Löslichkeit von hydrophoben Verbindungen in wässriger Lösung unter Verwendung von Kombinationen der Montage selbst Peptide und Aminosäuren
20. September 2017
Dieses Protokoll beschreibt ein klinisch einsetzbaren Mittel zur Auflösung von hydrophober Verbindungen in einer wässrigen Umgebung unter Verwendung von Kombinationen der Peptide und Aminosäuren-Lösungen selbst zusammenstellen. Unsere Methode löst eine große Einschränkung hydrophobe Therapeutika, die sichere und effiziente Mittel zur Löslichkeit und Lieferung Methoden in klinischen Einrichtungen fehlen.
Das übergeordnete Ziel dieser Methode ist es, die Löslichkeit von hydrophoben Verbindungen in wässriger Lösung für eine mögliche Verabreichung in klinische Umgebungen zu erhöhen. Diese Methode behebt eine wesentliche Einschränkung im medizinischen Bereich, nämlich die mangelnde Verwendung von hydrophoben Verbindungen im klinischen Umfeld aufgrund ihrer schlechten Löslichkeit in wässrigen Systemen wie dem Blut. Der Hauptvorteil dieser Technik besteht darin, dass hydrophobe Verbindungen in wässrigen Lösungen gelöst werden können, ohne dass toxische Co-Lösungsmittel verwendet werden müssen.
Beschriften Sie zunächst zwei konische 50-Liter-Zentrifugenröhrchen für jede Aminosäure. Bereiten Sie einen großen Zwei-Liter-Kolben mit gereinigtem Wasser vor. Nachdem Sie die Menge jeder Aminosäure für die gewünschten Konzentrationen berechnet haben, wiegen Sie die entsprechenden Mengen an Aminosäuren mit einem Spatel in die jeweiligen Zentrifugenröhrchen.
Miteiner serologischen Pipette werden 40 Milliliter gereinigtes Wasser in jedes Zentrifugenröhrchen gegeben. Nachdem Sie die Röhrchen verschlossen haben, wirbeln Sie die Proben, bis sie sich aufgelöst haben. Wiegen Sie mit einer Hochleistungs-Analysenwaage etwa ein plus oder minus 0,2 Milligramm Peptid in den Boden eines 20-Milliliter-Szintillationsfläschchens.
Notieren Sie das genaue Gewicht des Peptids auf der Kappe und schrauben Sie die Kappe auf das Fläschchen. Als nächstes pipettieren Sie das entsprechende Volumen der Aminosäurelösung in jedes Fläschchen, um die gewünschte Konzentration des selbstorganisierenden Peptids zu erreichen. Beschallen Sie die Proben 10 Minuten lang in einem Wasserbad-Ultraschallgerät bei Raumtemperatur, wobei Sie sicherstellen, dass die Lösungen im Fläschchen vollständig in das Wasserbad eingetaucht sind. Bereiten Sie zwei Konservierungsstoff-Stammlösungen vor, indem Sie ein Milligramm des gewünschten Arzneimittels mit der entsprechenden Menge DMSO und ein weiteres Milligramm des Arzneimittels mit Ethanol kombinieren.
Dann, beide Lösungen 15 Sekunden lang vortexen, um das Medikament vollständig aufzulösen. Markieren Sie anschließend 1,5-Milliliter-Mikrozentrifugenröhrchen für jede Formulierung mit dem selbstorganisierenden Peptid, der Aminosäure und dem Co-Lösungsmittel. Geben Sie 10 Mikroliter der DMSO-Stammlösung des Arzneimittels oder 20 Mikroliter der Ethanol-Stammlösung des Arzneimittels in die entsprechenden Mikrozentrifugenröhrchen.
Als nächstes fügen Sie 990 Mikroliter der selbstorganisierenden Peptid-Aminosäurelösungen zu den Mikrozentrifugenröhrchen hinzu, die die Wirkstoff-DMSO-Stammlösung enthalten. Geben Sie 980 Mikroliter der Peptid-Aminosäurelösungen in die Mikrozentrifugenröhrchen, die die Wirkstoff-Ethanol-Stammlösung enthalten. Wirbeln Sie alle Arzneimittelformulierungen 30 Sekunden lang kräftig ein.
Decken Sie sie dann mit Aluminiumfolie ab und lassen Sie die Formulierungen 30 Minuten einwirken, bevor Sie die Löslichkeit testen. Nach 30 Minuten die Formulierungen 30 Sekunden lang kräftig vortexen. Zentrifugieren Sie dann die Formulierungen eine Minute lang bei 14, 220 mal G.
Nach der Zentrifugation ist der Boden der Mikrozentrifugenröhrchen visuell auf Ausfällung zu untersuchen. Von den 40 Formulierungen, die in dieser Studie getestet wurden, lösten sieben das hydrophobe Medikament Curcumin erfolgreich auf. Durch die Gruppierung der Formulierungen nach Komponenten wurden zwei Haupttrends identifiziert.
Ethanol scheint ein besseres Co-Lösungsmittel zum Auflösen von Curcumin zu sein, und positiv geladene Aminosäuren, Lysin und Arginin scheinen optimale Komponenten zum Auflösen von Curcumin zu sein. Interessant ist die Farbveränderung bei Formulierungen, die Arginin und Lysin enthalten, die zeigen, dass Curcumin im alkalischen Zustand gelöst ist. Sobald diese Technik gemeistert ist, kann sie mit der richtigen Ausrüstung und wenn die Aminosäurelösungen vorher zubereitet werden, in zwei bis drei Stunden durchgeführt werden.
Im Anschluss an dieses Verfahren können lösliche Arzneimittelformulierungen in vitro und in vivo weiter getestet werden, um die biologische Wirksamkeit oder Sicherheit des gelösten Arzneimittels direkt zu beurteilen und zu vergleichen. Nach ihrer Entwicklung ebnete diese Formulierungsmethode den Weg für die In-vivo-Verabreichung eines hydrophoben Stamminhibitors namens PP@for der Prävention akuter Lungenverletzungen. Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie Sie eine selbstorganisierende Peptid- und Aminosäurekombination anwenden, um ein bestimmtes hydrophobes Medikament aufzulösen.
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Übersicht
Dieses Protokoll beschreibt eine Methode zur Lösung hydrophober Verbindungen in wässrigen Umgebungen unter Verwendung von selbstassemblierenden Peptiden und Aminosäuren. Dieser Ansatz begegnet der Herausforderung der geringen Löslichkeit hydrophober Wirkstoffe in klinischen Anwendungen.
Wesentliche Studienbestandteile
Bereich der Wissenschaft
- Biochemie
- Pharmazeutische Wissenschaft
- Klinische Anwendungen
Hintergrund
- Hydrophobe Verbindungen haben aufgrund von Löslichkeitsproblemen oft eine begrenzte klinische Anwendung.
- Herkömmliche Methoden können toxische Co-Lösungsmittel beinhalten.
- Die Verbesserung der Löslichkeit kann die therapeutische Abgabe verbessern.
- Selbstassemblierende Peptide bieten eine neuartige Lösung für diese Herausforderung.
Zweck der Studie
- Entwicklung einer sicheren Methode zur Lösung hydrophober Verbindungen.
- Erleichterung der Anwendung hydrophober Therapeutika in klinischen Umgebungen.
- Verzicht auf toxische Co-Lösungsmittel im Verfahren.
Verwendete Methoden
- Zubereitung von Aminosäurelösungen in gereinigtem Wasser.
- Verwendung von kegelförmigen Zentrifugenröhrchen zum Mischen.
- Berechnung der Aminosäurekonzentrationen für die gewünschte Löslichkeit.
- Genauiges Wiegen und Kombinieren der Aminosäuren.
Hauptergebnisse
- Hydrophobe Verbindungen können effektiv in wässrigen Lösungen gelöst werden.
- Die Methode vermeidet die Verwendung toxischer Lösungsmittel.
- Nachgewiesenes Potenzial für die klinische Anwendung.
- Verbesserte Löslichkeit erweitert die Optionen für die therapeutische Abgabe.
Schlussfolgerungen
- Diese Methode bietet eine gangbare Lösung für die Löslichkeit hydrophober Verbindungen.
- Sie eröffnet neue Ansatzpunkte für die Anwendung hydrophober Therapeutika.
- Weitere Forschung könnte ihre Anwendungen in der Medizin erweitern.
Häufig gestellte Fragen
Ausschlaggebende Bedeutung für die Industrie
Die geringe Wasserlöslichkeit hydrophober Verbindungen stellt weiterhin eine große Hürde für die klinische Anwendung aussichtsreicher Therapeutika dar und schränkt deren Einsatz in Arzneimittelentdeckungs-Pipelines ein. Diese SAP-AA-Formulierungsstrategie behebt diese Herausforderung, indem sie eine Solubilisierung ohne toxische Co-Lösungsmittel ermöglicht und somit die frühe Zielvalidierung und Leitstruktur-Optimierung unterstützt. Das Verfahren verbessert die Osmolarität und Biokompatibilität der Formulierung und eignet sich daher für die Integration in präklinische Entwicklungsabläufe, bei denen eine durch geringe Löslichkeit verursachte Ausscheidung ein entscheidender Risikofaktor ist.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Wissenschaftlicher Wert: Ermöglicht die Untersuchung hydrophober Verbindungen wie PP2, Rottlerin und Curcumin in wässrigen Umgebungen für Target-Bindungsstudien.
- Operativer Wert: Unterstützt die funktionelle Validierung von Inhibitoren, indem die Löslichkeit der Verbindungen während in vitro- und in vivo-Assays erhalten bleibt.
- Prädiktiver Wert: Verringert falsch-negative Ergebnisse in Screenings, indem die Verfügbarkeit bioaktiver Verbindungen sichergestellt wird, was das Vertrauen in das Target erhöht.
Screening und Assay-Entwicklung
- Wissenschaftlicher Wert: Bietet eine reproduzierbare Plattform zur Herstellung von Arzneimittelformulierungen über verschiedene Chemotypen hinweg unter Verwendung eines systematischen SAP-AA-Screenings.
- Operativer Wert: Nutzt Standard-Laborgeräte (Vortex, Ultraschallzerreißer, Zentrifuge), wodurch Skalierbarkeit und Technologietransfer zwischen Entdeckungsteams ermöglicht werden.
- Eignung für Assays: Erzeugt klare, ausfällungsfreie Lösungen, die für nachgeschaltete biochemische und zellbasierte Assays geeignet sind.
Translationale und präklinische Forschung
- Translationale Kontinuität: Die nachgewiesene In-vivo-Wirksamkeit von SAP-AA formuliertem PP2 unterstützt den Übergang von der Target-Validierung zu präklinischen Modellen.
- Risikominimierung: Beseitigt störende Toxizitäten durch Mitlösungsmittel wie DMSO oder Ethanol und verbessert so das Sicherheitsprofil.
- Formulierungsoptimierung: Ermöglicht die empirische Untersuchung von Aminosäuren (z. B. Lysin, Arginin) und Mitlösungsmitteln, um für jede Verbindung die optimalen Löslichkeitsbedingungen zu identifizieren.
Pipeline- und Workflow-Integration
Die SAP-AA-Methode fügt sich in den frühen Entdeckungsprozess ein und unterstützt die Überführung von Hits in Leitstrukturen, indem sie Löslichkeitsprobleme behebt, die eine biologische Bewertung behindern.
- Entdeckungsbiochemie: Ermöglicht die Target-Validierung durch Dosis-Wirkungs-Tests hydrophober Verbindungen in physiologischen Puffern.
- Screening: Verbessert die Assay-Kompatibilität durch klare, stabile Lösungen, die die Variabilität von Brunnen zu Brunnen verringern.
- Analytik: Ermöglicht eine genaue Quantifizierung mittels UV-Vis oder HPLC nach Zentrifugation und unterstützt so SAR- und Potenzmessungen.
- Translationale Forschung: Unterstützt PK/PD-Studien, indem injizierbare Formulierungen mit verbesserter Hämodynamik bereitgestellt werden.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Der Plattformansatz ermöglicht eine Standardisierung über Projekte hinweg durch Screening der SAP-AA-Bibliothek.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Erhöht die Vorhersagesicherheit bei Target-Hypothesen, indem die Verfügbarkeit von Verbindungen sichergestellt wird.
- Operationaler Wert: Verbessert die Reproduzierbarkeit durch standardisierte Formulierungsprotokolle und die Nachverfolgung von Bestandteilen.
- Strategischer Wert: Verringert die Ausscheidung aufgrund von Formulierungsfehlern und steigert die Effizienz bei der Identifizierung von Leitstrukturen.
- Portfolio-Wirkung: Ermöglicht Go/No-Go-Entscheidungen basierend auf echter biologischer Aktivität statt auf Löslichkeitsartefakten.
Durchführungsüberlegungen
- Erfordert Fachkenntnisse im Umgang mit Peptiden sowie in Sonifikation und Zentrifugationsprotokollen.
- Setzt Zugang zu analytischen Waagen, Vortexgeräten und Ultraschallbädern voraus.
- Erfordert eine konsistente Vorgehensweise zwischen den Teams bei der Herstellung von Aminosäurelösungen und der Verfolgung von Konzentrationen.
- Kann Anpassungen erfordern bei Verbindungen mit starker Hydrophobie oder Empfindlichkeit gegenüber Ladungsänderungen.
- Eingeschränkt durch die Notwendigkeit empirischer Optimierung für jede Verbindung, obwohl Trends (z. B. kationische Aminosäuren) leitend wirken.
Biopharma-FAQs
Chapters in this video
0:05
Title
0:37
Preparation of Amino Acid Solutions
1:16
Preparation of SAP-AA Solutions
1:56
Preparation of Drug-DMSO or Drug-Ethanol Stock Solutions and Drug Formulations
3:11
Solubility Testing
3:36
Results: Enhancement of Hydrophobic Compound Solubility in Aqueous Solution with Self-assembling Peptide and Amino Acid Solutions
4:16
Conclusion
![Beurteilung der Magenentleerung in Non-adipösen diabetischen Mäusen mit a [ 13 C]-Octansäure Atemtest](/_next/image?url=https%3A%2F%2Fcloudfront.jove.com%2FCDNSource%2Fteasers%2F50301.jpg%3Fv%3D2026-07-03T02%253A10%253A37.000Z&w=384&q=75)