amphiphilic block copolymers for drug delivery purposes. However, the block length of the hydrophilic and hydrophobic s…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

This study was supported by the grant from AACP New Pharmacy Faculty Research Award Program, Medical Research Foundation of Oregon New Investigator Grant, Oregon State University-Startup fund, and Pacific University, School of Pharmacy Start-up fund.

Materials

PEG2000-b-PLA1800 Advanced Polymer Materials, Inc 6-01- PLA/2000 PLA MW can be specified on ordering
PEG4000-b-PLA2200 Advanced Polymer Materials, Inc 6-01- PLA/4000 PLA MW can be specified on ordering
Docetaxel LC Laboratories D-1000 100 mg
Everolimus LC Laboratories E-4040 100 mg
Acetonitrile EMD/VWR EM-AX0145-1 HPLC grade; 4 L
Round bottom flask  Glassco/VWR 89426-496 5 mL
RV 10 Control Rotary Evaporators IKA Works 8025001 Rotoevaporator
Shimadzhu HPLC with DAD detector Shimadzhu RP-HPLC
Slide-a-lyzer dialysis casette MWCO 7000 Thermo Scientific, Inc 66370 3 mL
Phosphate buffer pH 7.4 200 mM VWR 100190-870 500 mL
Malvern NanoZS Malvern Instruments, UK DLS
Nylon filter Acrodisc/VWR 28143-242 13 mm; 0.2µM
Phosphoric acid, NF Spectrum Chemical/VWR 700000-626 100 mL
GraphPad Prism www.graphpad.com Analysis software
Zorbax SB-C8 Rapid Resolution cartridge  Agilent Technologies 866953-906 4.6 ×75mm, 3.5 micron

Referências

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Rao, D. A., Nguyen, D. X., Mishra, G. P., Doddapaneni, B. S., Alani, A. W. G. Preparation and Characterization of Individual and Multi-drug Loaded Physically Entrapped Polymeric Micelles. J. Vis. Exp. (102), e53047, doi:10.3791/53047 (2015).

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