הכנה ואפיון של פרט ורב-סמים נטענים בפח פיזי Micelles פולימרית
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
קופולימרים לחסום amphiphilic כמו חומצת -polylactic בלוק polyethyleneglycol- (PEG- B- PLA) יכולים עצמי להרכיב למיצלות מעל ריכוז micellar הקריטי שלהם ויוצרת ליבות הידרופובי מוקפות פגזים הידרופילי בסביבות מימיות. הליבה של מיצלות אלה יכול להיות מנוצל כדי לטעון תרופות הידרופובי, גרועה מסיסה במים כמו docetaxel (DTX) וeverolimus (EVR). אפיון שיטתי של יכולות מבנה micelle וטעינת תרופה חשוב לפני במבחנה ובמחקרי vivo יכול להתנהל. המטרה של הפרוטוקול המתואר במסמך זה היא לספק את הצעדים הדרושים כדי להשיג אפיון מוצרי micellar סטנדרטיים. יש לי DTX וEVR solubilities הפנימי של 1.9 ו -9.6 מיקרוגרם / מיליליטר בהתאמה ניתן להשיג הכנת מיצלות אלה באמצעות יציקת ממס המגדילה את המסיסות המימית של DTX וEVR ל1.86 ו1.85 מ"ג / מיליליטר, בהתאמה. יציבות בסמים במיצלות evaluated בטמפרטורת חדר במשך 48 שעות עולה כי 97% או יותר מהתרופות נשמרים בפתרון. גודל micelle הוערך באמצעות פיזור אור דינאמי והצביע על כך שהגודל של מיצלות אלה היה מתחת ל -50 ננומטר ותלויים במשקל המולקולרי של הפולימר. שחרור תרופה ממיצלות הוערך באמצעות דיאליזה בתנאי כיור ב- pH 7.4 ב 37 מעלות צלזיוס במשך 48 שעות. תוצאות ראויים עקומה מצביעות על כך ששחרור תרופה מונע על ידי תהליך הזמנה ראשון מצביע על כך שהוא מונע דיפוזיה.
Introduction
קופולימרים לחסום amphiphilic עם מבנה חוזר מורכבים מתחומים הידרופילי והידרופובי יכולים באופן ספונטני עצמיים להרכיב-כדי ליצור שלושה מכלולי macromolecular ממדיים הידוע במיצלות פולימרים. יש מבנים אלה ליבה הידרופובי פנימית מוקפות פגז הידרופילי. יש הליבה הידרופובי היכולת לשלב תרופות הידרופובי או על ידי לכידה פיזית באמצעות אינטראקציות הידרופוביות או על ידי נטיה כימית לשדרת הפולימר. 1 יתרונות רבים קיימים לשימוש בקופולימרים לחסום אלה כדי ליצור מיצלות עבור משלוח סמים. אלה כוללים שילוב של תרופות מסיסים היטב, שיפור הפרמקוקינטיקה של התרופות משולבות, והתאמה ביולוגיות ו / או פריקות ביולוגית של הפולימרים גורם להם חלופי בטוח solubilizers הקונבנציונלי. 2 יתרון נוסף של שימוש במיצלות פולימרים הוא גודל החלקיקים קולואידים, בין 15 150 3 ננומטר, מה שהופך אותם אטרקטיביים לרשות פלסטיניתמשלוח renteral. לכן, ב -20 השנים האחרונות מיצלות פולימרים צמחה כמערכות אספקת סמים ברות-קיימא עבור תרופות מסיסים במים בצורה גרועה במיוחד לטיפול בסרטן. 3,4
כרגע יש חמישה ניסוחים micellar פולימרים לטיפול בסרטן בניסויים קליניים. 4 ארבעה של מיצלות בניסויים הקליניים קופולימרים diblock מבוססות PEG בעוד האחרון הוא קופולימר triblock מכיל polyethyleneoxide. הגודל של מיצלות אלה נע בין 20 ננומטר ל -85 ננומטר. היתרון של שימוש בפולימרים מבוססים PEG הוא ההתאמה הביולוגית שלהם ובהתאם לבלוק השני יכול להיות גם מתכלה. לאחרונה מערכות אספקת הסמים חדשות המבוסס על חומצת -polylactic בלוק polyethyleneglycol- (PEG- ב -PLA) מיצלות פולימרים פותחו עבור המשלוח המקביל של תרופות נגד סרטן מרובים. מיצלות PEG- B- PLA שניהם ביולוגית ומתכלה. רב-סמים אלה מיצלות העמוסה הראו כעיכוב ynergistic של דגמי סוגי הסרטן שונים במבחנת in vivo 2,5,6 ובכושר לפרדיגמה הנוכחית של ניצול תרופות מרובות בכימותרפיה כדי למנוע התנגדות והוריד רעילות. לכן, יש עניין רב בהכנה ואפיון מערכות אספקת הסמים micellar אלה לשימוש בסרטן ומצבי מחלה אחרים.
בעבודה שלהלן שהתווינו תהליך צעד-אחר-צעד שיכולה להיות מוכן מיצלות כזה ומאופיין לפני הערכתם במצבי מחלה של עניין. לצורך העבודה זו שני סוכנים אנטי-סרטניים גרוע מסיסים, docetaxel (DTX) וeverolimus (EVR) נבחרו. DTX וEVR שניהם תרכובות מסיסים במים בצורה גרועה עם solubilities מים פנימי וב1.9 9.6 מיקרוגרם / מיליליטר בהתאמה. 7,8 שני פולימרים -PLA ב PEG- עם משקולות מולקולריות שונות ששימשו בפרוטוקול זה כאבני בניין לפולימרים שגובשו מיצלות,פולימרים אלו PEG 2000 – ב -PLA 1,800 (3,800 Da) וPEG 4000 – ב -PLA 2,200 (6,200 Da). מיצלות -PLA ב PEG- לכן יכולה לספק פלטפורמה ייחודית כnanocarrier לDTX וEVR בנפרד ובשילוב. ריאגנטים / חומרים והציוד הדרושים להכנה ולאפיין מיצלות אלה מוצגות בטבלה 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…
Disclosures
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 |
References
- Yokoyama, M. Polymeric micelles as a new drug carrier system and their required considerations for clinical trials. Expert Opin Drug Deliv. 7, 145-158 (2010).
- Shin, H. C., Alani, A. W., Rao, D. A., Rockich, N. C., Kwon, G. S. Multi-drug loaded polymeric micelles for simultaneous delivery of poorly soluble anticancer drugs. J Control Release. 140, 294-300 (2009).
- Adams, M. L., Lavasanifar, A., Kwon, G. S. Amphiphilic block copolymers for drug delivery. J Pharm Sci. 92, 1343-1355 (2003).
- Oerlemans, C., et al. Polymeric micelles in anticancer therapy: targeting, imaging and triggered release. Pharm Res. 27, 2569-2589 (2010).
- Shin, H. C., et al. A 3-in-1 polymeric micelle nanocontainer for poorly water-soluble drugs. Mol Pharm. 8, 1257-1265 (2011).
- Hasenstein, J. R., et al. Antitumor activity of Triolimus: a novel multidrug-loaded micelle containing Paclitaxel Rapamycin, and 17-AAG. Mol Cancer Ther. 11, 2233-2242 (2012).
- Mazzaferro, S., et al. Bivalent sequential binding of docetaxel to methyl-beta-cyclodextrin. Int J Pharm. 416, 171-180 (2011).
- Iwase, Y., Maitani, Y. Preparation and in vivo evaluation of liposomal everolimus for lung carcinoma and thyroid carcinoma. Biol Pharm Bull. 35, 975-979 (2012).
- Mishra, G. P., Doddapaneni, B. S., Nguyen, D., Alani, A. W. Antiangiogenic effect of docetaxel and everolimus as individual and dual-drug-loaded micellar nanocarriers. Pharm Res. 31, 660-669 (2014).
- Xu, W., Ling, P., Zhang, T. Polymeric micelles, a promising drug delivery system to enhance bioavailability of poorly water-soluble drugs. J Drug Deliv. 2013, 340315 (2013).
- Lavasanifar, A., Samuel, J., Kwon, G. S. Poly(ethylene oxide)-block-poly(L-amino acid) micelles for drug delivery. Adv Drug Deliv Rev. 54, 169-190 (2002).
