Solubilité des composés hydrophobes en Solution aqueuse à l’aide de combinaisons d’auto-assemblage, peptides et acides aminés
20 septembre 2017
Ce protocole décrit un moyen cliniquement-il y a lieu de dissoudre des composés hydrophobes en milieu aqueux, à l’aide de combinaisons d’auto-assemblage solutions peptides et acides aminés. Notre méthode résout une limitation majeure de la thérapeutique hydrophobe, qui n’ont pas un moyen sûr et efficace des méthodes de solubilité et de la livraison en milieu clinique.
L’objectif global de cette méthode est d’augmenter la solubilité des composés hydrophobes dans une solution aqueuse en vue d’une administration potentielle en milieu clinique. Cette méthode résout une limitation clé dans le domaine médical qui est le manque d’utilisation des composés hydrophobes en milieu clinique en raison de leur faible solubilité dans les systèmes aqueux tels que le sang. Le principal avantage de cette technique est que les composés hydrophobes peuvent être dissous dans des solutions aqueuses sans aucune utilisation significative de co-solvants toxiques.
Tout d’abord, étiquetez deux tubes de centrifugation coniques de 50 litres pour chaque acide aminé. Préparez une grande fiole de deux litres contenant de l’eau purifiée. Après avoir calculé la quantité de chaque acide aminé pour les concentrations souhaitées, pesez les quantités appropriées d’acides aminés dans les tubes à centrifuger respectifs à l’aide d’une spatule.
À l’aide d’une pipette sériologique, versez 40 millilitres d’eau purifiée dans chaque tube de centrifugation. Après avoir bouché les tubes, agitez les échantillons jusqu’à ce qu’ils soient dissous. À l’aide d’une balance analytique haute performance, pesez environ un plus ou moins 0,2 milligramme de peptide au fond d’un flacon à scintillation de 20 millilitres.
Notez le poids exact du peptide sur le bouchon et vissez le bouchon sur le flacon. Ensuite, pipetez le volume approprié de solution d’acides aminés dans chaque flacon afin d’atteindre la concentration souhaitée de peptide auto-assemblé Sonicate les échantillons pendant 10 minutes dans un sonicateur à bain d’eau à température ambiante en veillant à ce que les solutions dans le flacon soient complètement immergées dans le bain d’eau. Préparez deux solutions mères de médicament en combinant un milligramme du médicament désiré avec la quantité appropriée de DMSO et un autre milligramme du médicament avec de l’éthanol.
Ensuite, utilisez les deux solutions pendant 15 secondes pour dissoudre complètement le médicament. Ensuite, étiquetez des tubes de micro-centrifugeuse de 1,5 millilitre pour chaque formulation avec le peptide, l’acide aminé et le co-solvant auto-assemblés. Ajoutez 10 microlitres de la solution mère de DMSO ou 20 microlitres de la solution mère d’éthanol dans les tubes de micro-centrifugeuse appropriés.
Ensuite, ajoutez 990 microlitres de solutions d’acides aminés peptidiques auto-assemblées dans les tubes de micro-centrifugeuse contenant la solution mère de DMSO. Ajoutez 980 microlitres de solutions d’acides aminés peptidiques dans les tubes de micro-centrifugeuse contenant la solution mère d’éthanol médicamenteux. Agitez vigoureusement toutes les formulations de médicaments pendant 30 secondes.
Ensuite, couvrez d’une feuille d’aluminium et laissez reposer les formulations pendant 30 minutes avant de tester la solubilité. Après 30 minutes, agitez vigoureusement les formulations pendant 30 secondes. Ensuite, centrifugez les formulations à 14, 220 fois G pendant une minute.
Après la centrifugation, inspectez visuellement le fond des tubes de la micro-centrifugeuse pour détecter les précipitations. Sur les 40 formulations testées dans cette étude, sept ont réussi à dissoudre le médicament hydrophobe, la curcumine. Deux grandes tendances ont été identifiées en regroupant les formulations par composants.
L’éthanol semble être un meilleur co-solvant pour dissoudre la curcumine, et les acides aminés chargés positivement, la lysine et l’arginine semblent être des composants optimaux pour dissoudre la curcumine. Il est intéressant de noter le changement de couleur pour les formulations contenant de l’arginine et de la lysine, ce qui révèle que la curcumine est dissoute à l’état alcalin. Une fois maîtrisée, cette technique peut être réalisée en deux à trois heures avec l’équipement approprié et si les solutions d’acides aminés sont préparées à l’avance.
À la suite de cette procédure, les formulations de médicaments solubles peuvent être testées in vitro et in vivo afin d’évaluer et de comparer directement l’efficacité biologique ou l’innocuité du médicament dissous. Après son développement, cette méthode de formulation a ouvert la voie à l’administration in vivo d’un inhibiteur de stock hydrophobe appelé PP@for la prévention des lésions pulmonaires aiguës. Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la façon d’appliquer une combinaison de peptides et d’acides aminés auto-assemblés pour dissoudre un médicament hydrophobe donné.
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Aperçu
Ce protocole décrit une méthode permettant de dissoudre des composés hydrophobes dans des environnements aqueux à l'aide de peptides et d'acides aminés auto-assemblés. Cette approche répond au défi de la faible solubilité des thérapeutiques hydrophobes dans les applications cliniques.
Composantes clés de l'étude
Domaine scientifique
- Biochimie
- Science pharmaceutique
- Applications cliniques
Contexte
- Les composés hydrophobes ont souvent une utilisation clinique limitée en raison de problèmes de solubilité.
- Les méthodes traditionnelles peuvent impliquer des co-solvants toxiques.
- L'amélioration de la solubilité peut renforcer l'administration thérapeutique.
- Les peptides auto-assemblants offrent une solution novatrice à ce défi.
Objectif de l'étude
- Développer une méthode sûre pour dissoudre les composés hydrophobes.
- Faciliter l'utilisation de thérapeutiques hydrophobes en milieu clinique.
- Éliminer le besoin de co-solvants toxiques dans le processus.
Méthodes utilisées
- Préparation de solutions d'acides aminés dans de l'eau purifiée.
- Utilisation de tubes coniques de centrifugation pour le mélange.
- Calcul des concentrations en acides aminés pour une solubilité souhaitée.
- Pesée et association précises des acides aminés.
Résultats principaux
- Les composés hydrophobes peuvent être efficacement dissous dans des solutions aqueuses.
- La méthode évite l'utilisation de solvants toxiques.
- Potentiel démontré pour une application clinique.
- Une solubilité améliorée accroît les options de délivrance thérapeutique.
Conclusions
- Cette méthode offre une solution viable pour la solubilité des composés hydrophobes.
- Elle ouvre de nouvelles perspectives pour l'utilisation de thérapeutiques hydrophobes.
- Des recherches supplémentaires pourraient élargir ses applications en médecine.
Questions fréquemment posées
Pertinence professionnelle dans l'industrie
La faible solubilité aqueuse des composés hydrophobes reste un obstacle majeur à la traduction clinique de thérapeutiques prometteuses, limitant leur utilisation dans les filières de découverte de médicaments. Cette stratégie de formulation SAP-AA répond à ce défi en permettant la solubilisation sans solvants co-adjuvants toxiques, soutenant ainsi la validation précoce des cibles et l'optimisation des candidats médicaments. La méthode améliore l'osmolarité et la biocompatibilité de la formulation, ce qui la rend adaptée à une intégration dans les flux de développement préclinique où l'insuffisance de solubilité constitue un facteur de risque clé.
Applications stratégiques en recherche et développement biopharmaceutique
Début de la découverte et validation de la cible
- Valeur scientifique : Permet l'analyse de composés hydrophobes tels que le PP2, la rottlerine et la curcumine dans des environnements aqueux pour des études d'interaction avec leurs cibles.
- Valeur opérationnelle : Facilite la validation fonctionnelle d'inhibiteurs en maintenant la solubilité des composés lors d'essais in vitro et in vivo.
- Valeur prédictive : Réduit les faux négatifs dans les criblages en assurant la disponibilité des composés bioactifs, améliorant ainsi la confiance dans l'identification des cibles.
Élaboration de tests et criblage
- Valeur scientifique : Fournit une plateforme reproductible pour la préparation de formulations médicamenteuses couvrant divers chimiotypes, grâce à un criblage systématique des SAP et des acides aminés.
- Valeur opérationnelle : Utilise du matériel de laboratoire courant (vortex, sonicateur, centrifugeuse), permettant une montée en échelle et un transfert technologique entre équipes de découverte.
- Préparation des tests : Produit des solutions limpides et sans précipitation, adaptées aux tests biochimiques et cellulaires en aval.
Recherche translationnelle et préclinique
- Continuité translationnelle : L'efficacité in vivo démontrée du PP2 formulé avec SAP-AA soutient la progression depuis la validation ciblée jusqu'aux modèles précliniques.
- Réduction des risques : Élimine la toxicité secondaire liée à des co-solvants comme le DMSO ou l'éthanol, améliorant ainsi le profil de sécurité.
- Optimisation de la formulation : Permet le criblage empirique d'acides aminés (par exemple, la lysine, l'arginine) et de co-solvants afin d'identifier les conditions de solubilisation optimales pour chaque composé.
Intégration des pipelines et des flux de travail
La méthode SAP-AA s'inscrit dans la phase précoce de la découverte, en favorisant la progression du « hit » au « lead » en résolvant les goulots d'étranglement liés à la solubilité qui entravent l'évaluation biologique.
- Biologie de la découverte : Facilite la validation des cibles en permettant des tests de réponse dose-dépendante de composés hydrophobes dans des tampons physiologiques.
- Écrantage : Améliore la compatibilité des tests grâce à des solutions claires et stables qui réduisent la variabilité entre puits.
- Analytique : Permet une quantification précise par UV-Vis ou HPLC après centrifugation, soutenant les mesures de relation structure-activité et de puissance.
- Recherche translationnelle : Soutient les études PK/PD en fournissant des formulations injectables aux hémodynamiques améliorées.
- Réutilisation en entreprise : Une approche de plateforme permet la standardisation entre projets par l'écrantage de bibliothèques SAP-AA.
Impact opérationnel et organisationnel
- Valeur scientifique : Accroît la confiance prédictive dans les hypothèses ciblées en garantissant la disponibilité des composés.
- Valeur opérationnelle : Améliore la reproductibilité grâce à des protocoles de formulation standardisés et à un suivi des composants.
- Valeur stratégique : Réduit l'abandon d'études dû aux échecs de formulation, augmentant ainsi l'efficacité de l'identification des candidats prometteurs.
- Impact sur le portefeuille : Permet des décisions d'orientation (aller ou ne pas aller) fondées sur l'activité biologique réelle plutôt que sur des artefacts de solubilité.
Considérations relatives à la mise en œuvre
- Nécessite une expertise dans la manipulation des peptides, la sonication et les protocoles de centrifugation.
- Dépend de l'accès à des balances analytiques, des vortexeurs et des bains ultrasoniques.
- Exige une cohérence interéquipes dans la préparation des solutions d'acides aminés et le suivi des concentrations.
- Une adaptation peut être nécessaire pour les composés présentant une hydrophobicité extrême ou une sensibilité aux charges.
- Limité par la nécessité d'une optimisation empirique pour chaque composé, bien que guidée par des tendances (par exemple, les acides aminés cationiques).
F.A.Q. sur la bio-pharmacie
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
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