مقالة منهجية

التحقق من صحة اقتران العامل العلاجي مع الأجهزة الطبية المطلية بالكحول المصنوع من البولي فينيل

879 مشاهدة

⸱

DOI:

10.3791/67358

⸱

نوفمبر 29, 2024

 ,  , 
1Department of Surgery, LSU Health Shreveport, 2Department of Molecular and Cellular Physiology, LSU Health Shreveport

في هذه المقالة

ملخص

هنا ، نقدم بروتوكولا لاشتقاق الأجهزة الطبية بعلاجات البروتين عن طريق اقتران علاجات البروتين بغشاء كحول بولي فينيل مصبوب على الأجهزة الطبية. يسمح اقتران العلاجات القائمة على البروتين بالتوصيل الموضعي والمركز وهو نهج فعال من حيث التكلفة يتطلب كميات أقل بكثير من الأدوية للجرعات مع تقليل التأثيرات غير المستهدفة.

الملخص

غالبا ما تكون العلاجات القائمة على البروتين محدودة بطريق إدارتها وعدم قدرتها على حصرها في موقع عملها. أحد الأساليب المبتكرة التي طورناها هو ربط علاجات البروتين تساهمية بالأجهزة الطبية ، مما يسمح بتوصيل أكثر موضعية وتركيزا عاليا لهذه العوامل إلى موقع عملها المقصود. تهدف هذه الدراسة إلى تقييم ما إذا كان الببتيد الشبيه بالجلوكاجون -2 (GLP-2) يمكن أن يكون مرتبطا تساهميا بأجهزة تكميم التمدد المهبلي (VES) وأجهزة التمدد المعوي (IES) بكميات ذات صلة سريريا وقابلة للقياس.

تم طلاء أكمام التمدد بكحول البولي فينيل (PVA) وربطها ببخار الجلوتارالديهايد / حمض الكبريتيك لإنشاء سطح نشط كيميائيا قادر على ربط العلاجات المحتوية على الأمين مثل GLP-2. تم إنشاء منحنى قياسي عن طريق ربط 250 ميكروغرام و 100 ميكروغرام و 50 ميكروغرام و 25 ميكروغرام و 0 ميكروغرام من GLP-2 بالآبار المطلية ب PVA من صفيحة 24 بئرا. تم إنشاء معيار ELISA باستخدام جسم مضاد للأرانب مضاد ل GLP-2 متبوعا بجسم مضاد ثانوي للفوسفاتيز القلوي IgG مضاد للأرانب بالإضافة إلى ركيزة فوسفاتيز زرقاء قلوية. كان قياس الألوان (الأصفر إلى الأزرق عند 620 نانومتر) متناسبا مع تركيز الأجسام المضادة المرتبطة ب GLP-2 ، مما مكن من حساب التركيز المرتبط ب GLP-2 على الأكمام المطلية ب PVA. إضافة 50 ميكروغرام من GLP-2 إلى أجهزة IES / VES مرتبطة بمتوسط 22.69 ± 9.32 ميكروغرام / سم2 من GLP-2 بمساحة سطح IES / VES خارجية (9.425 سم2) ، مما يشير إلى أن 44٪ من GLP-2 المضافة تم تجميدها على أكمام IES / VES المطلية ب PVA.

الجرعات البشرية الحالية GLP-2 هي 50 ميكروغرام / كجم. نظرا لأن كل غلاف يحمل 22 ميكروغرام ، فهذا يمثل حوالي 44٪ من الجرعة الجهازية في جهاز واحد. تتيح هذه المنهجية إضافة جرعات أقل بشكل كبير من العوامل العلاجية للحصول على نفس تأثير الإدارة الجهازية لعقار GLP-2 مع تجنب التأثيرات الجهازية أيضا.

المقدمة

ثبت أن العلاجات القائمة على البروتين مثل الإنزيمات والأجسام المضادة والسيتوكينات والهرمونات وعوامل النمو فعالة للغاية في علاج العديد من الأمراض1. إذا قمنا بتحسين فهمنا لكيفية توفير هذه العوامل العلاجية ، فيمكننا تطوير التكنولوجيا الحيوية بشكل كبير لتطبيق هذه المواد كأدوية / علاجاتطبية 1. فعالية علاجات البروتين محدودة بسبب توزيعها البيولوجي وتكلفتها وتأثيراتها غير المستهدفة. تمت محاولة العديد من الأساليب لتحسين الحركية الدوائية والديناميكا الدوائية لعلاجات البروتين ، بما في ذلك PEGylation ، والارتباط بالجليكوزيل ، والدهون ، واندماج البروتينات الأخرى2. "القابلية للاستهداف" هي مصدر قلق آخر لأن معظم علاجات البروتين الحالية لها مواقع عمل متعددة ، مما يؤدي إلى تأثيرات غير مستهدفة. على وجه التحديد ، يمكن أن يؤدي استهداف هذه الأدوية إلى المواقع المرغوبة إلى تقليل الجرعة العلاجية المطلوبة وتقليل الآثار الجانبية2. إذا كان بإمكان المرء تقييد توصيل الدواء إلى موقع العمل المقصود ، فقد يكون من الممكن تحسين العلاج بشكل جذري مع الحد أيضا من الآثار الجانبية غير المرغوب فيها "غير المستهدفة" لهذه الأدوية.

يتم حاليا استخدام العديد من الأجهزة الطبية التي تحتوي على علاجات ، مثل الدعامات المملوءة بالأدوية مع طلاء دوائي مضاد للتكاثر يحتوي على عقار كلوبيدوجريل وفينكريستين وفينبلاستين للمساعدة في منع تضيق الأذن والحاجة إلى إعادة توعية الأوعية المتكررة بعد قسطرة القلب3. بالإضافة إلى ذلك ، تم إنشاء دعامات الحالب القابلة للتحلل الحيوي التي تحمل باكليتاكسيل ، دوكسوروبيسين ، جيمسيتابين ، وغيرها من العوامل المضادة للتكاثر للمساعدة في علاج سرطان الظهارة البولية في السبيل العلوي4. عندما تتحلل هذه الدعامات ، يتم إطلاق الأدوية المضادة للأورام محليا بطريقة خاضعة للرقابة ، مما يطيل توصيل الدواء دون الحاجة إلى جرعات إضافية4. تسمح هذه المنهجية بالتأثير طويل المدى للأدوية المضادة للأورام في موقع العمل المقصود مع منع الحاجة إلى التعرض الجهازي ، والحد من عمل الدواء على الخلايا غير السرطانية ، وتقليل سمية الأدوية. أيضا ، يمكن أن تمنع الطبيعة القابلة للتحلل الحيوي للدعامة أيضا الحاجة إلى إجراء إزالة الدعامة4.

متلازمة الأمعاء القصيرة (SBS) هي حالة أخرى أظهر فيها استخدام العلاجات القائمة على البروتين تحسنا كبيرا في المرضى5. يمكن أن يحدث SBS من خلال آليات مختلفة ولكنه يؤدي إلى عدم كفاية طول الأمعاء ، مما يسبب سوء الامتصاص وسوء التغذية. يمكن استخدام العلاجات ، مثل نظائر الببتيد 2 الشبيهة بالجلوكاجون (GLP-2) ، قبل الانتقال إلى الإدارة الجراحية لهذهالحالة 5. يتم إنتاج GLP-2 البشري ، وهو هرمون الببتيد المغذي الجهازي ، في الأمعاء الدقيقة والقولون البعيدة بواسطة خلايا الغدد الصماء من النوع L. يحفز GLP-2 تكاثر خلايا الخفاف المعوية ، ويعزز إصلاح الغشاء المخاطي التالف ، ويمنع موت الخلايا المبرمج للخلايا الظهارية المعوية ، ويحسن الإمداد الدموي المعوي5. تمت الموافقة على نظائر GLP-2 ، مثل teduglutide ، للمرضى الذين تبلغ أعمارهم عاما واحدا أو أكثر لعلاج SBS للمساعدة في زيادة التكيف المعوي الطبيعي6. بطبيعة الحال ، يمكن أن يستغرق التكيف المعوي سنوات ويؤدي إلى تأخر إفراغ المعدة لزيادة وقت الامتصاص وزيادة القطر عن طريق تمدد الأمعاء لزيادة مساحة السطح للامتصاص7. نظائر GLP-2 لها نفس النشاط الدوائي مثل GLP-2 الطبيعي مع وجود بنية أكثر استقرارا ، مما يسمح بعمر نصف أطول وتقارب أقوى مع الأهداف5. حاليا ، تبلغ التكلفة السنوية ل teduglutide 295,000 دولار ، وجرعة المريض هي 0.05 مجم / كجم يوميا5. تشمل الآثار الجانبية ل Teduglutide الغثيان والقيء والإسهال وآلام البطن وفقدان الوزن والأورام الحميدة المعدية المعوية وزيادة نمو الأورام الموجودة5.

في السابق ، أظهر مختبرنا أن نشر غلاف تمدد الأمعاء (IES) (الشكل 1) كان قادرا على إنتاج استطالة فورية بنسبة 36.2٪ من الأمعاء الدقيقة خارج الجسم الحي واستطالة الأمعاء الدقيقة بنسبة 30.2٪ بعد نشر لمدة شهر واحد في الجسم الحي6،8. يمكن أن يصبح هذا الجهاز علاجا لمرضى SBS الذي يمكن أن يقصر من الاعتماد على التغذية بالحقن. يمكن أن تؤدي القدرة على الاقتران الحيوي للعلاجات لجهاز IES إلى تحسين قدرة تكوين الأمعاء عن طريق إضافة ناهض نمو الغشاء المخاطي المعوي GLP-2 إلى الجهاز. أغشية كحول البولي فينيل (PVA) عبارة عن بوليمرات محبة للماء يمكن تحضيرها عن طريق إذابة PVA في الماء ، وصبها على دعامة هيكلية ، ثم التشابك مع الجلوتارالديهايد باستخدام حمض الكبريتيك كمحفز9. لقد ثبت أن هذه الجسيمات النانوية هيدروجيل لها إمكانات كأنظمة توصيل الدواء من خلال انتشار الدواء وتورم مصفوفة الهيدروجيل والتفاعل الكيميائي للدواء / المصفوفة10. تمت الموافقة على PVA من قبل إدارة الغذاء والدواء الأمريكية للاستخدام السريري في البشر نظرا لتوافقها الحيوي الممتازوسلامتها 11. ينتج عن بلمرة PVA مجموعات طرفية تسمح بالاقتران الحيوي12.

يبلغ طول أجهزة IES / VES 3 سم ومساحة سطح خارجية تبلغ 9.425 سم2 وهي قادرة على الصب بأغشية PVA. يمكن اقتران أغشية PVA هذه مع GLP-2 للسماح بالتوصيل الموضعي والمركز للعوامل العلاجية. خفض الجرعة المطلوبة من الدواء وتجاوز الحاجة إلى الإعطاء الجهازي ، وتجنب الآثار السلبية خارج الموقع للعلاج. يمكن أن يساعد ذلك في التخفيف من تكلفة هذه الأدوية باهظة الثمن من خلال طلب جرعة أقل ، ويمكن أن يؤدي تأخر إطلاق الدواء إلى تقليل وتيرة الجرعات ، مما يؤدي إلى زيادة خفض التكاليف. يمكن أن يؤدي طلاء جهاز IES ب GLP-2 إلى تقليل الجرعات المطلوبة ، وتوفير أموال المرضى ، وتجنب الإدارة الجهازية ، ومنع الآثار السلبية للعلاج ، والحفاظ على التوصيل المستمر للدواء إلى الموقع المستهدف. يقيم هذا التقرير مدى إمكانية ربط البروتين العلاجي ، مثل GLP-2 ، تساهميا بالأجهزة الطبية مثل أجهزة IES / VES بكميات ذات مغزى من الناحية الفسيولوجية لتوفير الفائدة المحلية لهذه الأدوية مع تجنب التأثيرات غير المستهدفة.

البروتوكول

ملاحظة: تم الانتهاء من القسمين 1 و 2 في نفس الوقت. يجب أن يتم الطلاء باستخدام PVA والتشابك بين غشاء PVA في نفس الوقت لكل من أكمام التمدد واللوحة ذات 24 بئرا. يتيح لهم ذلك أن يكونوا جاهزين في نفس الوقت لإنشاء المنحنى القياسي مع اللوحة المكونة من 24 بئرا لاستخدام الامتصاص لحساب تركيز GLP-2 لكل غلاف.

1. إنشاء أجهزة IES و VES المطلية ب GLP-2

  1. اصنع محلول PVA بنسبة 5٪ عن طريق إضافة 5 جم من PVA إلى 100 مل من الماء منزوع الأيونات. للمساعدة في الذوبان ، ضع في اعتبارك التقليب على لوح تسخين. بعد ذلك ، اصنع محلول 1 مجم / مل GLP-2 عن طريق إضافة 1 مجم من GLP-2 إلى 1 مل من الماء منزوع الأيونات.
  2. أكمام تمدد الأمعاء المقلية مسبقا وأكمام التمدد المهبلي فوق ماصة زجاجية، مما يؤدي إلى تثبيت الأطراف بماصات بلاستيكية مقطوعة لتلائم بإحكام الماصة الزجاجية حول الأكمام المتعاقد عليها مسبقا.
  3. قم بطلاء الأكمام المتعاقد عليها مسبقا باستخدام 5٪ PVA المعدة مسبقا باستخدام فرشاة رسم صغيرة. بعد طلاء طبقة من PVA ، اترك الأكمام تجف في درجة حرارة الغرفة (RT) لمدة 10 دقائق ، ثم قم بطلاء طبقة أخرى ليصبح المجموع 5 طبقات PVA على كل غلاف.
  4. بعد أن يجفالطبقة الخامسة ، ضع الأكمام المتعاقد عليها مسبقا في مجفف تحت غطاء أمان كيميائي للسماح لها بالتشابك في RT. ابدأ التشابك بإضافة 3 مل من 25٪ جلوتارالديهايد و 3 مل من 94٪ -98٪ من حمض الكبريتيك لفصل الأكواب المفتوحة في المجفف حتى تتفاعل الأبخرة وتتشابك أغشية PVA على الأكمام.
  5. بعد تشابك الأكمام في الغرفة لمدة 48 ساعة ، أخرجها من الغرفة واترك الجلوتارالديهايد يتبخر من الأكمام لمدة 15 دقيقة.
  6. بعد ذلك، أضف 50 ميكرولتر من محلول GLP-2 1 ملغم/مل عن طريق سحب العينة بعناية على كل غلام. اتركها تجف لمدة 30 دقيقة في RT قبل إزالة الأكمام المتعاقد عليها مسبقا من الماصة الزجاجية وإضافة كل غلاف إلى البئر المعني على اللوحة المكونة من 24 بئرا.

2. إنشاء لوحة 24 بئر مطلية ب GLP-2

  1. لجعل المنحنى القياسي ل GLP-2 مرتبطا ب PVA ، قم بوضع 50 ميكرولتر من 5٪ PVA على قاع 18 من الآبار المقصودة للاستخدام للوحة 24 بئرا. اترك 6 آبار فارغة لحمل أجهزة IES و VES (3 لكل نوع من الأجهزة).
  2. اترك طبقة PVA تجف على الطبق المكون من 24 بئرا طوال الليل في فرن على حرارة 120 درجة مئوية.
  3. ضع اللوحة المكونة من 24 بئرا في مجفف تحت غطاء أمان كيميائي للسماح ل PVA بالتشابك لمدة 48 ساعة في RT. ابدأ التشابك بإضافة 3 مل من 25٪ جلوتارالديهايد و 3 مل من 94٪ -98٪ حمض الكبريتيك لفصل الأكواب المفتوحة بحيث يمكن للأبخرة أن تتفاعل داخل الغرفة لربط PVA باللوحة المكونة من 24 بئرا.
  4. بعد التشابك لمدة 48 ساعة ، قم بإزالة اللوحة المكونة من 24 بئرا من الغرفة واترك الجلوتارالديهايد يتبخر من اللوحة لمدة 15 دقيقة.
  5. بعد ذلك ، قم بعمل تدرج تركيز عن طريق إضافة 250 ميكرولتر ، و 100 ميكرولتر ، و 50 ميكرولتر ، و 25 ميكرولتر ، و 0 ميكرولتر من محلول 1 مجم / مل GLP-2 في الآبار المسماة ، مما يؤدي إلى إنشاء صفيحة مكونة من 24 بئرا مع 3 آبار لكل تركيز من GLP-2 (250 ميكروغرام ، 100 ميكروغرام ، 50 ميكروغرام ، 25 ميكروغرام ، و 0 ميكروجرام) ، و 3 آبار لكل نوع من أنواع الأكمام (IES و VES).

3. إنشاء منحنى قياسي وتركيز GLP-2 المميز

  1. بعد إضافة تخفيفات GLP-2 المعنية إلى الآبار وإضافة الأكمام المطلية بالأدوية إلى الآبار ، قم بتبريد اللوحة طوال الليل عند 4 درجات مئوية للسماح بحدوث ارتباط الدواء.
  2. في اليوم التالي ، أضف 2 مل من 1 مجم / مل من مسحوق الحليب في محلول مانع للماء منزوع الأيونات لكل بئر لمدة 1 ساعة. بعد الانسداد ، اغسل كل بئر 3 مرات باستخدام PBS لمدة 5 دقائق لكل غسلة.
  3. اصنع محلول الأجسام المضادة للأرانب المضاد ل GLP-2 عن طريق إضافة 40 ميكرولتر من الجسم المضاد للأرانب المضاد ل GLP-2 إلى 50 مل من الماء منزوع الأيونات. بعد ذلك ، أضف 2 مل من محلول الأجسام المضادة للأرانب GLP-2 إلى كل بئر على اللوحة المكونة من 24 بئرا وضعها في الثلاجة طوال الليل عند 4 درجات مئوية.
  4. بعد حضانة الأجسام المضادة الأولية ، اغسل كل بئر 3 مرات أخرى باستخدام PBS لمدة 5 دقائق لكل غسلة. اصنع الفوسفاتيز القلوي IgG المضاد للأرانب المنتج في محلول الأجسام المضادة الثانوية للماعز عن طريق إضافة 20 مل من الجسم المضاد الثانوي إلى 40 مل من الماء منزوع الأيونات. ثم أضف 2 مل من محلول الأجسام المضادة الثانوية إلى كل بئر واتركه لمدة ساعتين في RT.
  5. قم بشفط محلول الأجسام المضادة الثانوية وغسل كل منها جيدا بغسل 3x PBS آخر لمدة 5 دقائق لكل منهما. ثم أضف ركيزة الفوسفاتيز الزرقاء القلوية إلى كل بئر.
  6. اسمح للفوسفاتيز القلوي المترافق مع الجسم المضاد الثانوي بالتفاعل مع الركيزة لمدة 20 دقيقة في RT. مع تقدم رد الفعل ، راقب لون المحلول يتغير من الأصفر إلى الأزرق.
  7. أوقف التفاعل عن طريق سحب 200 ميكرولتر من المحلول من كل بئر ووضعه في صفيحة مكونة من 96 بئرا تحمل نفس الصفيحة المكونة من 24 بئرا. بمجرد إزالة الكاشف من الصفيحة المكونة من 24 بئرا مع غشاء PVA المترافق مع إنزيم الفوسفاتيز القلوي ، سيتوقف التفاعل ولن يتغير اللون.
  8. اقرأ اللوحة المكونة من 96 بئرا باستخدام قارئ صفيحة دقيقة امتصاص بطول موجي 620 نانومتر لإنشاء المنحنى القياسي وحساب تركيز GLP-2 على الأكمام المطلية ب PVA.

النتائج

يصف هذا البروتوكول طلاء أجهزة IES و VES مع PVA للسماح باقتران GLP-2. يوضح الشكل 2 المنحنى القياسي الذي تم إنشاؤه لتحديد تركيز GLP-2 على كل جهاز. يوضح الشكل 3 تركيز GLP-2 لكل جهاز IES و VES ، وتركيز الآبار المستخدمة للمنحنى القياسي. كان متوسط تركيز الأكمام GLP-2 يبلغ 22.69 ± 9.32 ميكروغرام / سم2 ، وهو ما يتوافق مع 50 ميكروغرام من الصفيحة المكونة من 24 بئرا ، والتي كان تركيز GLP-2 فيها 23.7 ميكروغرام / سم2. هذا يدل على أن إضافة 50 ميكروغرام من GLP-2 ينتج عنه 45٪ من الدواء المضاف متبق مرتبطا بالجهاز الطبي المطلي ب PVA.

figure-results-1
الشكل 1: نشر IES. يوضح هذا الرسم النشر في الجسم الحي لغلاف تمدد الأمعاء في نموذج الفئران. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

figure-results-2
الشكل 2: المنحنى القياسي. توضح هذه الصورة المنحنى القياسي الذي تم إنشاؤه باستخدام رسم بياني خطي بالقيم التالية: Y = mx + b ، Y = الامتصاص عند 620 نانومتر ، x = التركيز ، m = 0.0118 ، B = 0.0734 ، R2 = 0.966. تبلغ مساحة سطح الصفيحة المكونة من 24 بئرا 1.93 سم2 ، مما أعطى تركيزات GLP-2 125.95 ميكروغرام / سم2 ، 66.38 ميكروغرام / سم2 ، 23.77 ميكروغرام / سم2 ، 14.58 ميكروغرام / سم2 ، و 0.00 ميكروغرام / سم2 للآبار 250 ميكروغرام و 100 ميكروغرام و 50 ميكروغرام و 25 ميكروغرام و 0 ميكروغرام ، على التوالي. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

figure-results-3
الشكل 3: تركيز GLP-2 للأجهزة والآبار المعنية. يوضح هذا الرسم البياني التركيزات المحددة لكل جهاز IES و VES وآبار الصفيحة المكونة من 24 بئرا المستخدمة لعمل المنحنى القياسي. بعد إضافة 50 ميكروغرام من GLP-2 إلى كل غلاف (مساحة سطح خارجية 9.425 سم2) ، كانت كمية GLP-2 المرتبطة بالجهاز 22.69 ± 9.32 ميكروغرام / سم2. هذا يتوافق مع 23.7 ميكروغرام / سم2 للبئر 50 ميكروغرام من المنحنى القياسي. بإضافة 50 ميكروغرام من GLP-2 إلى هذه الأكمام ، تم ربط 45٪ من الدواء المضاف بالجهاز بعد غسله عدة مرات. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

المناقشة

نقدم هنا منهجية لربط العلاجات القائمة على البروتين ، مثل GLP-2 ، بالأجهزة الطبية المطلية ب PVA والمتشابكة. تم تحديد تركيز GLP-2 المرتبط من خلال إنشاء منحنى تركيز قياسي GLP-2 على ألواح 24 بئرا مطلية ب PVA عن طريق إضافة الجسم المضاد للأرانب المضاد ل GLP-2 ، والفوسفاتيز القلوي IgG المضاد للأرانب ، والركيزة الدقيقة الزرقاء للفوسفاتيز القلوية. سمح الجسم المضاد الثانوي المترافق مع إنزيم الفوسفاتيز القلوي بإضافة ركيزة ميكروويل زرقاء من الفوسفاتيز القلوي تبدأ باللون الأصفر ، وعندما يتفاعل الفوسفاتيز القلوي المرتبط بالأجسام المضادة GLP-2 مع الركيزة ، فإنه يتحول إلى اللون الأزرق. تتم قراءة هذا التغيير في اللون عند امتصاص 620 نانومتر لإنشاء المنحنى القياسي في الشكل 2 وحساب تنسيق أجهزة IES و VES المرتبطة ب GLP-2 باستخدام امتصاصها. بعد إضافة 50 ميكروغرام من GLP-2 إلى هذه الأجهزة المطلية ب PVA ، تم ربط 45٪ من الدواء المضاف بالجهاز.

في هذا البروتوكول ، الخطوة الحاسمة هي خطوة التشابك. تتطلب الأجهزة الطبية المطلية ب PVA أكثر من 48 ساعة في غرفة محكمة الإغلاق للسماح لأبخرة الجلوتارالديهايد بنسبة 25٪ و 94٪ -98٪ من أبخرة حمض الكبريتيك بربط PVA بالأجهزة. يسمح هذا التشابك لغشاء PVA مع المجموعات التفاعلية بأن يكون سطحا بيولوجيا مستقرا لربط العلاجات القائمة على البروتين لتوصيل الأدوية المستهدفة. تم تحديد استخدام 5 طبقات تجريبيا حيث أدت 1-2 طبقات إلى إعادة التوسيع بمقدار 1 ساعة ، و 3 طبقات في 24 ساعة ، وتمنينا أن يستغرق الجهاز عدة أيام لإعادة التوسع لتوفير قوة مشتتة بمرور الوقت لتمدد الأمعاء والمهبل. بمساحة سطح 9.425 سم2 ، تتمتع أجهزة IES و VES بالقدرة على الاقتران الحيوي لكمية كبيرة من العوامل العلاجية مقارنة بحجمها الصغير. إذا فشلت خطوة التشابك ، يتضاءل استقرار غشاء PVA ، وتنخفض القدرة على الاحتفاظ بالعلاجات المترافقة الحيوية ، كما يتضح من IES 2 في الشكل 3.

تسمح العلاجات القائمة على البروتين المرتبطة تساهميا بالأجهزة الطبية المطلية ب PVA بالتوصيل الموضعي والمركز لهذه العوامل إلى المواقع ذات الأهمية مع تجنب الإدارة الجهازية والتكلفة المرتبطة بها والتأثيرات غير المستهدفة. حاليا ، جرعة Teduglutide النموذجية لجميع المرضى هي 50 ميكروغرام / كجم يوميا13. نظرا لأن كل غلاف يحمل 22 ميكروغرام / سم2 ، فهذا يمثل حوالي 44٪ من الجرعة الجهازية في جهاز واحد. مع مساحة سطح خارجية تبلغ 9.425 سم2 ، فإن هذه الأكمام قادرة على التسليم الموضعي ل 213.85 ميكروغرام من GLP-2. هذه جرعة أكبر بمقدار 4.3 مرات من الجهازية ويتم توطينها في مجال الاهتمام. تسمح قابلية الاستهداف باستخدام كمية أقل من الدواء عن طريق تجاوز الحاجة إلى الإدارة الجهازية. حاليا ، يكلف العلاج السنوي بالتيدوجلوتايد 295,000 دولار مقابل 50 ميكروغرام / كجم يوميا بجرعات5. عن طريق اقتران teduglutide مع الغلاف ، يجب تقليل جرعة الدواء المطلوبة ، وتقليل الآثار الجانبية الجهازية. تشمل الآثار الجانبية الشائعة ل teduglutide آلام البطن (28٪) ، ورد الفعل في موقع الحقن (26٪) ، والغثيان (26٪) ، وانتفاخ البطن (17٪) ، والصداع (16٪) ، والقيء (14٪) 13.

أحد قيود هذه الدراسة هو الديناميكا الدوائية والحركية الدوائية للإفراج الزمني ل GLP-2 من الجهاز الطبي المطلي ب PVA المترافق بيولوجيا. وثقت التجربة الحالية أن GLP-2 يمكن ربطه بأجهزة PVA المتشابكة ، ولكن ليس لدينا حتى الآن معلومات حول المدة التي يظل فيها الدواء مرتبطا قبل إطلاقه من غشاء PVA ومدى الإطلاق الكلي ل GLP-2 من موقع الزرع. نحن نعلم أنه بعد عدة خطوات غسيل ، يظل GLP-2 متصلا بالجهاز ، لكن مدى الاقتران بالجهاز وكيف سيؤثر ذلك على الإطلاق غير معروف. في الدراسات المستقبلية ، يمكننا قياس الإطلاق في المواد الطافية من IES و VES المخزنة في السوائل الحيوية لنمذجة الإطلاق في الجسم الحي أو استعادة هذه الأجهزة في أوقات مختلفة بعد الزرع في الجسم الحي لقياس GLP-2 المتبقي. بالإضافة إلى ذلك ، نخطط لقياس ما إذا كانت أي عوامل ، مثل درجة الحموضة ودرجة الحرارة والرطوبة ، تؤثر على استقرار الدواء ومعدل إطلاقه من الجهاز. ستحدد التجارب المستقبلية ذلك عن طريق زرع غلاف PVA مترافق بيولوجيا وقياس تركيز الدواء المحيط بالغلاف في أوقات مختلفة بعد النشر وفي ظل ظروف محددة مختلفة. بدون معرفة الديناميكا الدوائية للغلاف المطلي ب PVA ، لا يمكننا تحديد كيفية مقارنة جرعات GLP-2 الموضعية بالجرعات الجهازية النموذجية. أيضا ، لا تزال قدرة الربط القصوى للأكمام المطلية ب PVA غير معروفة. بعد إضافة 50 ميكروغرام ، تقرر أن 45٪ من الدواء المضاف ظل مرتبطا بالأكمام. قد يعني هذا أننا تجاوزنا بالفعل الحد الأقصى لسعة الربط. هناك ما يبرر إجراء دراسات مستقبلية تضيف تركيزات مختلفة من GLP-2 إلى كل غلاف لتحديد قدرة الربط القصوى الحقيقية لهذه الأجهزة ومعدل الإطلاق بجرعات متفاوتة.

هنا ، نتحقق من قدرة الاقتران العلاجي لأجهزتنا الطبية المطلية ب PVA. تظهر النتائج أن 44٪ من GLP-2 المضافة كانت مرتبطة تساهميا بأجهزة IES و VES ، مما يسمح بتوصيل محلي عالي التركيز للعلاجات القائمة على البروتين مثل GLP-2. نأمل أن يساعد توصيل الأدوية الموضعي في خفض تكاليف العلاج وزيادة إمكانية الوصول وتقليل الآثار الجانبية. يمكن استخدام هذه المنهجية لمئات العلاجات الحالية القائمة على البروتين لتعزيز توصيل الأدوية المحلية وتحسين نتائج العلاج.

الإفصاحات

يحمل جوناثان ستيفن ألكسندر وكريستين جيه بوير براءات الاختراع US10537659B2 ، والأجهزة الطبية المطبوعة ثلاثية الأبعاد من البولي فينيل الكحول وطرق التنشيط (2017). المؤلفون الباقون ليس لديهم ما يكشفون عنه.

شكر وتقدير

تم تمويل هذا البحث من قبل R. Keith White ، MD ، عبر قسم الجراحة John C. McDonald Chair Fund ، و W. Reid Grimes ، MD للتمويل عبر صندوق الأستاذية الممنوح في قسم الجراحة Whitney Boggs ، ومنحة LSU LIFT2 ، HSCS-2022-LIFT-002.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
مكافحة الأرانب IgG (جزيء كامل) &ndash ؛ الجسم المضاد للبيروكسيداز المنتج في الماعزSigma-AldrichA0545-1ML
BluePhos Microwell Substrate KitSera Care5120-0059
GenClone 25-107 ، 24 بئر لوحات ثقافة الخلايا الآبار ذات القاع المسطح ، TC المعالجة ، 100 لوحة / وحدةGenesee Scientific   ؛25-107
GLP-2 أجسام مضادة أحادية النسيلة للأرانب المؤتلفة (3K3P5)Invitrogen   ؛MA5-42869
الببتيد الشبيه بالجلوكاجون -2 (GLP-2) (1-33) ، الفئرانEchelon Biosciences195262-56-7
جلوتارالديهايد ، محلول مائي 25٪سيجما ألدريتش111-30-8
مجفف بولي بروبيلين نالجين مع محبس الكوكبThermoFisher Scientific5310-0250
بولي (كحول فينيل)سيجما ألدريتش9002-89-5
حامض الكبريتيك (درجة TraceMetal) ، فيشر كيميكالفيشر ScientificA510-P212

المراجع

  1. Conner, K. P., Devanaboyina, S. C., Thomas, V. A., Rock, D. A. The biodistribution of therapeutic proteins: Mechanism, implications for pharmacokinetics, and methods of evaluation. Pharmacol Ther. 212, 107574(2020).
  2. Ebrahimi, S. B., Samanta, D. Engineering protein-based therapeutics through structural and chemical design. Nat Commun. 14 (1), 2411(2023).
  3. Senst, B., Goyal, A., Basit, H., Borger, J. Drug Eluting Stent Compounds. , StatPearls Pubs. Treasure Island, FL. (2024).
  4. Shan, H., et al. Advances in drug delivery via biodegradable ureteral stent for the treatment of upper tract urothelial carcinoma. Front Pharmacol. 11, 224(2020).
  5. Zhu, C., Li, Y. An updated overview of glucagon-like peptide-2 analog trophic therapy for short bowel syndrome in adults. J Int Med Res. 50 (3), 3000605221086145(2022).
  6. Clayton, S., et al. Self-expanding intestinal expansion sleeves (IES) for short gut syndrome. Pediatr Surg Int. 38 (1), 75-81 (2022).
  7. Rosete, B. E., Wendel, D., Horslen, S. P. Teduglutide for pediatric short bowel syndrome patients. Expert Rev Gastroenterol Hepatol. 15 (7), 727-733 (2021).
  8. Novel Intestinal Expansion Sleeve (IES): promoting distraction enterogenesis in a live animal model. Colvin, J. C., et al. 39th Southern Biomedical Engineering Conference, , (2023).
  9. Kim, K. J., Lee, S. B., Han, N. W. Kinetics of crosslinking reaction of PVA membrane with glutaraldehyde. Korean J Chem Eng. 11 (1), 41-47 (1994).
  10. Hamidi, M., Azadi, A., Rafiei, P. Hydrogel nanoparticles in drug delivery. Adv Drug Deliv Rev. 60 (15), 1638-1649 (2008).
  11. Chong, S. F., Smith, A. A., Zelikin, A. N. Microstructured, functional PVA hydrogels through bioconjugation with oligopeptides under physiological conditions. Small. 9 (6), 942-950 (2013).
  12. Jensen, B. E., Dávila, I., Zelikin, A. N. Poly(vinyl alcohol) physical hydrogels: Matrix-mediated drug delivery using spontaneously eroding substrate. J Phys Chem B. 120 (26), 5916-5926 (2016).
  13. Teduglutide for short bowel syndrome. Aust Prescr. 43 (2), 72-73 (2020).

إعادة الطباعة والأذونات

الوسوم

طلاء كحول البولي فينيلالعلاجات القائمة على البروتينالببتيد الشبيه بالجلوكاجون-2أجهزة الكم الأنبوبية التوسيعيةالارتباط التساهمي للدواءقياس الألوان بتقنية ELISAتفاعل التشبيكالتوصيل الموضعي للدواءطلاء الأجهزة الطبية
التحقق من صحة اقتران العامل العلاجي مع الأجهزة الطبية المطلية بالكحول المصنوع من البولي فينيل
تواصل معنا
أوصِ به للمكتبة

الخصوصية

شروط الاستخدام

السياسات

حقوق الطبع والنشر © 2026 MyJoVE Corporation. جميع الحقوق محفوظة.