El método más comúnmente utilizado para la síntesis de vehículo lipídico nanoestructurado (NLC) implica emulsión de aceite-en-agua, la homogeneización y la solidificación. Esto fue modificado aquí mediante la aplicación de dispersión de alta cizalladura después de la solidificación para lograr una NLC con el tamaño deseable, la mejora de la encapsulación de fármacos y la eficiencia de carga de fármaco como un vehículo potencial para la administración dacarbazina.
Se requiere una suscripción a JoVE para ver este contenido. Inicie sesión o comience su prueba gratuita.
Artículo de método
La encapsulación de cáncer terapéutica Agente dacarbazina Uso de lípidos nanoestructurados Carrier
En este artículo
Resumen
Resumen
La única fórmula de la dacarbazina (DAC) en el uso clínico es la infusión intravenosa, presentando un perfil terapéutico pobre debido a la baja dispersidad del fármaco en solución acuosa. Para superar esto, un soporte nanoestructurado de lípidos (NLC) que consiste en palmitoestearato de glicerilo y miristato de isopropilo fue desarrollado para encapsular Dac. CEN con tamaño controlado se lograron usando dispersión de alto cizallamiento (HSD) después de la solidificación de la emulsión aceite-en-agua. Los parámetros de síntesis, incluyendo la concentración de surfactante, la velocidad y el tiempo de HSD fueron optimizados para conseguir el NLC más pequeño con el tamaño, índice de polidispersión y el potencial zeta de 155 ± 10 nm, 0,2 ± 0,01, y -43,4 ± 2 mV, respectivamente. También se emplearon los parámetros óptimos para la preparación NLC-Dac cargado. El NLC resultante cargado de Dac poseía tamaño, índice de polidispersión y el potencial zeta de 190 ± 10 nm, 0,2 ± 0,01, y -43,5 ± 1,2 mV, respectivamente. La encapsulación de fármacos efdeficiencia y la carga de fármaco llegaron a 98% y 14%, respectivamente. Este es el primer informe sobre el uso de encapsulación de Dac NLC, lo que implica que NLC podría ser un nuevo candidato potencial como vehículo para fármacos para mejorar el perfil terapéutico de Dac.
Introducción
Dacarbazina (DAC) es un agente alquilante que ejerce actividad antitumoral a través de ácidos nucleicos o metilación lesión directa del ADN, lo que lleva a la detención del ciclo celular y la muerte celular 1.
Como primera línea de agente quimioterapéutico, Dac se ha utilizado solo o en combinación con otros fármacos de quimioterapia para el tratamiento de varios tipos de cáncer 2-6. Es el agente más activo utilizado hasta ahora en el tratamiento de melanoma cutáneo metastásico y, que es la forma más agresiva de 3,7,8 cáncer de piel. La tasa de respuesta, sin embargo, es sólo el 20% como mucho, y los efectos terapéuticos a menudo se acompañan de efectos secundarios sistémicos graves.
En su forma natural, Dac es hidrófilo y es inestable debido a su fotosensibilidad 9. La única fórmula disponible para uso clínico actualmente es un polvo estéril para ser usado en suspensión durante 7,8 infusión intravenosa. La tasa de respuesta baja y alta toxicidad sistémica rcomió de la droga es atribuible en gran parte a su escasa solubilidad en agua, por lo tanto, baja disponibilidad en el lugar de destino, y la alta distribución en sitios no diana, lo que limita la dosis máxima del fármaco 10. La rápida degradación y el metabolismo después de la admisión intravenosa junto con el desarrollo de resistencia a los medicamentos limitan la aplicación clínica y el efecto terapéutico del fármaco 11. Por lo tanto, existe una necesidad urgente de desarrollar formulaciones alternativas Dac para tratar el melanoma maligno.
Los sistemas coloidales que contienen liposomas, micelas o partículas nanoestructuradas se han investigado intensamente para su uso en la administración de fármacos tal como fue revisado por Marilene et al. 12 partículas nanoestructuradas como portadores potenciales de fármacos han estado atrayendo cada vez más atención en la última década debido a su capacidad de aumentar la carga de fármaco la eficiencia, la liberación del fármaco de control, mejorar la farmacocinética y biodistribución de drogas, y por lo tanto, reducir drogas toxicidad sistémica 13. Sólo unos pocos nanoformulations, sin embargo, se han investigado hasta la fecha para la entrega de Dac, que muestra la protección de la droga de la degeneración de la foto, el aumento de la solubilidad del fármaco, y una mejor efecto terapéutico 10,14,15. Sin embargo, estas formulaciones sufrido de baja eficiencia de encapsulación, mientras que algunos también el uso de nanopartículas de polímeros sintéticos que no son rentables.
Portadores nanoestructurados de lípidos (NLC), hechas de una mezcla de lípidos sólidos y líquidos, se han desarrollado para la administración de fármacos 16,17. Los medicamentos para ser encapsulados son a menudo solubles en tanto los lípidos líquidos y lípidos fases sólidas 18, lo que resulta en una alta carga y liberación 19 controlada. Este estudio tiene como objetivo desarrollar una nueva formulación basada en Dac NLC-encapsulación usando el palmito-glicerilo y miristato de isopropilo como lípidos. La preparación involucrada aceite-en-agua, la evaporación, la solidificación, y homogenizationorte. Las preparaciones se han caracterizado por el tamaño NLC, forma, ultraestructura, y dispersidad, eficiencia de encapsulación de drogas y la carga de fármaco 20.
Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.
Protocolo
1. Preparación de emulsión de aceite-en-agua
- Pesar el palmito-glicerilo (120 mg), miristato de isopropilo (60 mg), d-α-tocoferol succinato de polietilenglicol (30 mg) y lecitina de soja (30 mg), y añadirlos a 12,5 ml de disolventes orgánicos (6,25 ml de acetona y 6,25 ml de etanol). se disuelven rápidamente la mezcla a la temperatura de 70 ° C (5 ° C por encima del punto de fusión del lípido sólido) en baño de agua.
- Añadir o bien 125, 250 o 375 mg de Poloxamer188 en 12,5 ml de ddH 2 O para lograr 1-3% (respectivamente) de solución de Poloxamer 188, que está sujeta a calentamiento a la misma temperatura que anteriormente.
- Añadir la solución de fase acuosa de la etapa 1.2 a la solución de fase de aceite de la etapa 1.1, gota a gota para formar emulsiones en agitación magnética a 400 rpm. Se agita la emulsión a 400 rpm durante otras 4 horas para permitir la evaporación de los disolventes orgánicos.
2. La solidificación y homogeneización
- Deja tél emulsión en una habitación fría (4 ° C) durante 2 hr a solidificar / cristalizar.
- Para obtener NLC, someter la emulsión a alta dispersión pura (HSD) con un homogeneizador a 10.000-15.000 rpm durante 10-40 min.
3. Optimización de la Preparación NLC
- Tomar muestras de la etapa 2.2 con una concentración de tensioactivo de 1, 2 y 3% HSD sometido a velocidades de 10.000, 15.000 y 20.000 rpm, respectivamente, y los intervalos de tiempo de 10, 20, 30 y 40 min, respectivamente,
- Examine las muestras para el tamaño de partícula (PS), índice de dispersión de poli (PDI), la morfología y la ultraestructura 20.
Nota: Los parámetros que producen partículas con el tamaño más pequeño (155 nm) y el valor PDI (0,2) se determinan como óptima.
4. Preparación de NLC-cargado Dac (NLC-Dac)
- Preparar la solución de fase de aceite como se describe en el paso 1.1 con la adición de Dac (70 mg) antes de disolver la mezcla a 70 ° C en baño de agua.
- Prepare una solución fase acuosa como se describe en el paso 1.2 con 1% de tensioactivo, y añadir esta solución a la preparada en la etapa 4.1, gota a gota para formar una emulsión bajo agitación magnética a 400 rpm. Se agita la emulsión durante más de 4 horas para evaporar los disolventes orgánicos.
- Deja la emulsión en una habitación fría (4 ° C) durante 2 horas para solidificar / cristalizar como se describe en el paso 2, y, finalmente, someter la emulsión a alta dispersión pura (HSD) usando los parámetros óptimos determinados en el paso 3.
Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.
Resultados
Las preparaciones de la NLC y NLC-Dac utilizando el palmito-glicerilo y miristato de isopropilo con diferentes parámetros se caracterizaron por PS, PDI, la morfología y ultraestructura 20. El PS y PDI de los CEN fueron la concentración de surfactante, la velocidad y la duración depende HSD. A juzgar por PS y PDI de los CEN, los mejores resultados se lograron con 1% de agente tensioactivo y una velocidad de dispersión pura de 15.000 rpm durante 30 min (Figura 1A,
Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.
Discusión
partículas nanoestructuradas basadas en lípidos han sido utilizados para proporcionar un soporte altamente lipofílico para la entrega de fármacos hidrófobos. Un NLC es la segunda generación de la compañía nanoestructurado de lípidos sólidos, que son sólidos a temperatura ambiente y corporal. La incorporación de un lípido sólido en un lípido líquido en un NLC resultados en una cristalización menos perfecta, aumentando así la eficiencia de la carga de fármaco y también la reducción de la expulsión de fármacos encapsulados...
Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.
Divulgaciones
Los autores no tienen nada que revelar.
Agradecimientos
Los autores reconocen la beca financiada por Arabia Saudí (I821) por hacer posible la investigación. Los autores agradecen al Dr. Liu Xianwei para el apoyo de expertos en análisis de TEM en la Universidad de Cranfield.
Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.
Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Dacarbazina (DAC) | Sigma Aldrich (Gillingham Dorset, Reino Unido) | D2390-100MG | medicamento utilizado para cargar |
| palmitoestearato de glicerilo | Gattefossé (Saint_Priest_cé dex, Francia) | 85251-77-0 | lípidos sólidos |
| d-α- Succinato de polietilenglicol tocoferol (TPGS) | Sigma Aldrich (Gillingham Dorset, Reino Unido) | 57668 | surfactante en fase lipídica |
| Poloxámero 188 | Sigma Aldrich (Gillingham Dorset, Reino Unido) | 15759-1KG | surfactante en fase liqiud |
| Acetona | Sigma Aldrich (Gillingham Dorset, Reino Unido) | 650501-1L | solvente orgánico |
| Etanol | Sigma Aldrich (Gillingham Dorset, Reino Unido) | 459836-1L | |
| disolvente orgánico Lecitina de soja (SL) | Cuisine Innovation (Dijon, Francia) | SLL1402 | tensioactivo en fase lipídica |
| El agua bidestilada se recolectó en nuestro laboratorio del sistema de | agua ultrapura Millipore-Q Gradient A10 (Millipore, Francia) | SAS - 67120 | fase acuosa |
| T 25 digital ULTRA-TURRAX | IKA | 3725000 | como dispersor de alto cizallamiento Agitador |
| magnético de placa calefactora | Scientific Support, Inc | 1454 | Homogeneización de emulsiones |
Referencias
- Loo, T. L., Housholder, G. E., Gerulath, A. H., Saunders, P. H., Farquhar, D. Mechanism of action and pharmacology studies with DTIC (NSC 45388). Cancer Treat Rep. 60 (2), 149-152 (1976).
- Behringer, K., et al. Omission of dacarbazine or bleomycin, or both, from the ABVD regimen in treatment of early-stage favourable Hodgkin's lymphoma (GHSG HD13): An open-label, randomised, non-inferiority trial. The Lancet. 385 (9976), 1418-1427 (2014).
- Carvajal, R. D., et al. A phase 2 randomised study of ramucirumab (IMC-1121B) with or without dacarbazine in patients with metastatic melanoma. Eur J Cancer. 50 (12), 2099-2107 (2014).
- Jiang, G., Li, R., Sun, C., Liu, Y., Zheng, J. Dacarbazine combined targeted therapy versus dacarbazine alone in patients with malignant melanoma: A meta-analysis. PLoS ONE. 9 (12), (2014).
- Lazar, V., et al. Sorafenib plus dacarbazine in solid tumors: A phase i study with dynamic contrast-enhanced ultrasonography and genomic analysis of sequential tumor biopsy samples. Invest New Drugs. 32 (2), 312-322 (2014).
- Niemeijer, N. D., Alblas, G., Van Hulsteijn, L. T., Dekkers, O. M., Corssmit, E. P. M. Chemotherapy with cyclophosphamide, vincristine and dacarbazine for malignant paraganglioma and pheochromocytoma: Systematic review and meta-analysis. Clin Endocrinol (Oxf). 81 (5), 642-651 (2014).
- Bedikian, A. Y., Garbe, C., Conry, R., Lebbe, C., Grob, J. J. Dacarbazine with or without oblimersen (a Bcl-2 antisense oligonucleotide) in chemotherapy-naive patients with advanced melanoma and low-normal serum lactate dehydrogenase: 'The AGENDA trial'. Melanoma Res. 24 (3), 237-243 (2014).
- Daponte, A., et al. Phase III randomized study of fotemustine and dacarbazine versus dacarbazine with or without interferon-a in advanced malignant melanoma. J Trans Med. 11 (1), (2013).
- Jiao, J., Rhodes, D. G., Burgess, D. J. Multiple Emulsion Stability: Pressure Balance and Interfacial Film Strength. J Colloid Interface Sci. 250 (2), 444-450 (2002).
- Kakumanu, S., Tagne, J. B., Wilson, T. A., Nicolosi, R. J. A nanoemulsion formulation of dacarbazine reduces tumor size in a xenograft mouse epidermoid carcinoma model compared to dacarbazine suspension. Nanomedicine. 7 (3), 277-283 (2011).
- Xie, T., Nguyen, T., Hupe, M., Wei, M. L. Multidrug resistance decreases with mutations of melanosomal regulatory genes. Cancer Res. 69 (3), 992-999 (2009).
- Estanqueiro, M., Amaral, M. H., Conceição, J., Lobo, J. M. S. Nanotechnological carriers for cancer chemotherapy: the state of the art. Colloids Surf., B. 126, 631-648 (2015).
- Koziara, J. M., Whisman, T. R., Tseng, M. T., Mumper, R. J. In-vivo efficacy of novel paclitaxel nanoparticles in paclitaxel-resistant human colorectal tumors. J Controlled Release. 112 (3), 312-319 (2006).
- Ding, B., et al. Biodegradable methoxy poly (ethylene glycol)-poly (lactide) nanoparticles for controlled delivery of dacarbazine: Preparation, characterization and anticancer activity evaluation. Afr J Pharm Pharacol. 5 (11), 1369-1377 (2011).
- Ding, B., et al. Anti-DR5 monoclonal antibody-mediated DTIC-loaded nanoparticles combining chemotherapy and immunotherapy for malignant melanoma: target formulation development and in vitro anticancer activity. Int J Nanomedicine. 6, 1991-2005 (2011).
- Jenning, V., Thünemann, A. F., Gohla, S. H. Characterisation of a novel solid lipid nanoparticle carrier system based on binary mixtures of liquid and solid lipids. Int J Pharm. 199 (2), 167-177 (2000).
- Müller, R. H., Radtke, M., Wissing, S. A. Nanostructured lipid matrices for improved microencapsulation of drugs. Int J Pharm. 242 (1-2), 121-128 (2002).
- Pouton, C. W. Lipid formulations for oral administration of drugs: Non-emulsifying, self-emulsifying and 'self-microemulsifying' drug delivery systems. Eur. J. Pharm. Sci. 11 (Suppl. 2), S93-S98 (2000).
- Jores, K., Mehnert, W., Drechsler, M., Bunjes, H., Johann, C., Mäder, K. Investigations on the structure of solid lipid nanoparticles (SLN) and oil-loaded solid lipid nanoparticles by photon correlation spectroscopy, field-flow fractionation and transmission electron microscopy. J Controlled Release. 95 (2), 217-227 (2004).
- Almousallam, M., Zhu, H. Encapsulation of cancer therapeutic agent dacarbazine using nanostructured lipid carrier. Int nano lett. , (2015).
- Ng, W. K., et al. Thymoquinone-loaded nanostructured lipid carrier exhibited cytotoxicity towards breast cancer cell lines (MDA-MB-231 and MCF-7) and cervical cancer cell lines (HeLa and SiHa). BioMed Research International. , (2015).
- Sun, M., et al. Quercetin-nanostructured lipid carriers: Characteristics and anti-breast cancer activities in vitro. Colloids Surf., B. 113, 15-24 (2014).
- Savla, R., Garbuzenko, O. B., Chen, S., Rodriguez-Rodriguez, L., Minko, T. Tumor-Targeted Responsive Nanoparticle-Based Systems for Magnetic Resonance Imaging and Therapy. Pharm Res. 31 (12), 3487-3502 (2014).
- Chen, Y., et al. Formulation, characterization, and evaluation of in vitro skin permeation and in vivo pharmacodynamics of surface-charged tripterine-loaded nanostructured lipid carriers. Int J Nanomedicine. 7, 3023(2012).
- Sanna, V., Caria, G., Mariani, A. Effect of lipid nanoparticles containing fatty alcohols having different chain length on the ex vivo skin permeability of Econazole nitrate. Powder Technol. 201 (1), 32-36 (2010).
- Brigger, I., Dubernet, C., Couvreur, P. Nanoparticles in cancer therapy and diagnosis. Adv Drug Deliv Rev. 54 (5), 631-651 (2002).
- Visaria, R. K., et al. Enhancement of tumor thermal therapy using gold nanoparticle-assisted tumor necrosis factor-a delivery. Mol Cancer Ther. 5 (4), 1014-1020 (2006).
- Tripathi, A., Gupta, R., Saraf, S. A. PLGA nanoparticles of anti tubercular drug: Drug loading and release studies of a water in-soluble drug. Int J PharmTech Res. 2 (3), 2116-2123 (2010).
- Joshi, M., Patravale, V. Nanostructured lipid carrier (NLC) based gel of celecoxib. Int J Pharm. 346 (1-2), 124-132 (2008).
- Lim, W. M., Rajinikanth, P. S., Mallikarjun, C., Kang, Y. B. Formulation and delivery of itraconazole to the brain using a nanolipid carrier system. Int J Nanomedicine. 9 (1), 2117-2126 (2014).
- Bei, D., Zhang, T., Murowchick, J. B., Youan, B. C. Formulation of dacarbazine-loaded cubosomes. Part III. physicochemical characterization. AAPS PharmSciTech. 11 (3), 1243-1249 (2010).
- Lei, M., et al. Dual drug encapsulation in a novel nano-vesicular carrier for the treatment of cutaneous melanoma: Characterization and in vitro/in vivo evaluation. RSC Advances. 5 (26), (2015).
Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.
Reimpresiones y permisos
Etiquetas
