Article de méthode

Encapsulation of Cancer Therapeutic Agent dacarbazine Utilisation nanostructurés Lipid Transporteur

DOI :

10.3791/53760

⸱

26 avril 2016

 , 
1Institute of Environment, Health, Risks and Futures, Cranfield University

Dans cet article

Résumé

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La méthode la plus couramment utilisée pour nanostructuré support lipidique (NLC) synthèse implique huile dans-eau, l'homogénéisation et la solidification. Cela a été modifié ici en appliquant la dispersion à cisaillement élevé après solidification pour obtenir un NLC avec la taille souhaitable, une meilleure encapsulation des drogues et de l'efficacité de chargement de médicament en tant que vecteur potentiel pour la livraison de dacarbazine.

Résumé

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La seule formule de la dacarbazine (DAC) dans l'utilisation clinique est une perfusion intraveineuse, présentant un profil thérapeutique médiocre en raison de la faible dispersité de la drogue en solution aqueuse. Pour surmonter cela, un support nanostructuré lipidique (CNL) constitué par le palmitostéarate de glycéryle et le myristate d'isopropyle a été développé pour encapsuler Dac. CLN avec taille contrôlée ont été obtenus en utilisant la dispersion de cisaillement élevé (HSD) après solidification de l'émulsion huile-dans-eau. Les paramètres de synthèse, y compris la concentration en agent tensio-actif, la vitesse et le temps de HSD ont été optimisées pour obtenir la plus petite NLC avec la taille, l'indice de polydispersité et le potentiel zêta de 155 ± 10 nm, de 0,2 ± 0,01 et -43,4 ± 2 mV, respectivement. Les paramètres optimaux ont également été utilisés pour la préparation NLC Dac-chargé. Le NLC résultante chargé de Dac possédait taille, indice de polydispersion et le potentiel zeta de 190 ± 10 nm, 0,2 ± 0,01, et -43,5 ± 1,2 mV, respectivement. Le médicament ef encapsulationficacité et la charge de médicament a atteint 98% et 14%, respectivement. Ceci est le premier rapport sur l'encapsulation de Dac utilisant NLC, ce qui implique que NLC pourrait être un nouveau candidat potentiel en tant que support de médicament pour améliorer le profil thérapeutique de Dac.

Introduction

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Dacarbazine (Dac) est un agent alkylant qui exerce une activité anti-tumorale par des acides nucléiques méthylation ou dommage direct de l' ADN, conduisant à un arrêt du cycle cellulaire et la mort cellulaire 1.

En tant que premier agent chimiothérapeutique de ligne, Dac a été utilisé seul ou en combinaison avec d' autres médicaments de chimiothérapie pour le traitement de divers cancers 2-6. Il est l'agent le plus actif jusqu'à présent utilisé dans le traitement du mélanome cutané et métastatique, qui est la forme la plus agressive de 3,7,8 de cancer de la peau. Le taux de réponse, cependant, est seulement 20% au mieux, et les effets thérapeutiques sont souvent accompagnés d'effets secondaires systémiques graves.

Dans sa forme naturelle, Dac est hydrophile et est instable en raison de sa photosensibilité 9. La seule formule disponible pour une utilisation clinique est actuellement une poudre stérile à utiliser en suspension pour perfusion intraveineuse 7,8. Le faible taux de réponse et la toxicité systémique élevée rmangé de la drogue est en grande partie attribuable à sa faible solubilité dans l'eau, donc une faible disponibilité au site cible, et une grande distribution à des sites non-cibles, ce qui limite la dose maximale du médicament 10. La dégradation rapide et le métabolisme après l' admission par voie intraveineuse en même temps que le développement de la résistance aux médicaments limitent l'application clinique et l' effet thérapeutique du médicament 11. Par conséquent, il existe un besoin urgent de développer des formulations alternatives Dac pour le traitement du mélanome malin.

Les systèmes colloïdaux contenant des liposomes, des micelles ou particules nanostructurés ont été intensivement étudiés pour leur utilisation dans l' administration de médicaments examinés par Marilene et al. 12 particules nanostructurées comme porteurs potentiels de la drogue ont attiré une attention croissante dans la dernière décennie en raison de leur capacité à augmenter la charge de médicament l'efficacité, le contrôle de libération de médicament, d'améliorer la pharmacocinétique et la biodistribution drogue, et donc reduce toxicité systémique de la drogue 13. Seuls quelques nanoformulations, cependant, ont été étudiés jusqu'à présent pour la livraison Dac, montrant la protection de la drogue de la photo la dégénérescence, l' augmentation de la solubilité du médicament, et l' amélioration de l' effet thérapeutique 10,14,15. Cependant, ces formulations ont souffert de la faible efficacité d'encapsulation alors que certains en utilisant également des nanoparticules de polymères synthétiques qui ne sont pas rentables.

Des supports nanostructurés lipidiques (CNL), constitués d'un mélange de lipides solides et liquides, ont été développés pour la délivrance de médicaments 16,17. Les médicaments à encapsuler sont souvent solubles dans les deux lipides liquides et des lipides solides phases 18, entraînant une charge élevée et la libération 19 contrôlée. Cette étude vise à développer une nouvelle formulation basée sur Dac NLC-encapsulation en utilisant le palmitostéarate de glycéryle et le myristate isopropylique comme lipides. L'huile-dans-eau, l'évaporation, la solidification, et homogenizatio préparation en causen. Les préparations ont été caractérisées pour la taille NLC, la forme, ultrastructure et dispersity, l' efficacité de la drogue encapsulation et la charge de médicament 20.

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Protocole

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1. Préparation de l'émulsion huile-dans-eau,

  1. Peser le palmitostéarate de glycéryle (120 mg), du myristate d'isopropyle (60 mg), de d-α-tocophéryl polyéthylène glycol succinate (30 mg) et de lécithine de soja (30 mg), et ajouter 12,5 ml de solvants organiques (6,25 ml d'acétone et 6,25 ml d'éthanol). dissoudre rapidement le mélange à la température de 70 ° C (5 ° C au-dessus du point de lipide solide de fusion) dans un bain d'eau.
  2. Ajouter soit 125, 250 ou 375 mg de Poloxamer188 dans 12,5 ml de ddH 2 O pour atteindre 1-3% (respectivement) de Poloxamer 188 solution, qui est soumise à un chauffage à la même température que ci - dessus.
  3. Ajouter la solution en phase aqueuse issue de l'étape 1.2 de la solution en phase huileuse de l'étape 1.1, goutte à goutte pour former des émulsions, sous agitation magnétique à 400 tours par minute. Agiter l'émulsion à 400 tpm pendant 4 heures pour permettre l'évaporation des solvants organiques.

2. La solidification et Homogénéisation

  1. Laisse til émulsion dans une chambre froide (4 ° C) pendant 2 heures pour solidifier / cristallisent.
  2. Pour obtenir NLC, soumettre l'émulsion à haute dispersion pure (HSD) avec un homogénéisateur à 10.000-15.000 rpm pendant 10-40 min.

3. Optimisation de la préparation NLC

  1. Prélever des échantillons provenant de l'étape 2.2 avec une concentration en tensioactif de 1, 2 et 3% subissant HSD à une vitesse de 10 000, 15 000 et 20 000 tours par minute, respectivement, et les intervalles de temps de 10, 20, 30 et 40 min, respectivement,
  2. Examiner les échantillons pour la taille des particules (PS), le poly indice de dispersion (PDI), la morphologie et l' ultrastructure 20.
    Remarque: Les paramètres qui produisent des particules avec la plus petite taille (155 nm) et PDI (0,2) valeur sont déterminées comme optimal.

4. Préparation de Dac chargé NLC (NLC-Dac)

  1. Préparer une solution de phase huileuse telle que décrite à l'étape 1.1 avec l'ajout de Dac (70 mg) avant la dissolution du mélange à 70 ° C dans un bain d'eau.
  2. PRepare une solution en phase aqueuse comme décrit dans l'étape 1.2 à 1% de tensioactif, et d'ajouter cette solution à celle préparée à l'étape 4.1, goutte à goutte pour former une émulsion sous agitation magnétique à 400 tours par minute. Incorporer l'émulsion pour plus de 4 heures pour évaporer les solvants organiques.
  3. Laisser l'émulsion dans une chambre froide (4 ° C) pendant 2 heures pour solidifier / cristalliser comme décrit à l'étape 2, et enfin, soumettre l'émulsion à haute dispersion pure (HSD) en utilisant les paramètres optimaux déterminés à l'étape 3.

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Résultats

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Les préparatifs du NLC et NLC-Dac utilisant le palmitostéarate de glycéryle et le myristate isopropylique avec des paramètres différents ont été caractérisés pour PS, PDI, de la morphologie et de l' ultrastructure 20. Le PS et de préparation des CLN étaient concentration surfactant, la vitesse HSD et dépendante durée. Comme jugé par PS et de préparation des CLN, les meilleurs résultats ont été obtenus avec 1% de tensioactif et une vitesse de dispersion pure de 15.000 rpm penda...

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Discussion

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particules nanostructurés à base de lipides ont été utilisées pour fournir un support hautement lipophile pour la livraison de médicaments hydrophobes. Un NLC est la deuxième génération de solide support lipidique nanostructuré, qui sont solides à température ambiante et du corps. L'incorporation d'un lipide solide dans un liquide dans un lipide résultats CNL dans une cristallisation moins parfaite, augmentant ainsi l'efficacité de chargement de médicament et de réduire aussi l'expulsion des médicaments ...

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Déclarations de divulgation

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Les auteurs n'ont rien à dévoiler.

Remerciements

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Les auteurs reconnaissent la bourse Arabie Saoudite-financé (I821) pour rendre la recherche possible. Les auteurs remercient le Dr Liu Xianwei pour le soutien expert en analyse TEM à l'Université de Cranfield.

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Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article
NomEntrepriseNuméro de catalogueCommentaires
Dacarbazine (DAC)Sigma Aldrich (Gillingham Dorset, Royaume-Uni)Médicament D2390-100MGutilisé pour le téléchargement de
palmitostéarate de glycéryle  ;Gattefossé ; (Saint_Priest_cé ; dex, France)85251-77-0lipides solides  ;
d-&alpha ;- Tocopherol polyethylene glycol succinate (TPGS)Sigma Aldrich (Gillingham Dorset, Royaume-Uni)57668tensioactif en phase lipidique
Poloxamer 188Sigma Aldrich (Gillingham Dorset, Royaume-Uni)15759-1KGtensioactif en phase liqiud
Acétone  ;Sigma Aldrich (Gillingham Dorset, Royaume-Uni)650501-1Lsolvant organique
Éthanol  ;Sigma Aldrich (Gillingham Dorset, Royaume-Uni)459836-1Lsolvant organique
Lécithine de soja (SL)Cuisine Innovation (Dijon, France)SLL1402 tensioactif en phase lipidique
L’eau doublement distillée a été collectée dans notre laboratoire à partir dusystème d’eau ultra-pure Millipore-Q Gradient A10 (Millipore, France)SAS - 67120  ;phase aqueuse  ;
T 25 digital ULTRA-TURRAXIKA3725000as high shear disperser
Hotplate Magnetic StirrerScientific Support, Inc1454  ;Homogénéisation de l’émulsion

Références

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Mots-clés

Encapsulation de la dacarbazineDispersion fort cisaillementAnalyse de la taille des particulesIndice de polydispersitMesure du potentiel z taEfficacit d encapsulation du m dicamentMicroscopie lectronique transmissionDiffusion dynamique de la lumi reOptimisation de la concentration en tensioactif

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