Preparazione e caratterizzazione di individuale e Multi-droga Loaded Fisicamente intrappolate polimerici Micelle
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
Copolimeri a blocchi anfifilici come blocco polyethyleneglycol- acido -polylactic (PEG-b- PLA) possono auto-assemblarsi in micelle di sopra del loro concentrazione micellare critica che formano nuclei idrofobici circondati da gusci idrofili in ambienti acquosi. Il nucleo di queste micelle può essere utilizzato per caricare farmaci idrofobici, scarsamente idrosolubili come docetaxel (DTX) e everolimus (EVR). Caratterizzazione sistematica delle capacità della struttura micelle e droga di carico sono importanti prima in vitro e in vivo può essere effettuata. L'obiettivo del protocollo qui descritto è quello di fornire le misure di caratterizzazione necessari per realizzare prodotti micellari standardizzati. DTX e EVR hanno solubilità intrinseca di 1,9 e 9,6 mg / ml Preparazione di queste micelle può essere realizzato per fusione solvente che aumenta la solubilità in acqua di DTX e EVR a 1,86 e 1,85 mg / ml, rispettivamente. Stabilità droga in micelle evalranea a temperatura ambiente per 48 ore indica che il 97% o più dei farmaci sono mantenuti in soluzione. Dimensioni micella è stata valutata utilizzando light scattering dinamico e indicato che la dimensione di queste micelle era inferiore a 50 nm e dipendeva dal peso molecolare del polimero. Rilascio del farmaco da parte delle micelle è stata valutata utilizzando la dialisi, in condizioni sink a pH 7,4 a 37 ° C oltre 48 ore. Curve risultati adatti indicano che il rilascio del farmaco è guidato da un processo di primo ordine che indica che è guidato diffusione.
Introduction
Copolimeri a blocchi anfifilici con struttura ripetendo composta da domini idrofili e idrofobi possono spontaneamente auto-assemblano a formare tre assemblee macromolecolari tridimensionali conosciuti come micelle polimeriche. Queste strutture hanno un core idrofobico interno circondato da un guscio idrofilo. Il core idrofobico ha la capacità di incorporare farmaci idrofobici mediante intrappolamento fisico attraverso interazioni idrofobiche o mediante coniugazione chimica a catena polimerica. 1 Molti vantaggi esistono per utilizzare questi copolimeri a blocchi per formare micelle per il drug delivery. Questi includono l'incorporazione di farmaci scarsamente solubili, migliorando farmacocinetica dei farmaci incorporati, e la biocompatibilità e / o biodegradabilità dei polimeri li rende un sostituto sicuro per solubilizzanti convenzionali. 2 Un altro vantaggio dell'utilizzo di micelle polimeriche è la loro granulometria colloidale, tra 15- 150 nm 3, che li rende attraenti per paconsegna renteral. Pertanto, nel corso degli ultimi 20 anni micelle polimeriche sono emersi come sistemi di drug delivery vitali per farmaci scarsamente solubili in acqua soprattutto per la terapia del cancro. 3,4
Attualmente ci sono cinque formulazioni micellari polimerici per la terapia del cancro in fase di sperimentazione clinica. 4 Quattro delle micelle negli studi clinici sono copolimeri a base di PEG diblock mentre l'ultimo è un copolimero a tre blocchi contenente polietilenossido. La dimensione di queste micelle variava da 20 nm a 85 nm. Il vantaggio di usare polimeri a base di PEG è la loro biocompatibilità e in funzione del secondo blocco può anche essere biodegradabili. Recentemente nuovi sistemi di somministrazione dei farmaci a base di acido -polylactic blocco polyethyleneglycol- (PEG-b -PLA) micelle polimeriche sono stati sviluppati per la consegna contemporanea di più farmaci antitumorali. Le micelle PEG-b- PLA sono sia biocompatibile e biodegradabile. Questi multi-farmaco micelle caricati hanno dimostrato comeinibizione ynergistic di diversi modelli di tumori in vitro e in vivo e in forma 2,5,6 nella corrente paradigma di utilizzare più farmaci in chemioterapia per prevenire la resistenza e ridurre la tossicità. Pertanto, non vi è un grande interesse per la preparazione e la caratterizzazione di questi sistemi di drug delivery micellari per l'uso nel cancro e altre malattie.
Nel lavoro di seguito abbiamo delineato un processo step-by-step per cui tali micelle possono essere preparati e caratterizzati prima di valutare negli stati di malattia d'interesse. Ai fini di questo lavoro, docetaxel (DTX) e everolimus (EVR) sono stati scelti due agenti anti-tumorali scarsamente solubili. Sia DTX e EVR sono composti scarsamente solubili in acqua con solubilità in acqua intrinseche a 1,9 e 9,6 mg / ml. 7,8 Due PEG-polimeri b -PLA con diversi pesi molecolari sono stati utilizzati in questo protocollo, come i mattoni per la polimerico formulato micelle,questi polimeri sono PEG 2000 – b -PLA 1800 (3.800 Da) e PEG 4000 – b -PLA 2200 (6.200 Da). PEG micelle b -PLA possono quindi fornire una piattaforma unica come nanocarrier per DTX e EVR individualmente e in combinazione. Le richieste Reagenti / Materiali e attrezzature necessarie per preparare e caratterizzare queste micelle sono elencati nella tabella 1.
Protocol
Representative Results
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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