Preparação e caracterização de Individual e Multi-carregadas com droga Fisicamente Entrapped poliméricos Micelles
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
Copolímeros em bloco anfifílicos como bloco polyethyleneglycol- ácido -polylactic (PEG- b- PLA) pode auto-montar em micelas acima da concentração micelar crítica formando núcleos hidrofóbicos cercadas por escudos hidrofílicos em ambientes aquosos. O núcleo destas micelas pode ser utilizado para carregar medicamentos hidrofóbicos, fracamente solúveis em água, como o docetaxel (DTX) e everolimus (EVR). Caracterização sistemática da estrutura de micelas e carregamento de drogas capacidades são importantes antes in vitro e estudos in vivo podem ser conduzidos. O objectivo do protocolo aqui descrito é o de proporcionar os passos de caracterização necessárias para obter produtos normalizados micelares. DTX e IVE têm solubilidades intrínsecas de 1,9 e 9,6 ug / ml, respectivamente, de preparação dessas micelas pode ser conseguido através de evaporação de solvente, que aumenta a solubilidade aquosa da DTX e IVE a 1,86 e 1,85 mg / ml, respectivamente. Estabilidade do fármaco em micelas evalmicas situadas à temperatura ambiente durante 48 hr indica que 97% ou mais dos fármacos são retidos na solução. Tamanho das micelas foi avaliado usando dispersão dinâmica de luz e indicou que o tamanho dessas micelas era inferior a 50 nm e dependente do peso molecular do polímero. A libertação do fármaco a partir das micelas foi avaliada por meio de diálise em condições de imersão a pH 7,4 a 37 ° C durante 48 h. Resultados indicam que o ajustamento da curva de libertação do fármaco é accionado por um processo de primeira ordem indicando que ele está orientado difusão.
Introduction
Copolímeros em bloco anfifílicos com estrutura de repetição compostas de domínios hidrofílicos e hidrofóbicos pode auto-montar espontaneamente para formar três montagens macromoleculares tridimensionais conhecidas como micelas poliméricas. Estas estruturas têm um núcleo hidrófobo interior rodeado por uma camada hidrófila. O núcleo hidrofóbico tem a capacidade para incorporar drogas hidrofóbicas, quer por armadilha física através de interacções hidrofóbicas ou por conjugação química sobre a espinha dorsal do polímero. 1 Muitas vantagens existem para a utilização desses copolímeros em bloco, para formar micelas para entrega da droga. Estes incluem incorporação de fármacos fracamente solúveis, melhorar a farmacocinética dos fármacos incorporados, e a biocompatibilidade e / ou a biodegradabilidade dos polímeros torna uma alternativa segura para solubilizadores convencionais. 2 Outra vantagem do uso de micelas poliméricas é o seu tamanho de partícula coloidal, entre 15- 150 nm 3, tornando-os atraentes para paentrega renteral. Por conseguinte, ao longo dos últimos 20 anos, surgiram micelas poliméricas como sistemas de distribuição de drogas viáveis para fármacos pouco solúveis em água, especialmente para a terapia do cancro 3,4.
Actualmente existem cinco formulações micelares poliméricos para a terapia do cancro em fase de ensaios clínicos. 4 Quatro das micelas em ensaios clínicos são os copolímeros dibloco baseados em PEG enquanto que a última é um copolímero de tribloco de óxido de polietileno contendo. O tamanho destas micelas variou de 20 nm a 85 nm. A vantagem da utilização de polímeros à base de PEG é a sua biocompatibilidade e, dependendo do segundo bloco também pode ser biodegradável. Recentemente, os sistemas de administração de fármacos à base nova no bloco polyethyleneglycol- ácido -polylactic (PEG-b–PLA) micelas poliméricas têm sido desenvolvidos para a entrega simultânea de vários fármacos anti-cancerígenos. As micelas de PEG-PLA B- são ambos biocompatível e biodegradável. Estes fármacos múltiplos micelas carregadas têm mostrado comoynergistic inibição de diferentes cancros em modelos in vitro e in vivo 2,5,6 e inserem-se no paradigma actual de utilização de vários fármacos em quimioterapia para prevenir a resistência e diminuir a toxicidade. Portanto, há uma grande quantidade de interesse em preparar e caracterizar esses sistemas de entrega de drogas micelares para uso no cancro e outros estados de doença.
No trabalho abaixo nós esboçamos um processo passo-a-passo pelo qual tais micelas podem ser preparados e caracterizados antes de avaliá-los em estados de doença de interesse. Para os fins deste trabalho dois agentes anti-cancro fracamente solúveis, docetaxel (DTX) e everolimus (EVR) ter sido escolhido. Ambos DTX e EVR são compostos pouco solúveis em água com solubilidades intrínsecas de água em 1,9 e 9,6 ng / ml, respectivamente. 7,8 Duas PEG polímeros b -PLA com diferentes pesos moleculares foram utilizados neste protocolo como os blocos de construção para a polimérica formulados micelas,estes polímeros são PEG 2000 – b -PLA 1800 (3800 Da) e PEG 4000 – b -PLA 2200 (6200 Da). PEG micelas b -PLA pode, portanto, fornecer uma plataforma única como um nanocarrier para DTX e EVR individualmente e em combinação. Os reagentes necessários / Materiais e equipamentos necessários para preparar e caracterizar estas micelas estão listadas na Tabela 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 |
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