Forschungsartikel

Mit Hydroxyurea beladene nanostrukturierte Lipidträger zur Verbesserung der In-vitro-Zytotoxizität und Wirkstoffabgabe

18 Aufrufe

⸱

DOI:

10.3791/73012

⸱

22. September 2026

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Pharmaceutics, College of Pharmacy, Jazan University, 2School of Health Sciences, University of Petroleum and Energy Studies, 3Center for Global Health Research, Saveetha Medical College, and Hospitals, Saveetha Institute of Medical and Technical Sciences, Saveetha University

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Diese Studie entwickelte hydroxyharnstoffhaltige nanostrukturierte Lipidträgersysteme (NLCs) und evaluierte deren Eigenschaften sowie ihre Antikrebswirkung in vitro. NX-ST wies einen hohen Einschlusswirkungsgrad, kontrollierte Freisetzung und eine stärkere Zytotoxizität gegenüber MCF-7-Zellen (IC₅₀ = 225 µg/mL) im Vergleich zu freiem Hydroxyharnstoff (IC₅₀ = 722,57 µg/mL) auf.

Zusammenfassung

Hydroxyharnstoff (HU) ist ein etabliertes Antikrebsmedikament zur Behandlung der chronischen myeloischen Leukämie, dessen therapeutische Wirksamkeit jedoch durch schnelle Eliminierung, variable Bioverfügbarkeit und dosisabhängige Toxizität begrenzt ist. Diese Studie hatte zum Ziel, die HU-Abgabe durch die Entwicklung von mit Hydroxyharnstoff beladenen nanostrukturierten Lipidträgern (NLCs) unter Verwendung verschiedener Tensidkombinationen zu verbessern. Drei Formulierungen, darunter NX-ST (Tween 80–SDS), NX-CT (Cremophor EL–Tween 80) und NX-CS (Cremophor EL–SDS), wurden hergestellt und hinsichtlich Partikelgröße, Polydispersitätsindex (PDI), Zetapotential, Einschlusswirkungsgrad (EE) und zytotoxische Aktivität evaluiert. Die Formulierungen wiesen nanoskalige Partikelgrößen (67,377 bis 110 nm), akzeptable PDI-Werte (<0,35), hohes Zetapotential (-30,033 bis -46,433 mV) und guten Einschlusswirkungsgrad (78,189 bis 86,626 %) auf, was auf stabile Formulierungen hindeutet. Das Freisetzungsprofil zeigte einen annähernd linearen Anstieg im Zeitraum von 0,5 bis 6 h, gefolgt von einer Platteau-Phase. Zytotoxizitätsstudien zeigten eine verbesserte Antikrebswirkung im Vergleich zu freiem HU (IC₅₀ = 722,57 µg/mL). Die Formulierung NX-ST wies die höchste Zytotoxizität auf (IC₅₀ = 225 ± 21,47 µg/mL), was mit einer verbesserten Arzneimittelabgabe übereinstimmt; der Beitrag einer verbesserten zellulären Aufnahme wird abgeleitet, jedoch in dieser Studie nicht direkt gemessen. Die untersuchten NLC-Formulierungen, insbesondere NX-ST, verbesserten die therapeutische Leistung von HU wirksam durch erhöhte Stabilität, Abgabeeffizienz und Antikrebsaktivität.

Einleitung

Krebs bleibt weltweit eine der häufigsten Todesursachen, wobei im Jahr 2022 nahezu 20 Millionen Neuerkrankungen und 9,7 Millionen krebsbedingte Todesfälle verzeichnet wurden. Bis zum Jahr 2040 werden diese Zahlen voraussichtlich deutlich ansteigen und jährlich 29,9 Millionen Neuerkrankungen sowie 15,3 Millionen krebsbedingte Todesfälle erreichen1,2. Die meisten derzeitigen Anti-Krebs-Medikamentenregime basieren auf hochtoxischen Verbindungen, deren systemische Toxizität jedoch die therapeutischen Konzentrationen begrenzt, die das Tumorgewebe effektiv erreichen3. Um diese Herausforderung zu bewältigen, erforschen Wissenschaftler neuartige Arzneimittelabgabesysteme, um die gezielte Anreicherung im Tumor zu verbessern und den therapeutischen Index der Chemotherapie zu erhöhen.

Ein entscheidender Bereich der Onkologieforschung ist die Entwicklung fortschrittlicher Arzneimittelabgabesysteme, um die therapeutische Wirksamkeit zu verbessern und gleichzeitig die Nebenwirkungen von Antikrebsmitteln zu minimieren. Hydroxyharnstoff (HU), ein etablierter chemotherapeutischer und antineoplastischer Wirkstoff, stellt aufgrund seiner Fähigkeit, die Produktion von fetalem Hämoglobin zu erhöhen und die DNA-Synthese durch gezielte Hemmung der Ribonukleotidreduktase zu inhibieren, eine wichtige Säule in der Behandlung der Sichelzellenanämie, der chronischen myeloischen Leukämie und bestimmter solider Tumore dar4,5. Trotz seiner klinischen Wirksamkeit wird das therapeutische Potenzial von HU durch Herausforderungen wie einen schnellen Clearance, variable Bioverfügbarkeit und einen engen therapeutischen Index beeinträchtigt, was häufig zu variablen pharmakokinetischen Profilen und dosisabhängigen Toxizitäten führt, einschließlich Myelosuppression, gastrointestinale Störungen und potenzielle sekundäre Malignome6,7. Um diese Einschränkungen zu überwinden, haben sich fortschrittliche Arzneimittelabgabesysteme, darunter nanostrukturierte Lipidträger (NLCs), als vielversprechende Strategien herauskristallisiert, um die Stabilität, Löslichkeit und kontrollierte Freisetzung von Hydroxyharnstoff zu verbessern und dadurch sein Sicherheits- und Wirksamkeitsprofil zu optimieren8.

NLCs sind eine Art lipidbasierter Nanopartikel, die gegenüber herkömmlichen Arzneimittelabgabesystemen mehrere Vorteile bieten. Sie bestehen aus einer durch Tenside stabilisierten festen Lipidmatrix und können sowohl hydrophile als auch lipophile Wirkstoffe einschließen. Diese einzigartige Struktur ermöglicht eine verbesserte Arzneimittelbeladungskapazität, kontrollierte Freisetzung und erhöhte Stabilität9,10. Die Herstellung von NLCs umfasst typischerweise Verfahren wie Hochdruckhomogenisierung und Ultraschallbehandlung, die die Bildung von Nanopartikeln mit enger Größenverteilung und hoher Einschlusswirkung fördern11,12. Die Einschließung des Wirkstoffs in NLCs verbessert nicht nur dessen Löslichkeit und Stabilität, sondern ermöglicht auch eine gezielte Abgabe an Krebszellen, wodurch Nebenwirkungen an nicht betroffenen Zielstrukturen minimiert werden. Neuere Studien haben das Potenzial wirkstoffbeladener NLCs gezeigt, den therapeutischen Index und die Freisetzungsprofile des Arzneimittels über längere Zeit zu verbessern13,9. Dieser Mechanismus der kontrollierten Freisetzung ist entscheidend, um über längere Zeiträume therapeutische Wirkstoffkonzentrationen aufrechtzuerhalten, wodurch die Applikationshäufigkeit verringert und die Patientencompliance verbessert wird14. Untersuchungen haben gezeigt, dass NLCs, die mit Antikrebsmitteln wie Gefitinib15, Capecitabin16 und Imatinib14 beladen sind, die Wirksamkeit des Wirkstoffs erheblich steigern, indem sie die zelluläre Aufnahme und Anreicherung in Krebszellen verbessern. So zeigten beispielsweise mit Gefitinib beladene NLCs eine um den Faktor 4,5 erhöhte Zytotoxizität gegenüber Krebszellen im Vergleich zum freien Wirkstoff, was das Potenzial von NLCs unterstreicht, den therapeutischen Index von Tyrosinkinaseinhibitoren zu verbessern, die zur Behandlung von nicht-kleinzelligem Lungenkrebs und kolorektalem Karzinom eingesetzt werden. Ebenso verbessern mit Capecitabin beladene NLCs die Stabilität des Wirkstoffs und eine kontrollierte Freisetzung, was entscheidend ist, um therapeutische Konzentrationen aufrechtzuerhalten und die systemische Toxizität zu verringern. Auch mit Imatinib beladene NLCs profitieren von einer verbesserten gezielten Abgabe, wodurch unerwünschte Wirkungen reduziert und die Behandlungsergebnisse bei chronischer myeloischer Leukämie verbessert werden. Diese Eigenschaften machen NLCs zu vielversprechenden Kandidaten für klinische Studien und potenzielle Anwendungen in der personalisierten Medizin durch Anpassung der Therapien an individuelle Patientenprofile. Die Stabilitätsbewertung wirkstoffbeladener NLCs ist ein weiterer wichtiger Aspekt, der ihre klinische Anwendbarkeit beeinflusst. Stabilitätsuntersuchungen umfassen häufig die Exposition der Formulierungen unter verschiedenen Umweltbedingungen, um ihre physikalische Integrität über die Zeit zu bewerten.

Beschleunigte Stabilitätsprüfungen haben gezeigt, dass diese NLCs über längere Zeiträume hinweg ihre strukturelle Integrität und Arzneimittelmenge beibehalten, was ihr Potenzial für die Langzeitlagerung und -anwendung unterstreicht4,17.

Trotz dieser Vorteile beeinflusst die Auswahl von Tensiden maßgeblich die physikochemischen Eigenschaften und die Leistungsfähigkeit von nanostrukturierten Lipidträgern (NLCs). Lipid-Tensid-Systeme spielen eine wichtige Rolle bei der Verbesserung der Stabilität von Nanopartikeln, der Arzneimittelin-kapselung und der Bioverfügbarkeit18,19,20. Allerdings wurden bisher nur begrenzt Untersuchungen durchgeführt, wie unterschiedliche Tensidkombinationen die physikochemischen Eigenschaften und die zytotoxische Aktivität von mit Hydroxyharnstoff beladenen NLCs beeinflussen. Daher wurde die vorliegende Studie durchgeführt, um mit Hydroxyharnstoff beladene NLCs (NANOXURIA) unter Verwendung verschiedener Tensidsysteme herzustellen und systematisch zu bewerten, wie diese Variationen die physikochemische Stabilität, das Lagerverhalten und die Antikrebsaktivität beeinflussen. Durch die Herstellung eines klaren Zusammenhangs zwischen Formulierungsdesign und therapeutischer Wirkung zielt diese Arbeit darauf ab, ein wirksames, auf Nanoträgern basierendes dispergiertes System (kolloidale Dispersion) bereitzustellen, um Formulierungen von mit Hydroxyharnstoff beladenen NLCs zu charakterisieren und deren in-vitro-Arzneimittelfreisetzung, Zytotoxizität und kurzfristige Lagerstabilität zu bewerten, wodurch grundlegende physikochemische und in-vitro-Leistungsdaten generiert werden, die die zukünftige Entwicklung von HU-Abgabesystemen unterstützen, ohne das Arzneimittelmolekül selbst zu verändern.

Protokoll

Diese Studie umfasste keine menschlichen Versuchspersonen, menschlich gewonnene Gewebe oder lebende Tiere. Alle biologischen Untersuchungen wurden in vitro unter Verwendung der kommerziell erhältlichen humanen Brustkrebszelllinie MCF-7 durchgeführt, die von der American Type Culture Collection (ATCC) bezogen wurde. Daher war eine Genehmigung durch einen Institutional Review Board (IRB) oder eine Ethikkommission für diese Arbeit nicht erforderlich.

Materialien

Hydroxyharnstoff (HU) (Test ≥99 %), Natriumlaurylsulfat (SDS) (anionisch, Test 90 %), Tween-80 (T80) (nichtionisch, Ölsäure ≥58 %), Cremophor EL (nichtionisch, aus Rizinusöl hergestellt, Test ≥98 %), Stearinsäure (Test 95–106 %) und Sesamöl wurden ohne weitere Reinigung verwendet. Alle übrigen verwendeten Chemikalien und Reagenzien waren von analytischer Reinheit. Vollständige Angaben zu Lieferanten und Katalognummern für alle Materialien und Geräte finden sich in der Tabelle der Materialien.

Herstellung von Hydroxyharnstoff-beladenen NLCs (NANOXURIA)

Die Herstellung von NANOXURIA umfasst drei Schritte: die Herstellung der Lipidphase, die Einbindung des Wirkstoffs und die Herstellung der wässrigen Phase. Die Lipidphase wurde als Schmelze aus einer Mischung von Stearinsäure (500 mg) und Sesamöl (250 µl) gewonnen. Die Schmelze wurde in einem Becher auf einem Heizblock hergestellt. Die genau abgewogene Menge an HU (150 mg) wurde mit der Lipidphase vermischt. Die wässrige Phase wurde durch Auflösen von Tensiden (Tabelle 1) in Wasser (Millipore) (25 mL) hergestellt. Die Tensidlösung wurde auf die gleiche Temperatur wie die Lipidphase (70 °C) erhitzt, um eine vorzeitige Erstarrung zu vermeiden. Die heiße wässrige Phase wurde unter Rühren allmählich zur geschmolzenen Lipidphase gegeben, wobei mit einem Homogenisator mit hoher Geschwindigkeit gerührt wurde. Das Gemisch wurde 20 Minuten lang mit hoher Geschwindigkeit (6.000 U/min) homogenisiert, um eine stabile heiße Emulsion zu erzeugen. Die heiße Emulsion wurde unter kontinuierlichem Rühren auf Raumtemperatur abgekühlt. Während der Abkühlung erstarrt die Lipidphase und bildet die NLCs. Die hergestellten mit HU beladenen NLCs wurden zur weiteren Charakterisierung und Anwendung aufbewahrt.

Charakterisierung und Bewertung

Korngröße, Zeta-Potential (ZP) und Polydispersitätsindex (PDI)

Die Partikelgrößenanalyse und der Polydispersitätsindex (PDI) von NANOXURIA wurden mit einem Zetasizer Nano ZS90 bestimmt. Dieses Gerät arbeitet nach dem Prinzip der dynamischen Lichtstreuung (DLS), bei dem die Brownsche Bewegung von Partikeln in einer Suspension gemessen und über die Stokes-Einstein-Gleichung mit ihrem hydrodynamischen Durchmesser verknüpft wird. Zusätzlich zu Größe und PDI wurde die Oberflächenladung von NANOXURIA durch Messung des Zetapotentials (ZP) mit demselben Gerät ermittelt. Das Zetapotential wurde mittels elektrophoretischer Lichtstreuung (ELS) bestimmt, bei der die Geschwindigkeit der Partikel in einem angelegten elektrischen Feld analysiert wird, um ihre Oberflächenladung zu berechnen. Dieser Parameter ist entscheidend für die Beurteilung der kolloidalen Stabilität von NANOXURIA. Die Messungen wurden unter kontrollierten Bedingungen durchgeführt, wobei die verdünnten Proben in Küvetten gegeben wurden, um die Verträglichkeit mit den optischen und elektrischen Anforderungen des Geräts sicherzustellen. Um die Robustheit und Reproduzierbarkeit der Ergebnisse zu verbessern, wurden alle Messungen im Dreifachansatz durchgeführt.

Morphologie

Die Morphologie von NANOXURIA wurde mit einem Elektronenmikroskop untersucht, das sowohl im Transmission- als auch im Rastemodus betrieben wurde. Mittels Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) wurden die innere Struktur und die Partikelform analysiert, während die Feldemissions-Rasterelektronenmikroskopie (FE-SEM) wurde zur Untersuchung der Oberflächenmorphologie und Partikelverteilung eingesetzt. Die Proben wurden entsprechend vorbereitet und bei geeigneten Beschleunigungsspannungen analysiert, um hochauflösende Bilder zu erhalten. Zur Probenvorbereitung wurden NANOXURIA-Dispersionen mit gereinigtem Wasser verdünnt; für die TEM wurde ein Tropfen der verdünnten Dispersion auf ein mit Kohlenstoff beschichtetes Kupfergitter gegeben, überschüssige Flüssigkeit abgezwickt und der Film bei Raumtemperatur luftgetrocknet, bevor die Aufnahme unter Hochvakuum bei einer Beschleunigungsspannung von 60–80 kV erfolgte. Für die FE-SEM-Analyse wurde ein Tropfen der verdünnten Dispersion auf einen Aluminium-Stub aufgebracht, luftgetrocknet und vor der Bildaufnahme bei 1–3 kV mit einer dünnen leitfähigen Schicht aufgedampft. Repräsentative Mikroaufnahmen wurden bei verschiedenen Vergrößerungen aufgenommen.

Analysen zur Einschlusswirkung von NANOXURIA-Formulierungen

Die Einschlusswirkung (EE) von NANOXURIA wurde mittels der Ultrafiltrations-Zentrifugations-Technik mit einem Amicon Ultra-2 mL Zentrifugalfilter (3 kDa MWCO) bewertet. Diese Methode trennte nicht eingekapseltes HU (ca. 6 mg in 1 mL NANOXURIA) von der verkapselten Fraktion durch Zentrifugation bei 4.000 × g für 20 min bei 25 °C, um eine effektive Isolierung sicherzustellen. Der Filtrat, der freies HU enthielt, wurde mit gereinigtem Wasser verdünnt und mittels eines UV-sichtbaren Spektrophotometers bei 213 nm analysiert, um die Menge des nicht eingekapselten Wirkstoffs zu quantifizieren, wobei eine Kalibrierkurve auf Basis des Beer-Lambertschen Gesetzes verwendet wurde. Die % EE wurde wie folgt berechnet:

figure-protocol-1

In-vitro-Freisetzungsstudie

Das In-vitro-Freisetzungsprofil von HU aus NANOXURIA wurde mit der Dialysebeutel-Diffusionsmethode untersucht, einer weit verbreiteten Methode zur Beurteilung der kontrollierten Arzneimittelfreisetzung. Dialysebeutel (12–14 kDa MWCO) wurden zur Sicherstellung einer ausreichenden Hydratation und zum Entfernen von Konservierungsmitteln 12 Stunden lang in destilliertem Wasser vorbehandelt. Ein Ende des Dialysebeutels wurde sicher verschlossen und 2 mL der NANOXURIA-Formulierung, entsprechend 12 mg HU, vorsichtig in den Beutel eingefüllt. Das andere Ende wurde anschließend straff verknotet, um ein Auslaufen zu verhindern. Der Dialysebeutel wurde in einen Becher mit Wasser (50 mL) als Freisetzungsmedium getaucht. Die Versuchsanordnung wurde bei 37 ± 0,5 °C gehalten, um die Körpertemperatur zu simulieren, und mit einem magnetischen Rührer bei 50 U/min gerührt, um eine gleichmäßige Durchmischung zu gewährleisten und Randfilm-Effekte zu minimieren. Zu vorbestimmten Zeitpunkten (0,5, 1, 2, 4, 6, 12 und 24 h) wurden jeweils 2 mL Probenahmen aus dem Freisetzungsmedium entnommen und unmittelbar durch ein gleich großes Volumen frischen, vorgewärmten Wassers ersetzt, um die Sink-Bedingungen aufrechtzuerhalten. Die gesammelten Proben wurden durch einen 0,45 µm-Spritzenfilter filtriert, um Partikel zu entfernen und die Probe für die Analyse klar zu machen. Der Membranfilter hält Partikel zurück, während gelöstes HU passieren kann. Da HU frei wasserlöslich ist, blieb das freie Arzneimittel im Filtrat, wodurch sichergestellt wurde, dass das Zurückgehaltene Partikel und nicht freies Arzneimittel darstellte. Die filtrierten Proben wurden anschließend auf ihren HU-Gehalt mittels eines UV-Vis-Spektrophotometers bei einer Wellenlänge von 213 nm analysiert, die der maximalen Absorption von HU (λmax) entspricht. Zur genauen Quantifizierung der HU-Konzentrationen wurde eine Kalibrierkurve erstellt.

Zellkultur

Die Studie wurde unter Verwendung der metastasierenden menschlichen Brustkrebszelllinie MCF-7 durchgeführt, die von der American Type Culture Collection (ATCC) bezogen wurde. Die Zellen wurden in RPMI 1640-Medium kultiviert, das mit 10 % fetalem Kälberserum (FBS) zur Unterstützung des Zellwachstums und der Zellviabilität sowie mit 1 % Penicillin-Streptomycin-Lösung zur Verhinderung mikrobieller Kontamination während der Kultivierung ergänzt wurde. Anschließend wurden die Zellen unter standardmäßigen physiologischen Bedingungen bei 37 °C in einem befeuchteten CO₂-Inkubator inkubiert, wobei das Kulturmedium einen pH-Wert von 7,4 beibehielt. Diese Bedingungen wurden gewählt, um ein optimales Zellwachstum, eine maximale Proliferation und eine hohe experimentelle Zuverlässigkeit während der Zytotoxizitätsstudien sicherzustellen.

Test zur Zellviabilität (MTT)

Der MTT-Assay wurde durchgeführt, um die zelltötende Wirkung verschiedener NANOXURIA-Formulierungen zu bewerten16,21. Kurz gesagt, wurden MCF-7-Zellen in 96-Well-Platten mit einer Dichte von 1 × 104 Zellen/mL ausgesät und für 24 h in einem CO₂-Inkubator inkubiert, um eine ausreichende Zelladhäsion und -vermehrung zu gewährleisten. Nicht behandelte Zellen dienten als negativer Kontrollansatz, während Wells, die ausschließlich Kulturmedium enthielten, als Leerwerte (Blank-Kontrollen) verwendet wurden. Nach der Inkubation wurde das Kulturmedium durch frisches Medium ersetzt, das unterschiedliche Konzentrationen der Testformulierungen bis zu 200 µg/mL enthielt. Die behandelten Platten wurden anschließend weitere 72 h unter standardisierten Kulturbedingungen inkubiert. Nach der Behandlung wurden 20 µL MTT-Reagenz (5 mg/mL) zu jedem Well hinzugefügt und für zusätzliche 4 h inkubiert, um die Bildung intrazellulärer Formazankristalle in metabolisch aktiven Zellen zu ermöglichen. Danach wurden 100 µL Dimethylsulfoxid (DMSO) zugegeben, um die Kristalle aufzulösen und eine violette Lösung zu erhalten. Die Extinktion wurde bei 570 nm mittels eines Mikroplatten-Readers (SpectroStar Nano) gemessen. Die Zellviabilität (%) wurde relativ zur unbehandelten Kontrollgruppe anhand der gemessenen Absorptionswerte berechnet.

figure-protocol-2

Stabilitätsstudie

Die Stabilität von NANOXURIA wurde systematisch über einen Zeitraum von 3 Monaten unter kontrollierten Lagerbedingungen untersucht, um ihre Eignung für die Langzeitanwendung zu bewerten. Jede NANOXURIA-Formulierung wurde in luftdicht verschlossene, braune Glasbehälter portioniert, um die Exposition gegenüber Licht und Feuchtigkeit zu minimieren. Die Behälter wurden bei konstanter Raumtemperatur von 25 ± 2 °C sowie bei gekühlter Temperatur von 4 ± 2 °C gelagert. Die Proben wurden in vordefinierten Intervallen (1, 2 und 3 Monate) hinsichtlich ihrer physikalischen und physikochemischen Stabilität periodisch untersucht. Eine Basislinienmessung wurde unmittelbar nach der Herstellung und vor der Lagerung durchgeführt und als 0 Monate (Anfangswert) festgelegt. Die physikalischen Bewertungen umfassten eine visuelle Inspektion auf Veränderungen im Aussehen, einschließlich Anzeichen von Agglomeration, Sedimentation, Phasentrennung, Farbveränderungen (z. B. von leicht gelblich nach gelb), Konsistenzänderungen (z. B. Viskosität oder Textur) sowie Geruch (z. B. Ranzigkeit infolge von Lipidoxidation). Zur Beurteilung der physikochemischen Stabilität wurden wichtige Charakterisierungsparameter gemessen, darunter Partikelgröße, Polydispersitätsindex (PDI) und Zetapotential (ZP).

Statistische Analyse

In dieser Studie werden alle experimentellen Ergebnisse als Mittelwerte ± Standardabweichung (SD) (n = 3) angegeben, um die zentrale Tendenz und die Variabilität der Daten widerzuspiegeln. Zur Auswertung der Formulierung wurden statistische Analysen mithilfe eines gepaarten t-Tests durchgeführt, und Unterschiede zwischen den Formulierungen wurden mittels einfaktorieller Varianzanalyse (ANOVA) gefolgt von Tukeys Test für multiple Vergleiche bewertet. Ein p-Wert < 0,05 galt als statistisch signifikant. Die statistischen Analysen wurden mit GraphPad Prism Version 10 durchgeführt.

Ergebnisse

Physikochemische Eigenschaften

Die physikochemischen Eigenschaften der NANOXURIA-Formulierungen, einschließlich Partikelgröße, Polydispersitätsindex (PDI), Zetapotential (ZP), Morphologie und Einschlusswirkungsgrad (EE), sind in Tabelle 2 dargestellt. Die morphologische Beurteilung mittels TEM und REM, ergänzt durch Partikelgrößen- und Zetapotentialverteilungsdiagramme, ist in Abbildungen 1, 2 und 3 dargestellt. Ein Vergleich des PDI für verschiedene Tensidkombinationen ist in Abbildung 4 dargestellt.

Freisetzungsstudie

Die In-vitro-Freisetzungsstudie von NANOXURIA-Formulierungen wurde durchgeführt, um zu bewerten, wie Formulierungsunterschiede das Freisetzungsprofil des Wirkstoffs über 24 Stunden beeinflussen (Abbildung 5). NX-CS wies die schnellste Freisetzung auf, die bei 55,90 % nach 0,5 h begann und nach 24 h 104,05 % erreichte (Werte >100 % könnten experimentelle Variabilität oder eine vollständige Freisetzung mit leichter Überschätzung widerspiegeln). Das Freisetzungsprofil zeigte einen nahezu linearen Anstieg von 0,5 bis 6 h, gefolgt von einer Plateaubildung. NX-CT zeigte die langsamste und am stärksten kontrollierte Freisetzung, die bei 46,18 % nach 0,5 h begann und nach 24 h 82,99 % erreichte, mit einem Plateau zwischen 2–12 h (54,51 % bis 59,38 %), gefolgt von einem späteren Anstieg. NX-ST wies ein intermediäres Freisetzungsprofil auf, das bei 54,05 % nach 0,5 h begann, nach 12 h einen Höchstwert von 90,63 % erreichte und bis 24 h leicht auf 86,23 % abfiel. Insgesamt folgte die kumulative Freisetzung der Reihenfolge: NX-CS > NX-ST > NX-CT. NX-CS und NX-ST zeigten eine stärkere anfängliche Burst-Freisetzung, während NX-CT eine verzögerte Freisetzung aufwies. Die Freisetzungskinetik deutete auf eine schnelle Freisetzung für NX-CS, eine kontinuierliche Freisetzung für NX-CT und eine zweiphasige Freisetzung für NX-ST hin.

Zytotoxizitäts-Assay

Die in vitro zytotoxische Wirkung von NANOXURIA Formulierungen wurden an MCF-7-Brustkrebszellen mittels des MTT-Assays evaluiert, mit Tabelle 3 im Detail beschreiben die IC₅₀ Werte. NX-ST wies die höchste Zytotoxizität auf, mit einer geschätzten IC₅₀ von 225 ± 21.47 µg/mL (extrapoliert), was auf eine überlegene Antikrebsaktivität hinweist. Im Gegensatz dazu zeigten NX-CS und NX-CT eine geringere Zytotoxizität mit IC₅₀ Werte, die überschreiten 300 µg/mL. Freies Hydroxyharnstoff (HU) zeigte die geringste Zytotoxizität mit einer IC₅₀ von 722.57 µg/mL. Da die IC₅₀ Werte für NX-CS und NX-CT wurden nur als überschreitend angegeben 300 µg/mL, ihre Zytotoxizität untereinander und im Vergleich zu freiem HU (722.57 µg/mL) können anhand der vorliegenden Daten nicht festgestellt werden; lediglich NX-ST konnte eindeutig als zytotoxischer als freies HU eingestuft werden. Diese Ergebnisse zeigen, dass NLC-Formulierungen die Antitumoraktivität von HU im Vergleich zum freien Wirkstoff signifikant verbessern.

Statistische Korrelation zwischen physikochemischen Parametern und Zytotoxizität

Alle untersuchten Parameter sind miteinander korreliert und in Abbildung 6 dargestellt. Statistische Analysen ergaben signifikante Unterschiede zwischen den HU-beladenen NLCs (NX-ST, NX-CT, NX-CS) hinsichtlich Zetapotential, Einschlusswirkungsgrad (EE) und Zytotoxizität (IC₅₀) [F(2,12) = 6,45, p = 0,014], jedoch nicht hinsichtlich Partikelgröße oder PDI [F(2,12) = 1,27, p = 0,31]. NX-ST wies eine optimale Zytotoxizität bei moderatem EE auf, während NX-CS und NX-CT einen höheren EE, aber geringere Zytotoxizität zeigten. IC50-Werte, die oberhalb der oberen Grenze des getesteten Konzentrationsbereichs lagen (>300 µg/mL), wurden für die explorative Korrelationsanalyse mit 300 µg/mL angesetzt. Die explorative Spearman-Korrelationsanalyse zeigte eine positive Assoziation zwischen Zetapotential und IC₅₀ (ρ = 0,866, p = 0,333). Somit zeigten Formulierungen mit weniger negativem Zetapotential tendenziell höhere IC₅₀-Werte, während die stärker negativ geladene NX-ST-Formulierung eine größere zytotoxische Aktivität aufwies.

Stabilitätsstudie

Stabilität der Partikelgröße

Bei 25 °C nahm die Partikelgröße aller NANOXURIA-Formulierungen über den dreimonatigen Lagerungszeitraum hinweg zu und zeigte dabei unterschiedliche Trends (Abbildung 7). NX-ST, 110 nm (1 Monat), blieb während der ersten beiden Monate relativ stabil (106,4 nm), stieg jedoch im dritten Monat auf 150,6 nm an. NX-CT, ausgehend von 91,9 nm, zeigte innerhalb von zwei Monaten einen allmählichen Anstieg auf 102,2 nm, gefolgt von einem starken Anstieg auf 168,3 nm nach drei Monaten. NX-CS wies die stärkste Veränderung auf und stieg von anfänglich 67,3 nm auf 171,06 nm im dritten Monat an. Insgesamt zeigten alle Formulierungen bei 25 °C eine Zunahme der Partikelgröße, wobei das Ausmaß der Zunahme folgender Reihenfolge folgte: NX-CS > NX-CT > NX-ST.

Bei 4 °C zeigten die NANOXURIA-Formulierungen im Vergleich zu 25 °C eine verbesserte Stabilität, mit geringeren Zunahmen der Partikelgröße über den dreimonatigen Lagerungszeitraum (Abbildung 7). NX-ST behielt eine relative Stabilität bei, mit Partikelgrößen von 110 nm nach einem Monat, 102 nm nach zwei Monaten und 120,96 nm nach drei Monaten. NX-CT wies einen allmählichen Anstieg der Partikelgröße von 91,9 nm nach einem Monat auf 116,7 nm nach zwei Monaten und 128,5 nm nach drei Monaten auf. NX-CS zeigte die geringste Variation, wobei die Partikelgröße von anfänglich 67,3 nm auf 74,75 nm nach zwei Monaten und 89,3 nm nach drei Monaten anstieg. Insgesamt folgte das Wachstum der Partikelgröße bei 4 °C der Tendenz: NX-CT > NX-ST > NX-CS, was auf eine verbesserte Stabilität unter gekühlten Bedingungen hinweist.

Stabilität von PDI

Bei 25 °C zeigten die PDI-Werte der NANOXURIA-Formulierungen über den dreimonatigen Lagerungszeitraum unterschiedliche Trends (Abbildung 8). NX-ST wies während der gesamten Studie relativ stabile PDI-Werte auf, was auf eine gleichbleibende Partikelgrößenverteilung hinweist. Bei NX-CT stieg der PDI im zweiten Monat (0,342) an, nahm danach jedoch im dritten Monat auf 0,248 ab. NX-CS zeigte einen progressiven Anstieg des PDI im Zeitverlauf, was auf einen allmählichen Verlust der Gleichförmigkeit der Partikelgröße hindeutet. Insgesamt zeigte NX-ST die stabilste Verteilung, NX-CT zeigte eine vorübergehende Variabilität und NX-CS wies eine zunehmende Heterogenität auf.

Bei 4 °C zeigten die PDI-Werte der NANOXURIA-Formulierungen über den dreimonatigen Lagerungszeitraum unterschiedliche Trends (Abbildung 8). NX-ST wies relativ stabile PDI-Werte auf, die von 0,347 nach einem Monat auf 0,269 nach zwei Monaten sanken, gefolgt von einem leichten Anstieg auf 0,349 nach drei Monaten. NX-CT zeigte einen kontinuierlichen Anstieg des PDI-Werts von 0,221 nach einem Monat auf 0,331 nach drei Monaten, was auf einen allmählichen Verlust der Partikeluniformität hindeutet. Auch NX-CS zeigte im Zeitverlauf einen Anstieg des PDI-Werts, was auf eine verminderte Homogenität hinweist. Insgesamt behielt NX-ST die stabilste Verteilung bei, während NX-CT und NX-CS eine zunehmende Heterogenität aufwiesen.

Stabilität des Zeta-Potentials

Bei 25 °C zeigten die Zeta-Potentiale (ZP) der NANOXURIA-Formulierungen über den Zeitraum von drei Monaten Lagerung unterschiedliche Trends (Abbildung 9). NX-ST wies ein anfängliches ZP von −46,43 mV nach einem Monat auf, das nach zwei Monaten auf −39,37 mV abnahm und im dritten Monat auf −52,33 mV anstieg. NX-CT zeigte eine allmähliche Zunahme der Negativität, die sich von −30,76 mV nach einem Monat über −35,66 mV nach zwei Monaten auf −37,13 mV nach drei Monaten erhöhte. NX-CS zeigte eine Zunahme der Negativität des ZP von anfänglich −30,03 mV auf −39,6 mV nach zwei Monaten und −52,47 mV nach drei Monaten. Insgesamt wiesen alle Formulierungen im Laufe der Zeit abnehmende ZP-Werte auf, wobei NX-ST und NX-CS größere Beträge als NX-CT aufwiesen.

Bei 4 °C zeigten die Zetapotentialwerte (ZP) der NANOXURIA-Formulierungen über den dreimonatigen Lagerungszeitraum hinweg deutliche Trends (Abbildung 9). NX-ST wies während der gesamten Studiendauer konstant hohe negative ZP-Werte auf. NX-CT zeigte einen allmählichen Anstieg der ZP-Negativität, beginnend bei −30,76 mV und wurde bis zum dritten Monat leicht negativer. NX-CS wies einen leichten Rückgang der ZP-Negativität auf, der von anfänglich −30,03 mV auf −28,8 mV nach drei Monaten sank.

Datenverfügbarkeit:

Die Daten, die die Ergebnisse dieser Studie unterstützen, sind innerhalb des Artikels verfügbar. Die während der vorliegenden Studie generierten und analysierten Rohdatensätze sind in der ergänzenden Datei verfügbar

figure-results-1
Abbildung 1: Morphologische und physikochemische Charakterisierung von NX-ST. (A) Rasterelektronenmikroskopie (REM)-Aufnahme. (B) Transmissionselektronenmikroskopie (TEM)-Aufnahme. (C) Partikelgrößenverteilung (108,3 nm; PDI = 0,336) (n = 1). (D) Zeta-Potential-Verteilung (−48,8 mV) (n = 1). Bitte klicken Sie hier, um eine vergrößerte Version dieser Abbildung anzusehen.

figure-results-2
Abbildung 2: Morphologische und physikochemische Charakterisierung von NX-CT. (A) REM-Bild. (B) TEM-Bild. (C) Partikelgrößenverteilung (91,87 nm; PDI = 0,235) (n = 1). (D) Zeta-Potential-Verteilung (−31,3 mV) (n = 1). Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzusehen.

figure-results-3
Abbildung 3: Morphologische und physikochemische Charakterisierung von NX-CS. (A) REM-Bild. (B) TEM-Bild. (C) Partikelgrößenverteilung (74,72 nm; PDI = 0,244) (n = 1). (D) Zeta-Potential-Verteilung (−36,8 mV) (n = 1). Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzusehen.

figure-results-4
Abbildung 4: Vergleich des PDI-Werts bei NANOXURIA-Formulierungen mit unterschiedlichen Tensidkombinationen. Die PDI-Werte sind für die Formulierungen NX-ST, NX-CT und NX-CS dargestellt. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzusehen.

figure-results-5
Abbildung 5: In-vitro-Freisetzung von Hydroxyharnstoff aus NANOXURIA-Formulierungen. Die kumulative Freisetzung von Hydroxyharnstoff aus NX-CS, NX-CT und NX-ST wird über einen Zeitraum von 24 h dargestellt. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzusehen.

figure-results-6
Abbildung 6: Vergleich physikochemischer Parameter und Zytotoxizität zwischen den NANOXURIA-Formulierungen. Radardiagramm zum Vergleich von Partikelgröße, PDI, Zetapotential (ZP), Einschlusswirkungsgrad (EE) und IC₅₀ für NX-ST, NX-CS und NX-CT. Klicken Sie bitte hier, um eine vergrößerte Version dieser Abbildung anzusehen.

figure-results-7
Abbildung 7: Einfluss von Lagertemperatur und Lagerdauer auf die Partikelgröße von NANOXURIA. (A) Partikelgröße während der Lagerung bei 25 °C. (B) Partikelgröße während der Lagerung bei 4 °C. (C) Vergleich der Partikelgröße zwischen 4 °C und 25 °C nach 2 und 3 Monaten. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzusehen.

figure-results-8
Abbildung 8: Einfluss der Lagerungstemperatur und -dauer auf den NANOXURIA-PDI. (A) PDI während der Lagerung bei 25 °C. (B) PDI während der Lagerung bei 4 °C. (C) Vergleich des PDI bei 4 °C und 25 °C nach 2 und 3 Monaten. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzusehen.

figure-results-9
Abbildung 9: Einfluss der Lagerungstemperatur und -dauer auf das Zetapotential von NANOXURIA. (A) Zetapotential während der Lagerung bei 25 °C. (B) Zetapotential während der Lagerung bei 4 °C. (C) Vergleich des Zetapotentials zwischen 4 °C und 25 °C nach 2 und 3 Monaten. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzusehen.

FormulierungenTween-80 (µL)*Natriumdodecylsulfat (SDS) (mg)Cremophor EL (µL)#
NX-ST50100-
NX-CT50-100
NX-CS-50100
Dichte (g/ml) = (1,07*, 1,05#)

Tabelle 1: Tensidzusammensetzung der NANOXURIA-Formulierungen. Mengen an Tween-80, Natriumdodecylsulfat (SDS) und Cremophor EL wurden zur Herstellung der Formulierungen NX-ST, NX-CT und NX-CS verwendet.

FormulierungenPartikelgröße (d.nm) (n = 3) (± SD)PDI (n = 3) (± SD)ZP (mV) (n = 3) (± SD) EE (%) (n = 3) (± SD)
NX-ST110 ± 1.9970.347 ± 0.011-46.433 ± 8.40478.189 ± 3.49
NX-CT91.947 ± 0.2150.221 ± 0.015-30.767 ± 0.47384.638 ± 5.0
NX-CS67.377 ± 7.1580.302 ± 0.091-30.033 ± 5.86286.626 ± 4.676

Tabelle 2: Physikochemische Charakterisierung der NANOXURIA-Formulierungen. Partikelgröße, Polydispersitätsindex (PDI), Zetapotential (ZP) und Einschlusswirkungsgrad (EE) von NX-ST, NX-CT und NX-CS bei 25 °C. Die Daten sind als Mittelwert ± SD angegeben (n = 3).

FormulierungenIC50 (µg/mL)IC50 (µM)
NX-ST225 ± 21,472960
NX-CS>300-
NX-CT>300-
HU722,579500

Tabelle 3: In-vitro-Zytotoxizität von NANOXURIA-Formulierungen und freier Hydroxyharnstoff. IC₅₀-Werte von NX-ST, NX-CS, NX-CT und freiem Hydroxyharnstoff (HU) gegenüber MCF-7-Zellen, angegeben in µg/mL und µM.

Zusatzdatei 1: Rohdaten und Berechnungen zur Charakterisierung von hydroxyharnstoffhaltigen nanostrukturierten Lipidträgern. Die Datei enthält die zugrundeliegenden experimentellen Daten und Berechnungen für die Formulierungen NX-ST, NX-CT und NX-CS, einschließlich Partikelgröße, Polydispersitätsindex, Zeta-Potential, Einschlusswirkungsgrad, Messungen zur Freisetzung des Wirkstoffs sowie Analysen zum Vergleich der Formulierungen.Bitte klicken Sie hier, um die Datei herunterzuladen.

Diskussion

Vorgeschlagener Ansatz und zentrale Ergebnisse

Die vorliegende Studie entwickelte NANOXURIA unter Verwendung eines Heißhomogenisierungsverfahrens. Als fettartige Komponente diente Stearinsäure, und die Herstellungstemperatur wurde bei etwa 70 °C gehalten, was nahe am Schmelzpunkt von Stearinsäure (~69,3 °C) liegt, um eine vollständige Schmelzung des Lipids und eine effiziente Homogenisierung sicherzustellen, gleichzeitig aber unnötige thermische Belastung von HU und den Tensiden zu minimieren22. Die Tensid-Systeme wurden basierend auf ihrem hydrophilen-lipophilen Gleichgewicht (HLB-Wert), ihrer Biokompatibilität und Eignung für die Herstellung von NLC ausgewählt. In vorläufigen Formulierungsversuchen wurden Tensidkonzentrationen ermittelt, die stabile Nanodispersionen mit geringer Partikelgröße und niedrigem PDI ergeben, wobei übermäßige Konzentrationen vermieden wurden, die die Stabilität oder Zytokompatibilität negativ beeinflussen könnten. Vor der Partikelgrößenanalyse wurden die Formulierungen angemessen mit hochreinem Wasser verdünnt, um Mehrfachstreuungseffekte zu minimieren, die eine genaue Bestimmung der Partikelgröße und Partikelgrößenverteilung beeinträchtigen können23.

Die drei Formulierungen NX-ST, NX-CT und NX-CS unterschieden sich hauptsächlich in ihrer Tensidzusammensetzung. NX-ST enthielt T80 und SDS, NX-CT enthielt Cremophor EL und T80, und NX-CS enthielt Cremophor EL und SDS. Diese Formulierungsstrategie ermöglichte die Bewertung der Auswirkungen nichtionischer und ionischer Tenside sowie deren Konzentrationen auf die physikochemischen Eigenschaften von HU-beladenen NLCs. Die Ergebnisse zeigten deutliche Unterschiede in Partikelgröße, PDI, ZP, EE, Freisetzungsverhalten des Wirkstoffs und Zytotoxizität zwischen den Formulierungen, was darauf hinweist, dass die Auswahl des Tensids ein wichtiger Faktor für die Leistungsfähigkeit der NLCs ist.

Die Partikelgröße unterschied sich signifikant zwischen den Formulierungen (p < 0,05), entsprechend der Reihenfolge NX-CS < NX-CT < NX-ST. Die Partikelgröße ist ein wichtiger Faktor für die Leistung von Nanotransportern, da kleinere Partikel eine größere Oberfläche bieten und die Dispersionsstabilität, zelluläre Wechselwirkungen, die biodistribution sowie das Freisetzungsverhalten von Wirkstoffen beeinflussen können.24,25NX-CS erzeugte die kleinsten Partikel, was möglicherweise mit der hohen Emulgierungseffizienz von Cremophor EL in Kombination mit der mäßigen Konzentration von SDS assoziiert ist. Cremophor EL kann die Bildung kleinerer Tröpfchen durch Verringerung der Grenzflächenspannung erleichtern, während SDS zur elektrostatischen Stabilisierung beiträgt. Die im Vergleich zu NX-ST niedrigere SDS-Konzentration in NX-CS mag ausreichende Grenzflächenstabilisierung geboten haben, ohne die übermäßigen grenzflächenbezogenen Effekte hervorzurufen, die mit der höheren SDS-Konzentration verbunden sind.26,27,28.

NX-CT ergab eine mittlere Partikelgröße. Die Kombination von Cremophor EL und T80 stellt zwei nichtionische Tenside bereit, die sich in ihren grenzflächenaktiven und sterischen Stabilisierungseigenschaften ergänzen. Cremophor EL trägt zu einer starken Emulgierung bei, während T80 eine sterische Barriere um die Partikel bildet und deren Koaleszenz verringert29,30,31. Das Fehlen eines ionischen Tensids vermeidet zudem starke, ladungsvermittelte Wechselwirkungen während der Partikelbildung. Im Gegensatz dazu wies NX-ST die größte Partikelgröße auf. Obwohl SDS ein stark emulgierendes Tensid ist, könnte seine relativ hohe Konzentration in NX-ST das Grenzflächenmilieu sowie das Partikelwachstumsverhalten verändert haben. T80 bietet sterische Stabilisierung, doch die kombinierte Wirkung von T80 und der höheren SDS-Konzentration könnte ein weniger günstiges Gleichgewicht zwischen Emulgierung und Stabilisierung hervorgerufen haben als in NX-CS.

Die morphologischen Untersuchungen bestätigten weiterhin die Bildung nanoskaliger Lipidträgersysteme. REM und TEM zeigten überwiegend sphärische bis nahezu sphärische Partikel, wobei die beobachtete Morphologie im Allgemeinen mit den mittels DLS bestimmten Partikelgrößen übereinstimmte. Unterschiede zwischen mikroskopischen und DLS-Messungen sind zu erwarten, da die REM trockene Partikel untersucht, während die DLS den hydrodynamischen Durchmesser der Partikel einschließlich ihrer assoziierten Hydratations- und Tensidschichten misst. Somit unterstützen die kombinierten mikroskopischen und DLS-Ergebnisse die erfolgreiche Herstellung nanoskaliger NLC-Systeme.

PDI lieferte zusätzliche Informationen über die Gleichförmigkeit der Partikelpopulationen. NX-CT wies die engste Partikelgrößenverteilung auf, während NX-ST den höchsten mittleren PDI zeigte. NX-CS hatte einen mittleren PDI-Wert, jedoch eine größere Variabilität zwischen den Wiederholungsmessungen. Insbesondere die Wiederholungswerte für NX-CS deuten darauf hin, dass die Formulierung eine höhere Variabilität aufwies als die von NX-ST und NX-CT. Der allgemeine PDI-Trend war NX-CT < NX-CS < NX-ST, obwohl der berichtete Unterschied nicht statistisch signifikant war (p > 0,05). Der relativ niedrige PDI von NX-CT könnte mit der kombinierten sterischen Stabilisierung durch Cremophor EL und T80 zusammenhängen. Beide Tenside sind nichtionisch und können die Partikelgrenzfläche stabilisieren, ohne starke elektrostatische Wechselwirkungen hervorzurufen. Cremophor EL fördert die Emulgierung, während T80 sterischen Schutz bietet, was möglicherweise eine homogenere Partikelpopulation begünstigt32,33. Der höhere PDI von NX-ST könnte auf den Einfluss seiner höheren SDS-Konzentration zurückzuführen sein. SDS sorgt für elektrostatische Abstoßung, doch Änderungen der Tensidkonzentration können auch die Mizellbildung und die Organisation an der Grenzfläche beeinflussen, was möglicherweise zur Heterogenität der Partikelgröße beiträgt34,35,36. NX-CS zeigte ein intermediäres PDI-Verhalten, was mit den kombinierten Effekten von Cremophor EL und einer niedrigeren SDS-Konzentration übereinstimmt37.

Die Formulierungen unterschieden sich zudem in ihrer Oberflächenladung. NX-ST wies die höchste negative ZP auf, was mit der höheren SDS-Konzentration übereinstimmt, gefolgt von NX-CT und NX-CS. Die stärker negative Oberflächenladung der SDS-haltigen Systeme ist zu erwarten, da SDS ein anionisches Tensid ist. Die ZP-Werte deuten daher darauf hin, dass SDS maßgeblich zur Oberflächenladung der NLCs beigetragen hat, während die nichtionischen Tenside hauptsächlich zur sterischen Stabilisierung beigetragen haben. Die Abfolge der ZP-Werte war NX-ST > NX-CT > NX-CS (p < 0,05). Diese Unterschiede sollten jedoch nicht ausschließlich der Tensidzusammensetzung zugeschrieben werden, da auch restliches freies Tensid, Ionenstärke sowie Veränderungen in der Lipid-Tensid-Organisation die gemessenen ZP-Werte beeinflussen können38,39,40.

Die Einschlussrate zeigte weiterhin den Einfluss der Zusammensetzung auf die HU-Retention. Alle Formulierungen wiesen eine relativ hohe EE auf (>75 %), was auf eine erfolgreiche Einbindung von HU in die NLC-Systeme hinweist. NX-CS wies die höchste EE auf, gefolgt von NX-CT und NX-ST, mit einem signifikanten Unterschied zwischen den Formulierungen (p < 0,05). Cremophor EL könnte zu einer effizienten Grenzflächenstabilisierung und Arzneistoffretention beigetragen haben, während die moderate SDS-Konzentration in NX-CS zusätzliche Stabilisierung bot, ohne die potenziell störenden Effekte der höheren SDS-Konzentration in NX-ST41,42,43 zu verursachen. Da HU jedoch hydrophil ist, ist es unwahrscheinlich, dass es vollständig in der Lipidmatrix gelöst ist. Stattdessen könnte HU als fein verteilte Substanz vorliegen, assoziiert mit der Lipid-Wasser-Grenzfläche, oder in der unvollkommenen Lipidmatrix sowie in der tensidreichen Grenzflächenregion untergebracht sein.

Die Freisetzungsprofile zeigten ein formelabhängiges Verhalten, wobei die kumulative HU-Freisetzung nach 24 h der Reihenfolge NX-CS > NX-ST > NX-CT folgte. NX-CS wies eine relativ schnelle Freisetzung mit einem initialen Burst-Effekt gefolgt von einer Plateaubildung auf, was mit erster-Ordnung-ähnlichen Kinetiken übereinstimmt, während NX-CT die langsamste und am besten kontrollierte Freisetzung zeigte, die einer Null-Ordnung-ähnlichen Kinetik nahekommt; NX-ST zeigte ein intermediäres zweiphasiges Freisetzungsprofil. Die Freisetzung wird vermutlich durch Diffusion von HU von der Partikeloberfläche und der tensidreichen Grenzflächenregion bestimmt, gefolgt von einer langsameren Diffusion des eingeschlossenen Wirkstoffs durch die Lipidmatrix. Die schnellere Freisetzung aus NX-CS könnte mit der geringeren Partikelgröße, der größeren Oberfläche sowie den kombinierten Effekten von Cremophor EL und SDS zusammenhängen, wobei SDS die interfaciale Hydrophilizität erhöht und Cremophor EL die Wirkstoffsolubilisierung fördert. Im Gegensatz dazu könnte die Kombination von Cremophor EL und T80 in NX-CT eine stabilere interfaciale Barriere bilden, die die anfängliche Wirkstoffdiffusion begrenzt und eine kontinuierlichere Freisetzung bewirkt, während NX-ST ein intermediäres zweiphasiges Muster aufwies, das auf die entgegengesetzten Einflüsse der SDS-vermittelten Freisetzung und der T80-vermittelten Stabilisierung zurückzuführen ist. Diese Interpretationen stimmen mit der postulierten Rolle von Tensiden bei der Modulation der Wechselwirkungen zwischen der Lipidmatrix und dem Freisetzungsmedium41,44,45,46,47,48überein. Als Freisetzungsmedium wurde Wasser verwendet, um das Baseline-Diffusionsverhalten zu etablieren, jedoch bildet es die ionische Zusammensetzung und physiologischen Bedingungen biologischer Flüssigkeiten nicht ab. Elektrolyte in physiologischen Puffern können die elektrische Doppelschicht, die Tensidorganisation, die Partikelaggregation und die Membranpermeabilität verändern und dadurch die Freisetzungskinetik beeinflussen.

Die Ergebnisse zur zytotoxischen Wirkung zeigten einen deutlichen Unterschied zwischen freiem HU und den NLC-Formulierungen, wobei freies HU die höchste IC₅₀ zeigte und NX-ST die stärkste zytotoxische Aktivität aufwies. Die niedrigeren IC₅₀-Werte bei den NLC-Formulierungen deuten darauf hin, dass die Einbindung von HU in den Lipidträger seine in-vitro-Wirkung gegen MCF-7-Zellen verändert hat. Die besonders ausgeprägte Wirkung von NX-ST könnte auf den kombinierten Einfluss des SDS/T80-Tensid-Systems, des relativ hohen negativen ZP sowie des intermediären biphasischen Freisetzungsmusters zurückzuführen sein, die gemeinsam die Verfügbarkeit des Wirkstoffs an der Zelloberfläche und die zeitliche Exposition der Zellen gegenüber freigesetztem HU beeinflussen können49,50. Interessanterweise führten die geringere Partikelgröße und die höhere EE von NX-CS nicht zu einer stärkeren Zytotoxizität, was unterstreicht, dass Partikelgröße und Wirkstoffeinschluss allein die biologische Aktivität nicht bestimmen; vielmehr können zelluläre Wechselwirkungen, Freisetzungsverhalten, Tensidwirkungen und Wirkstoffverfügbarkeit gemeinsam die Wirkungsantwort beeinflussen51,52,53. Die geringere Zytotoxizität von NX-CT und NX-CS im Vergleich zu NX-ST sollte daher nicht einfach als schlechtere Formulierungsleistung interpretiert werden, zumal NX-CT die kontrollierteste Freisetzung zeigte.

Die Lagerungsstudie zeigte gute physikalische Stabilität, da während der Lagerung in keiner Formulierung eine sichtbare Agglomeration, Sedimentation, Phasentrennung, Verfärbung, Änderung der Viskosität oder Textur oder ein abnormer/ranziger Geruch beobachtet wurde Allerdings lieferten die physikochemischen Stabilitätsdaten ein differenzierteres Bild. Bei 25 °CEin Anstieg der Partikelgröße und/oder des PDI wies auf fortschreitende Veränderungen in den kolloidalen Systemen hin, wobei Ausmaß und statistische Signifikanz je nach Formulierung variierten. NX-ST profitierte von dem starken elektrostatischen Beitrag von SDS, während NX-CT, das hauptsächlich auf sterischer Stabilisierung durch Cremophor EL und T80 beruhte, stärkeren Veränderungen der Partikeleigenschaften unterlag. Auch NX-CS zeigte während der Lagerung Veränderungen, was darauf hinweist, dass das Vorhandensein zweier Stabilisierungsmechanismen eine zeitabhängige Umstrukturierung des NLC-Systems nicht vollständig verhindert. Lagerung bei 4 °C zeigte im Allgemeinen eine bessere physikochemische Stabilität, was auf eine verminderte molekulare Mobilität und langsamere strukturelle Veränderungen der Lipide hindeutet; NX-CS wies vergleichsweise eine verbesserte Partikelgrößen-Stabilität auf, während NX-ST relativ konstante Eigenschaften beibehielt. Dennoch zeigte NX-CT weiterhin fortschreitende Veränderungen im PDI-Wert, was darauf hindeutet, dass allein eine sterische Stabilisierung für eine langfristige Lagerung möglicherweise nicht ausreichend ist. Veränderungen des Zetapotentials (ZP) während der Lagerung deuten weiterhin auf eine zeitabhängige Neuausrichtung der Lipid-Tensid-Grenzfläche hin, möglicherweise im Zusammenhang mit Tensid-Desorption, Lipid-Rekristallisation und strukturellen Veränderungen assoziiert mit HU, die jedoch nicht direkt nachgewiesen wurden.47,48,54. 

Weiterentwicklung des Fachgebiets

NLC-Formulierungen weiterer Antikrebswirkstoffe, einschließlich Gefitinib, Capecitabin und Imatinib, wiesen zuvor eine verbesserte Abgabe im Vergleich zum freien Wirkstoff auf14,15,16, jedoch gibt es bisher nur begrenzte vergleichende Daten darüber, wie unterschiedliche Tensidkombinationen das physikochemische und zytotoxische Profil von Hydroxyharnstoff-beladenen NLCs spezifisch beeinflussen43,44,55. Durch den systematischen Vergleich dreier Tensidsysteme innerhalb einer einzigen NLC-Plattform liefert diese Studie einen direkten, intern kontrollierten Vergleich, der verdeutlicht, wie die ionische Eigenschaft und Konzentration des Tensids gemeinsam die Partikelgröße, kolloidale Stabilität, Wirkstoffretention sowie die in-vitro-Antikrebsaktivität für einen kleinen, hoch hydrophilen Wirkstoff beeinflussen – eine Kombination, die in der NLC-Literatur weniger gut dokumentiert ist als lipophile Wirkstoffe51,54,56,57. Diese Ergebnisse erweitern frühere Berichte zur HU-Einschließung in lipidbasierten und Albumin-basierten Nanoträgern53,58, indem sie eine Tensidkombination (T80–SDS) identifizieren, die mit der stärksten zytotoxischen Wirkungssteigerung in vitro assoziiert ist.

Studienlimitationen

Diese Studie weist mehrere Einschränkungen auf, die bei der Interpretation der Ergebnisse berücksichtigt werden sollten. Erstens beschränkte sich die biologische Bewertung auf einen einzigen in-vitro-MTT-Assay in MCF-7-Brustkrebszellen; obwohl HU klinisch bei chronischer myeloischer Leukämie und bei der Sichelzellerkrankung eingesetzt wird, stützen die vorliegenden Daten keine spezifischen Schlussfolgerungen für diese Erkrankungen, und eine Bestätigung in einem geeigneten Leukämie-Modell (z. B. K562-Zellen) sowie in vivo ist erforderlich. Zweitens wurden die angebotenen mechanistischen Erklärungen für die beobachteten physikochemischen und zytotoxischen Unterschiede (z. B. Desorption von Tensiden, Rekrystallisation von Lipiden, veränderte zelluläre Aufnahme) nicht direkt nachgewiesen und sollten als Hypothesen betrachtet werden; Techniken wie DSC, XRD und Cryo-TEM23,41 sowie Untersuchungen zur zellulären Aufnahme und Freisetzungs­kinetik wären erforderlich, um sie zu untermauern. Drittens wurde die in-vitro-Freisetzung in Wasser und nicht in einem physiologischen Puffer geprüft, was als wesentlicher Schritt zur Vorhersage der in-vivo-Leistung angesehen wird59. Viertens wurde die chemische Stabilität von HU während der Herstellung nicht direkt quantifiziert, und eine gezielte Untersuchung des Arzneimittelaustritts in die wässrige Phase während der Lagerung wurde nicht durchgeführt; aufgrund der hohen Wasserlöslichkeit von HU ist ein solcher Austritt möglich und sollte überprüft werden. Schließlich ist die Formulierung für die parenterale Verabreichung bestimmt, und die hier angeführten mechanistischen Interpretationen sollten als vorläufig betrachtet werden, bis eine weitergehende Charakterisierung erfolgt ist, was mit der allgemeinen Literatur zu NLCs übereinstimmt, die die Notwendigkeit einer strengen physikochemischen Validierung betont32.

Alternative Ansätze

Mehrere alternative Charakterisierungs- und Validierungsstrategien könnten zukünftige Arbeiten in diesem Bereich stärken. Festkörper-Methoden (z. B. DSC, XRD) und die Kryo-TEM würden helfen, den physikalischen Zustand von HU in der Lipidmatrix zu klären und die vorgeschlagenen Mechanismen der Tensid-Desorption und Lipid-Rekristallisation, die zur Erklärung der beobachteten Stabilitätstrends dienen, direkt zu überprüfen36,60,61. Die Freisetzungstests in physiologischem Puffer oder simulierten biologischen Flüssigkeiten – anstelle von reinem Wasser – würden das in-vivo-Freisetzungsverhalten besser vorhersagen, und eine direkte Quantifizierung der zellulären Aufnahme (z. B. durch fluoreszente Markierung und Durchflusszytometrie) würde die auf der Aufnahme basierende Erklärung für die erhöhte Zytotoxizität von NX-ST überprüfen, anstatt diese allein aus dem Zeta-Potential abzuleiten62,63,64. Bestätigende Tests in einer zweiten, klinisch relevanten Zelllinie (z. B. K562 für chronische myeloische Leukämie) sowie die Evaluierung unter formalen beschleunigten Stabilitätsbedingungen würden weiter dazu beitragen, die vorliegenden in-vitro-Ergebnisse in Richtung einer klinisch anwendbaren Formulierung zu übertragen.

Bedeutung und potenzielle Anwendungen

Diese Ergebnisse sind von Bedeutung für die umfassendere Bemühung, die Abgabe von Hydroxyharnstoff zu verbessern, dessen klinische Anwendung derzeit durch schnelle Eliminierung, variable Bioverfügbarkeit und dosisabhängige Toxizität eingeschränkt ist. Indem gezeigt wird, dass die Tensidzusammensetzung so angepasst werden kann, dass entweder kleinere, stabilere Partikel mit höherer Einschlusswirksamkeit (NX-CS, NX-CT) oder eine stärkere zelluläre Zytotoxizität in vitro (NX-ST)41,65 begünstigt wird, liefert diese Arbeit eine praktische Grundlage für die Auswahl oder weitere Optimierung der NLC-Zusammensetzung entsprechend dem für eine bestimmte Anwendung priorisierten Abgabemerkmals, ohne das HU-Molekül selbst zu verändern. Anpassbare Nanotransportsysteme dieses Typs könnten ebenfalls auf andere kleine, hydrophile Wirkstoffe anwendbar sein, die ähnliche Abgabehindernisse aufweisen.

Zukünftige Richtungen

Zukünftige Arbeiten sollten die quantitative Validierung der hier vorgeschlagenen physikochemischen Mechanismen unter Verwendung von Festkörper- und Bildgebungsverfahren priorisieren; die Untersuchung der Arzneimittelfreisetzung unter physiologisch relevanten Bedingungen; die direkte Messung der zellulären Aufnahme und deren Beziehung zur Zytotoxizität; Tests an zusätzlichen, klinisch relevanten Zelllinien und letztendlich an In-vivo-Modellen; formelle beschleunigte und Langzeit-Stabilitätsstudien zur Unterstützung der Haltbarkeitsbestimmung; sowie die Quantifizierung der chemischen Stabilität von HU und der lagerungsbedingten Leckage. Die Bearbeitung dieser Punkte würde helfen zu klären, ob die hier identifizierten physikochemischen Vorteile in einen relevanten therapeutischen Nutzen umgesetzt werden können.

Schlussfolgerungen

Diese Studie befasst sich mit wesentlichen Einschränkungen der HU-Therapie, darunter geringe Verabreichungseffizienz aufgrund schneller Eliminierung, variable Bioverfügbarkeit und dosisabhängige Toxizität, durch die Entwicklung nanostrukturierter Lipidträgersysteme (NANOXURIA). Die Ergebnisse zeigen, dass die Tensidzusammensetzung und Lagerbedingungen entscheidend die physikochemische Stabilität, zelltoxische Wirkung und gesamte Verabreichungseffizienz beeinflussen. Unter den Formulierungen zeigte NX-ST die beste Leistung mit einer 3,2-mal höheren zelltoxischen Aktivität im Vergleich zu freiem HU, was auf eine verbesserte zelluläre Aufnahme und Arzneimittelabgabe hinweist. Diese gesteigerte Wirksamkeit wird auf ausgewogene Partikeleigenschaften, kontrollierte Freisetzung und effektive elektrostatische Stabilisierung zurückgeführt.

Im Gegensatz dazu wiesen Formulierungen, die hauptsächlich auf nichtionischen Tensiden basierten, vergleichsweise geringere Stabilität und Leistung auf, was die Bedeutung kombinierter Stabilisierungsmechanismen unterstreicht. Die Lagerbedingungen beeinflussten das Verhalten der Formulierungen signifikant: 25 °C förderte das Partikelwachstum und die Heterogenität, während 4 °C Stabilität, Gleichförmigkeit und Oberflächenladung besser erhielt.

Insgesamt schließt diese Studie die identifizierte Forschungslücke, indem sie zeigt, dass rational konzipierte NLC-Systeme die Abgabe von HU verbessern können, ohne den Wirkstoff selbst zu verändern. Die Ergebnisse unterstreichen, dass optimale Kombinationen aus Lipiden und Tensiden sowie geeignete Lagerbedingungen entscheidend sind, um stabile, effiziente und klinisch relevante Arzneimittelabgabesysteme zu erreichen.

Offenlegungen

Alle Autoren erklären, dass sie keinem Interessenkonflikt unterliegen.

Danksagungen

Die Autoren sprechen ihren Dank an die Dekanat für Graduiertenstudien und wissenschaftliche Forschung der Jazan-Universität aus, die diese Forschungsarbeit über die Projektnummer: JU-RSP2026 finanziert hat. Die Autoren danken außerdem der Fakultät für Pharmazie der Jazan-Universität in Jazan, Saudi-Arabien, ausdrücklich für die Bereitstellung der wesentlichen Ressourcen, die den erfolgreichen Abschluss dieses Projekts ermöglicht haben.

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
Amicon Ultra-2 mL Zentrifalfilter (3 kDa MWCO)Millipore, IrlandUFC200324
Kupfergitter mit Kohlebeschichtung (TEM-Probenhalter)N/V
Cremophor EL (nichtionischer Tensid, Rizinusöl-Derivat, Reinheit ≥98 %)MedChemExpress, NJ, USAHY-Y1890
Dialysebeutel (12–14 kDa MWCO)Spectrum Laboratories, CA, USA08-670-3BB
Dimethylsulfoxid (DMSO)Fisher Chemicals, UK10162090
Fötales Rinderserum (FBS)Gibco, Paisley, UK10270-106
Feldemissions-Rasterelektronenmikroskop (FE-REM), Apreo 2Thermo Fisher-FEI, USA1229000
Homogenisator, HG 15DWiseTis, DeutschlandDH.WHG02020
Hydroxyharnstoff (HU) (Reinheit ≥99 %)Sudair Pharma, Riad, Saudi-Arabien21L001
MCF-7 humane BrustkrebszelllinieAmerican Type Culture Collection (ATCC), USAHTB-22
Mikroplattenreader, SpectroStar NanoBMG LABTECH, Ortenberg, Deutschland601-101
MTT-Reagenz (5 mg/mL)Invitrogen Corporation, San Diego, CA, USAM6494
Penicillin-Streptomycin-LösungSigma-Aldrich, St. Louis, MO, USAP4333
RPMI 1640 MediumGibco, Grand Island, NY, USA11875093
SesamölLokaler Händler, Jazan, Saudi-ArabienN/V
Natriumlaurylsulfat (SDS) (anionisches Tensid, Reinheit 90 %)PanReac AppliChem, Darmstadt, Deutschland28312
Stearinsäure (Reinheit 95–106 %)Himedia, Mumbai, IndienGRM1425
Spritzenfilter (0,45 µm)Merck, SASLHV033RS
Transmissionselektronenmikroskop (TEM), TalosThermo Fisher, USAN/V
Tween-80 (T80) (nichtionisches Tensid, Ölsäure ≥58 %)Loba Chemie, Mumbai, IndienArt. Nr. 06420
UV-Vis-SpektrophotometerShimadzu, Kyoto, Japan220-92961-01
Zetasizer Nano ZS90Malvern Panalytical, Malvern, UKZEN3690

Referenzen

  1. Kushwaha AK, et al. A descriptive cross-sectional study on clinical epidemiology of different types of cancer in a tertiary care centre: insights from Eastern India. Cureus. 2024;16(6):e62529.
  2. National Cancer Institute. Cancer statistics. 2024. Available from: https://www.cancer.gov/about-cancer/understanding/statistics
  3. Bai X, et al. Sustained drug release from smart nanoparticles in cancer therapy: a comprehensive review. Micromachines. 2022;13(10):1623.
  4. Rajendra PKM, Balan AP, Selvaraj J, Jawahar N. Formulation and optimization of hydroxyurea loaded nanostructured lipid carriers using design of experiment for the effective treatment of ovarian cancer. Int J Appl Pharm. 2022;14(5):137-43.
  5. Bell V, Varzakas T, Psaltopoulou T, Fernandes T. Sickle cell disease update: new treatments and challenging nutritional interventions. Nutrients. 2024;16(2):258.
  6. Ware RE. How I use hydroxyurea to treat young patients with sickle cell anemia. Blood. 2010;115(26):5300-11.
  7. Lanzkron S, et al. Systematic review: hydroxyurea for the treatment of adults with sickle cell disease. Ann Intern Med. 2008;148(12):939-55.
  8. Pouton CW, Porter CJH. Formulation of lipid-based delivery systems for oral administration: materials, methods and strategies. Adv Drug Deliv Rev. 2008;60(6):625-37.
  9. Khan MS, et al. Potential of lipid-based nanocarriers against two major barriers to drug delivery-skin and blood-brain barrier. Membranes. 2023;13(3):343.
  10. Alam MI, et al. Nanostructured lipid carrier containing CNS acting drug: formulation, optimization and evaluation. Curr Nanosci. 2011;7(6):1014-27.
  11. Azhar SNAS, Ashari SE, Zainuddin N, Hassan M. Nanostructured lipid carriers-hydrogels system for drug delivery: nanohybrid technology perspective. Molecules. 2022;27(1):289.
  12. Haider M, Abdin SM, Kamal L, Orive G. Nanostructured lipid carriers for delivery of chemotherapeutics: a review. Pharmaceutics. 2020;12(3):288.
  13. Müller RH, Radtke M, Wissing SA. Nanostructured lipid matrices for improved microencapsulation of drugs. Int J Pharm. 2002;242(1-2):121-8.
  14. Makeen HA, et al. Preparation, characterization, and anti-cancer activity of nanostructured lipid carriers containing imatinib. Pharmaceutics. 2021;13(7):1086.
  15. Makeen HA, et al. Gefitinib loaded nanostructured lipid carriers: characterization, evaluation and anti-human colon cancer activity in vitro. Drug Deliv. 2020;27(1):622-31.
  16. Sultan MH, et al. Capecitabine-loaded NLC for breast cancer treatment: preparation, characterization, and in vitro evaluation. Curr Drug Deliv. 2025;22(7):968-82.
  17. Coache D, et al. Stability evaluation of compounded hydroxyurea 100 mg/mL oral liquids using a novel analytical method involving chemical derivatization. PLoS One. 2022;17(6):e0270206.
  18. Yasir MS, et al. Microemulsified gel formulations for topical delivery of clotrimazole: structural and in vitro evaluation. Langmuir. 2021;37(46):13767-77.
  19. Siddique MY, et al. Formulation of gelled microemulsion for effective permeation of celecoxib across the skin barrier. ChemistrySelect. 2024;9(3):e202302841.
  20. Naseem K, et al. Enzymes encapsulated smart polymer micro assemblies and their tuned multi-functionalities: a critical review. Int J Polym Mater Polym Biomater. 2024;73(9):785-816.
  21. Syam S, Abdelwahab SI, Al-Mamary MA, Mohan S. Synthesis of chalcones with anticancer activities. Molecules. 2012;17(6):6179-95.
  22. Lide DR. CRC handbook of chemistry and physics. CRC Press; Boca Raton, FL; 2009.
  23. Pei Y, Hinchliffe BA, Minelli C. Measurement of the size distribution of multimodal colloidal systems by laser diffraction. ACS Omega. 2021;6(22):14049-58.
  24. Mok ZH. The effect of particle size on drug bioavailability in various parts of the body. Pharm Sci Adv. 2024;2:100031.
  25. Zhang M, et al. Influencing factors and strategies of enhancing nanoparticles into tumors in vivo. Acta Pharm Sin B. 2021;11(8):2265-85. doi:10.1016/j.apsb.2021.03.033.
  26. Zhang Y, et al. Sodium dodecyl sulfate improved stability and transdermal delivery of salidroside-encapsulated niosomes via effects on zeta potential. Int J Pharm. 2020;580:119183.
  27. Westesen K, Bunjes H, Koch MHJ. Physicochemical characterization of lipid nanoparticles and evaluation of their drug loading capacity and sustained release potential. J Control Release. 1997;48(2-3):223-36.
  28. Bjørnestad VA, Lund R. Pathways of membrane solubilization: a structural study of model lipid vesicles exposed to classical detergents. Langmuir. 2023;39(11):3914-33.
  29. Rao VRS, Shao J. Self-nanoemulsifying drug delivery systems (SNEDDS) for oral delivery of protein drugs. Int J Pharm. 2008;362(1-2):2-9.
  30. Weiszhár Z, et al. Complement activation by polyethoxylated pharmaceutical surfactants: Cremophor-EL, Tween-80 and Tween-20. Eur J Pharm Sci. 2012;45(4):492-8.
  31. Khan ZU, et al. Physicochemical characterizations and pharmacokinetic evaluation of pentazocine solid lipid nanoparticles against inflammatory pain model. Pharmaceutics. 2022;14(2):409.
  32. Beloqui A, et al. Nanostructured lipid carriers: promising drug delivery systems for future clinics. Nanomedicine. 2016;12(1):143-61.
  33. Samari-Kermani M, Jafari S, Rahnama M, Raoof A. Ionic strength and zeta potential effects on colloid transport and retention processes. Colloid Interface Sci Commun. 2021;42:100389.
  34. Duplâtre G, Ferreira Marques MF, Da Graça Miguel M. Size of sodium dodecyl sulfate micelles in aqueous solutions as studied by positron annihilation lifetime spectroscopy. J Phys Chem. 1996;100(41):16608-12.
  35. Hanafy AS, Farid RM, ElGamal SS. Complexation as an approach to entrap cationic drugs into cationic nanoparticles administered intranasally for Alzheimer’s disease management: preparation and detection in rat brain. Drug Dev Ind Pharm. 2015;41(12):2055-68.
  36. Witayaudom P, Klinkesorn U. Effect of surfactant concentration and solidification temperature on the characteristics and stability of nanostructured lipid carrier prepared from rambutan kernel fat. J Colloid Interface Sci. 2017;505:1082-92.
  37. Öztürk K, Kaplan M, Çalış S. Effects of nanoparticle size, shape, and zeta potential on drug delivery. Int J Pharm. 2024;666:124799.
  38. Lavagna, E., Bochicchio, D., De Marco, A.L., Güven, Z.P., Stellacci, F. and Rossi, G., 2022. Ion-bridges and lipids drive aggregation of same-charge nanoparticles on lipid membranes. Nanoscale, 14.(18), pp.6912-6921.
  39. Ye J, et al. Comparative colloidal stability of commercial amphotericin B nanoformulations using dynamic and static multiple light scattering techniques. Int J Nanomedicine. 2022;17:6047-64.
  40. Honary S, Zahir F. Effect of zeta potential on the properties of nano-drug delivery systems-a review (Part 2). Trop J Pharm Res. 2013;12(2):265-73.
  41. Doktorovova S, Souto EB, Silva AM. Nanotoxicology applied to solid lipid nanoparticles and nanostructured lipid carriers-a systematic review of in vitro data. Eur J Pharm Biopharm. 2014;87(1):1-18.
  42. Bnyan R, et al. Surfactant effects on lipid-based vesicles properties. J Pharm Sci. 2018;107(5):1237-46.
  43. Adepu S, Ramakrishna S. Controlled drug delivery systems: current status and future directions. Molecules. 2021;26(19):5905.
  44. Müller RH, Mäder K, Gohla S. Solid lipid nanoparticles for controlled drug delivery-a review of the state of the art. Eur J Pharm Biopharm. 2000;50(1):161-77.
  45. Das S, et al. Formulation design, preparation and physicochemical characterizations of solid lipid nanoparticles containing a hydrophobic drug: effects of process variables. Colloids Surf B Biointerfaces. 2011;88(1):483-9.
  46. Naseri N, Valizadeh H, Zakeri-Milani P. Solid lipid nanoparticles and nanostructured lipid carriers: structure, preparation and application. Adv Pharm Bull. 2015;5(3):305-13.
  47. Pardeike J, Hommoss A, Müller RH. Lipid nanoparticles in cosmetic and pharmaceutical dermal products. Int J Pharm. 2009;366(1-2):170-84.
  48. Chauhan I, et al. Nanostructured lipid carriers: a groundbreaking approach for transdermal drug delivery. Adv Pharm Bull. 2020;10(2):150-65.
  49. Ali A, et al. Solid lipid-based nanoparticular system for sustained release and enhanced in vitro cytotoxic effect of 5-fluorouracil on skin melanoma and squamous cell carcinoma. PLoS One. 2023;18(2):e0281004.
  50. Miyazawa T, et al. A critical review of the use of surfactant-coated nanoparticles in nanomedicine and food nanotechnology. Int J Nanomedicine. 2021;16:3937-99.
  51. Garg J, Pathania K, Sah SP, Pawar SV. Nanostructured lipid carriers: a promising drug carrier for targeting brain tumors. Future J Pharm Sci. 2022;8(1):25.
  52. Raza F, et al. Recent advances in the targeted delivery of paclitaxel nanomedicine for cancer therapy. Mater Adv. 2022;3(5):2268-90.
  53. Alam MI, et al. Determining the anticancer effect of gefitinib-loaded NLCs through investigating the inflammatory cytokine (JAK-STAT) pathway. Res J Pharm Technol. 2024;17(11):4968-74.
  54. Akbari A, et al. Development and characterization of nanoliposomal hydroxyurea against BT-474 breast cancer cells. Adv Pharm Bull. 2020;10(1):39-45.
  55. Iqbal MA, et al. Nanostructured lipid carriers system: recent advances in drug delivery. J Drug Target. 2012;20(10):813-30.
  56. Heeney MM, et al. Chemical and functional analysis of hydroxyurea oral solutions. J Pediatr Hematol Oncol. 2004;26(3):179-84.
  57. Santos SS, Dos Santos IG, Da Silva CV, Cazedey ECL. Qualitative analysis of hydroxyurea. Drug Anal Res. 2020;4(1):18-21.
  58. Tazhbayev Y, Mukashev O, Burkeev M, Kreuter J. Hydroxyurea-loaded albumin nanoparticles: preparation, characterization, and in vitro studies. Pharmaceutics. 2019;11(8):410.
  59. Sato H, Yamada K, Miyake M, Onoue S. Recent advancements in the development of nanocarriers for mucosal drug delivery systems to control oral absorption. Pharmaceutics. 2023;15(12):2708.
  60. Mehnert W, Mäder K. Solid lipid nanoparticles: production, characterization and applications. Adv Drug Deliv Rev. 2001;47(2-3):165-96.
  61. Danaei M, et al. Impact of particle size and polydispersity index on the clinical applications of lipidic nanocarrier systems. Pharmaceutics. 2018;10(2):57.
  62. Fröhlich E. The role of surface charge in cellular uptake and cytotoxicity of medical nanoparticles. Int J Nanomedicine. 2012;7:5577-91.
  63. Zhang W, et al. Effects of morphology and size of nanoscale drug carriers on cellular uptake and internalization process: a review. RSC Adv. 2023;13(1):80-114.
  64. Wang HX, et al. Surface charge critically affects tumor penetration and therapeutic efficacy of cancer nanomedicines. Nano Today. 2016;11(2):133-44.
  65. Musielak E, Feliczak-Guzik A, Nowak I. Optimization of the conditions of solid lipid nanoparticles synthesis. Molecules. 2022;27(7):2202.

Nachdrucke und Genehmigungen

Tags

Hydroxyurea-ApplikationVerkapselungseffizienzPartikelgrößeZetapotenzialTensidkombinationenAntikrebsaktivitätzelluläre Aufnahme
Kontaktieren Sie uns
Der Bibliothek empfehlen

Datenschutz

Nutzungsbedingungen

Richtlinien

Urheberrecht © 2026 MyJoVE Corporation. Alle Rechte vorbehalten.