מאמר שיטה

אימות צימוד חומר טיפולי למכשירים רפואיים מצופים אלכוהול פוליוויניל

879 צפיות

⸱

DOI:

10.3791/67358

⸱

29 בנובמבר 2024

 ,  , 
1Department of Surgery, LSU Health Shreveport, 2Department of Molecular and Cellular Physiology, LSU Health Shreveport

במאמר זה

סיכום

כאן, אנו מציגים פרוטוקול לגזירת מכשירים רפואיים עם טיפולי חלבון על ידי צימוד טיפולי חלבון לקרום אלכוהול פוליוויניל יצוק על מכשירים רפואיים. צימוד של טיפולים מבוססי חלבון מאפשר אספקה מקומית ומרוכזת והיא גישה חסכונית הדורשת כמויות תרופות נמוכות בהרבה למינון תוך מזעור השפעות מחוץ למטרה.

תקציר

טיפולים מבוססי חלבון מוגבלים לרוב על ידי דרך המתן שלהם וחוסר היכולת להגביל אותם לאתר הפעולה שלהם. גישה חדשנית אחת שפיתחנו היא לקשור באופן קוולנטי תרופות חלבון למכשירים רפואיים, מה שמאפשר אספקה מקומית ומרוכזת יותר של חומרים אלה לאתר הפעולה המיועד להם. מחקר זה נועד להעריך אם ניתן לקשור פפטיד דמוי גלוקגון-2 (GLP-2) באופן קוולנטי למכשירי שרוול הרחבת הנרתיק (VES) ושרוול הרחבת המעי (IES) בכמויות רלוונטיות ומדידות מבחינה קלינית.

שרוולי הרחבה צופו באלכוהול פוליוויניל (PVA) וחוברו עם אדי גלוטראלדהיד/חומצה גופרתית ליצירת משטח פעיל כימית המסוגל לקשור טיפולים המכילים אמין כגון GLP-2. עקומה סטנדרטית נוצרה על ידי קשירה של 250 מיקרוגרם, 100 מיקרוגרם, 50 מיקרוגרם, 25 מיקרוגרם ו-0 מיקרוגרם של GLP-2 לבארות מצופות PVA של צלחת של 24 בארות. תקן ELISA נוצר באמצעות נוגדן נגד GLP-2 לארנב ואחריו נוגדן משני נגד ארנב IgG אלקליין פוספטאז בתוספת מצע מיקרובאר כחול פוספטאז אלקליין. קולורימטריה (צהוב עד כחול ב-620 ננומטר) הייתה פרופורציונלית לריכוז הנוגדנים הקשורים ל-GLP-2, מה שאפשר לחשב את הריכוז הקשור של GLP-2 על השרוולים המצופים ב-PVA. התוספת של 50 מיקרוגרם של GLP-2 להתקני IES/VES כרכה בממוצע 22.69 ±-9.32 מיקרוגרם/ס"מ2 של GLP-2 עם שטח פנים חיצוני של IES/VES (9.425 ס"מרבוע), מה שמצביע על כך ש-44% מה-GLP-2 שנוסף היה משותק על שרוולי ה-IES/VES המצופים PVA.

המינון הנוכחי של GLP-2 אנושי הוא 50 מיקרוגרם/ק"ג. מכיוון שכל שרוול נושא 22 מיקרוגרם, מדובר בכ-44% מהמינון המערכתי במכשיר בודד. מתודולוגיה זו מאפשרת להוסיף מינונים נמוכים באופן דרמטי של חומרים טיפוליים כדי לקבל את אותה השפעה כמו מתן סיסטמי של תרופת GLP-2 תוך הימנעות מהשפעות מערכתיות.

מבוא

טיפולים מבוססי חלבון כגון אנזימים, נוגדנים, ציטוקינים, הורמונים וגורמי גדילה הוכחו כיעילים ביותר בטיפול במספר מחלות1. אם נשפר את ההבנה שלנו כיצד לספק את החומרים הטיפוליים הללו, נוכל לקדם משמעותית את הביוטכנולוגיה ליישום חומרים אלה כתרופות/טיפולים רפואיים. היעילות של טיפולי חלבון מוגבלת על ידי ההפצה הביולוגית שלהם, העלות וההשפעות מחוץ למטרה. מספר גישות נוסו לשפר את הפרמקוקינטיקה והפרמקודינמיקה של טיפולי חלבון, כולל PEGylation, גליקוזילציה, ליפידציה ואיחוי של חלבונים אחרים2. "מיקודיות" היא דאגה נוספת מכיוון שלרוב טיפולי החלבון הנוכחיים יש מספר אתרי פעולה, וכתוצאה מכך השפעות מחוץ למטרה. באופן ספציפי, מיקוד תרופות אלה לאתרים הרצויים יכול להוריד את המינון הטיפולי הנדרש ולהפחית את תופעות הלוואי2. אם ניתן להגביל את העברת התרופה לאתר הפעולה המיועד, ייתכן שניתן יהיה לשפר באופן קיצוני את הטיפול תוך הגבלת תופעות הלוואי הלא רצויות של תרופות אלה.

כיום נעשה שימוש במכשירים רפואיים מרובים המכילים טיפולים, כגון סטנטים עם ציפוי תרופות אנטי-פרוליפרטיבי המכיל קלופידוגרל, וינקריסטין ווינבלסטין כדי לסייע במניעת רסטנוזיס והצורך ברה-וסקולריזציה חוזרת לאחר צנתור לב3. בנוסף, נוצרו סטנטים שופכניים מתכלים המכילים פקליטקסל, דוקסורוביצין, גמציטאבין ותרופות אנטי-פרוליפרטיביות אחרות כדי לסייע בטיפול בקרצינומה של דרכי השתןהעליונות 4. כאשר סטנטים אלה מתכלים, התרופות האנטי-גידוליות משתחררות באופן מקומי בצורה מבוקרת, ומאריכות את מתן התרופה ללא צורך במינוןנוסף. מתודולוגיה זו מאפשרת השפעה ארוכת טווח של התרופות האנטי-גידוליות באתר הפעולה המיועד תוך מניעת הצורך בחשיפה מערכתית, הגבלת פעולת התרופה על תאים שאינם גידול והפחתת רעילות התרופות. כמו כן, האופי המתכלה של הסטנט יכול גם למנוע את הצורך בהליך הסרת סטנט4.

תסמונת המעי הקצר (SBS) היא מצב נוסף שבו השימוש בטיפולים מבוססי חלבון הראה שיפור משמעותי בחולים5. SBS יכול להתרחש באמצעות מנגנונים שונים אך גורם לאורך מעיים לא מספק, מה שגורם לתת-ספיגה ותת-תזונה. ניתן להשתמש בטיפולים, כגון אנלוגים של פפטיד דמוי גלוקגון 2 (GLP-2), לפני המעבר לניהול כירורגי של מצב זה5. GLP-2 אנושי, הורמון פפטיד מזין מערכתי, מיוצר במעי הדק הדיסטלי ובמעי הגס על ידי תאים אנדוקריניים מסוג L. GLP-2 גורם לשגשוג של תאי קריפטה במעי, מקדם תיקון של רירית פגומה, מעכב אפופטוזיס של תאי אפיתל במעי ומשפר את אספקת הדם במעי5. אנלוגים של GLP-2, כגון טדוגלוטיד, אושרו לחולים מגיל שנה ומעלה לטיפול ב-SBS כדי לסייע בהגברת הסתגלות המעי הטבעית6. באופן טבעי, הסתגלות המעי יכולה להימשך שנים וגורמת לעיכוב בהתרוקנות הקיבה כדי להגדיל את זמן הספיגה ולהגדלת הקוטר על ידי הרחבת המעי כדי להגדיל את שטח הפנים לספיגה7. לאנלוגים של GLP-2 יש את אותה פעילות פרמקולוגית כמו ל-GLP-2 הטבעי תוך מבנה יציב יותר, המאפשר זמן מחצית חיים ארוך יותר וזיקה חזקה יותר למטרות5. נכון לעכשיו, העלות השנתית של טדוגלוטיד היא 295,000 דולר, והמינון למטופלים הוא 0.05 מ"ג/ק"ג ליום5. תופעות הלוואי של Teduglutide כוללות בחילות, הקאות, שלשולים, כאבי בטן, ירידה במשקל, פוליפים במערכת העיכול וצמיחה מוגברת של גידולים קיימים5.

בעבר, המעבדה שלנו הראתה שפריסה של שרוול הרחבת מעי (IES) (איור 1) הצליחה לייצר התארכות מיידית של 36.2% של המעי הדק ex vivo והתארכות של 30.2% של המעי הדק לאחר פריסה של חודש ב-vivo 6,8. מכשיר זה יכול להפוך לטיפול לחולי SBS שיכול לקצר את התלות בתזונה פרנטרלית. היכולת להצמיד ביולוגית טיפולים למכשיר IES יכולה לשפר עוד יותר את יכולת האנטרוגנזה של הסחת הדעת על ידי הוספת אגוניסט גדילת רירית המעי GLP-2 למכשיר. ממברנות אלכוהול פוליוויניל (PVA) הן פולימרים הידרופיליים שניתן להכין על ידי המסת PVA למים, יציקתו על תומך מבני ולאחר מכן קישור צולב עם גלוטרלדהיד באמצעות חומצה גופרתית כזרז9. ננו-חלקיקי הידרוג'ל אלה הוכחו כבעלי פוטנציאל כמערכות העברת תרופות באמצעות דיפוזיה של תרופות, נפיחות מטריצת הידרוג'ל ותגובתיות כימית של התרופה/מטריצה10. PVA אושר על ידי ה-FDA לשימוש קליני בבני אדם בשל התאימות הביולוגית והבטיחות המצוינים שלו11. פילמור PVA מביא לקבוצות סופיות המאפשרות צימוד ביולוגי12.

מכשירי IES/VES הם באורך 3 ס"מ עם שטח פנים חיצוני של 9.425 ס"מ2 המסוגל ליצוק עם ממברנות PVA. ניתן להצמיד את ממברנות ה-PVA הללו ל-GLP-2 כדי לאפשר אספקה מקומית ומרוכזת של חומרים טיפוליים. הורדת המינון הנדרש של התרופה ועקיפת הצורך במתן מערכתי, הימנעות מהשפעות שליליות מחוץ לאתר של הטיפול. זה יכול לעזור להפחית את העלות של התרופות היקרות הללו על ידי דרישת מינון נמוך יותר, ושחרור מאוחר של התרופה יכול להפחית את תדירות המינון, ולהוזיל עוד יותר את העלויות. ציפוי מכשיר ה-IES ב-GLP-2 יכול להוריד את המינונים הנדרשים, לחסוך למטופלים כסף, להימנע ממתן מערכתי, למנוע השפעות שליליות של הטיפול ולשמור על אספקה רציפה של התרופה לאתר היעד. דוח זה מעריך את המידה שבה חלבון טיפולי, כמו GLP-2, יכול להיות קשור קוולנטית למכשירים רפואיים כגון מכשירי IES/VES בכמויות משמעותיות מבחינה פיזיולוגית כדי לספק את התועלת המקומית של תרופות אלה תוך הימנעות מהשפעות מחוץ למטרה.

פרוטוקול

הערה: סעיפים 1 ו-2 הושלמו בו-זמנית. ציפוי עם PVA וקישור צולב של קרום ה- PVA צריך להיעשות בו זמנית הן עבור שרוולי ההרחבה והן עבור צלחת 24 הבארות. זה מאפשר להם להיות מוכנים בו זמנית ליצור את העקומה הסטנדרטית עם צלחת 24 בארות כדי להשתמש בספיגה כדי לחשב את ריכוז ה-GLP-2 של כל שרוול.

1. יצירת התקני IES ו-VES מצופים GLP-2

  1. הכינו את תמיסת ה-PVA של 5% על ידי הוספת 5 גרם PVA ל-100 מ"ל מים נטולי יונים. כדי לעזור להתמוסס, שקול לערבב על פלטה חשמלית. לאחר מכן, הכינו את תמיסת GLP-2 של 1 מ"ג/מ"ל על ידי הוספת 1 מ"ג של GLP-2 ל-1 מ"ל של מים נטולי יונים.
  2. שרוולי הרחבת מעיים ושרוולי הרחבת הנרתיק מעל פיפטה מזכוכית, מייצבים את הקצוות עם פיפטות פלסטיק חתוכות כך שיתאימו היטב לפיפטה הזכוכית סביב השרוולים המכווצים מראש.
  3. צבעו את השרוולים המכווצים מראש עם 5% PVA המוכן מראש בעזרת מברשת צבע קטנה. לאחר צביעת שכבת PVA, הניחו לשרוולים להתייבש בטמפרטורת החדר (RT) למשך 10 דקות, ולאחר מכן צבעו שכבה נוספת בסך הכל 5 שכבות PVA על כל שרוול.
  4. לאחר שהשכבההחמישית מתייבשת, הנח את השרוולים המכווצים מראש לתוך מייבש מתחת למכסה בטיחות כימי כדי לאפשר להם להצליב ב-RT. התחל קישור צולב על ידי הוספת 3 מ"ל של 25% גלוטרלדהיד ו-3 מ"ל של 94%-98% חומצה גופרתית כדי להפריד כוסות פתוחות במייבש כדי שהאדים יגיבו ויקשרו את ממברנות ה-PVA על השרוולים.
  5. לאחר הצלבת השרוולים בתא למשך 48 שעות, הוציאו אותם מהתא ואפשרו לגלוטרלדהיד להתאדות מהשרוולים למשך 15 דקות.
  6. לאחר מכן, הוסף 50 מיקרוליטר מתמיסת GLP-2 של 1 מ"ג/מ"ל על ידי פיפטינג בזהירות על כל שרוול. הניחו לזה להתייבש במשך 30 דקות ב-RT לפני הסרת השרוולים המכווצים מראש מפיפטת הזכוכית והוספת כל שרוול לבאר המתאימה בצלחת 24 הבארות.

2. יצירת צלחת 24 בארות מצופה GLP-2

  1. כדי להפוך את העקומה הסטנדרטית של GLP-2 לקשור ל-PVA, הזרם 50 מיקרוליטר של 5% PVA על החלק התחתון של 18 הבארות המיועדות לשימוש של צלחת של 24 בארות. השאר 6 בארות ריקות כדי להחזיק את התקני ה-IES וה-VES (3 לכל סוג מכשיר).
  2. הניחו לשכבת ה-PVA להתייבש על צלחת 24 הבארות למשך הלילה בתנור בחום של 120 מעלות צלזיוס.
  3. הנח את צלחת 24 הבארות לתוך מייבש מתחת למכסה בטיחות כימי כדי לאפשר ל-PVA להצליב למשך 48 שעות ב-RT. התחל קישור צולב על ידי הוספת 3 מ"ל של 25% גלוטרלדהיד ו-3 מ"ל של 94%-98% חומצה גופרתית כדי להפריד כוסות פתוחות כך שהאדים יוכלו להגיב בתוך החדר כדי להצליב את ה-PVA לצלחת 24 הבארות.
  4. לאחר קישור צולב למשך 48 שעות, הסר את צלחת 24 הבארות מהתא ואפשר לגלוטרלדהיד להתאדות מהצלחת למשך 15 דקות.
  5. לאחר מכן, צור שיפוע ריכוז על ידי הוספת 250 מיקרוליטר, 100 מיקרוליטר, 50 מיקרוליטר, 25 מיקרוליטר ו-0 מיקרוליטר של תמיסת GLP-2 של 1 מ"ג/מ"ל לבארות המסומנות שלהם, וצור את צלחת 24 הבארות עם 3 בארות לכל ריכוז של GLP-2 (250 מיקרוגרם, 100 מיקרוגרם, 50 מיקרוגרם, 25 מיקרוגרם ו-0 מיקרוגרם), ו-3 בארות לכל סוג שרוול (IES ו-VES).

3. יצירת עקומה סטנדרטית וריכוז GLP-2 שרוול מבחין

  1. לאחר הוספת דילול ה-GLP-2 המתאים לבארות והוספת השרוולים המצופים בתרופות לבארות, מקררים את הצלחת למשך הלילה ב-4 מעלות צלזיוס כדי לאפשר קשירת תרופות.
  2. למחרת, הוסף 2 מ"ל של 1 מ"ג/מ"ל אבקת חלב בתמיסה חוסמת מים נטולת יונים לכל באר למשך שעה. לאחר החסימה יש לשטוף כל באר 3 פעמים עם PBS למשך 5 דקות בכל כביסה.
  3. הכינו את תמיסת הנוגדנים נגד GLP-2 של הארנב על ידי הוספת 40 מיקרוליטר של נוגדן נגד GLP-2 ל-50 מ"ל של מים נטולי יונים. לאחר מכן, הוסיפו 2 מ"ל מתמיסת הנוגדנים GLP-2 של הארנב לכל באר בצלחת 24 הבארות ומקררים למשך הלילה בטמפרטורה של 4 מעלות צלזיוס.
  4. לאחר הדגירה הראשונית של הנוגדנים, יש לשטוף כל באר עוד 3 פעמים עם PBS למשך 5 דקות בכל שטיפה. הכינו את הפוספטאז האלקליין IgG נגד ארנב המיוצר בתמיסת נוגדנים משניים לעזים על ידי הוספת 20 מ"ל של נוגדן משני ל-40 מ"ל של מים נטולי יונים. לאחר מכן, הוסף 2 מ"ל של תמיסת נוגדנים משנית לכל באר ותן לה לשבת במשך שעתיים ב-RT.
  5. שאפו את תמיסת הנוגדנים המשנית ושטפו כל באר עם עוד 3 שטיפות PBS למשך 5 דקות כל אחת. לאחר מכן, הוסף את מצע המיקרובאר הכחול של פוספטאז אלקליין לכל באר.
  6. אפשר לפוספטאז האלקליין המצומד לנוגדנים המשני להגיב עם המצע למשך 20 דקות ב-RT. ככל שהתגובה מתקדמת, שימו לב שצבע התמיסה ישתנה מצהוב לכחול.
  7. עצור את התגובה על ידי פיפטינג של 200 מיקרוליטר תמיסה מכל באר והכניס אותה לצלחת של 96 בארות המסומנת זהה לצלחת 24 הבארות. לאחר הסרת המגיב מצלחת 24 הבארות כשקרום ה-PVA מצומד לאנזים הפוספטאז האלקליין, התגובה תיפסק, והצבע לא ישתנה.
  8. קרא את הצלחת של 96 בארות באמצעות קורא מיקרו-לוחות ספיגה באורך גל של 620 ננומטר כדי ליצור את העקומה הסטנדרטית ולחשב את ריכוז ה-GLP-2 על השרוולים המצופים PVA.

תוצאות

פרוטוקול זה מתאר ציפוי וקישור צולב של התקני IES ו-VES עם PVA כדי לאפשר צימוד של GLP-2. איור 2 מציג את העקומה הסטנדרטית שנוצרה כדי לקבוע את ריכוז ה-GLP-2 בכל מכשיר. איור 3 מציג את ריכוז ה-GLP-2 של כל מכשיר IES ו-VES, ואת ריכוז הבארות המשמשות לעקומה הסטנדרטית. לשרוולים היה ריכוז ממוצע של GLP-2 של 22.69 ±-9.32 מיקרוגרם/ס"מ2, התואם לבארות של 50 מיקרוגרם של לוח 24 הבארות, שהיה להם ריכוז GLP-2 של 23.7 מיקרוגרם/ס"מ2. זה מראה שתוספת של 50 מיקרוגרם של GLP-2 מביאה לכך ש-45% מהתרופה הנוספת נשארת קשורה למכשיר הרפואי המצופה PVA.

figure-results-1
איור 1: פריסת IES. גרפיקה זו מציגה את הפריסה in vivo של שרוול הרחבת מעיים במודל החולדה. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

figure-results-2
איור 2: עקומה סטנדרטית. תמונה זו מציגה את העקומה הסטנדרטית שנוצרה באמצעות גרף קו עם הערכים הבאים: Y = mx + b, Y = ספיגה ב-620 ננומטר, x = ריכוז, m = 0.0118, B = 0.0734, R2 = 0.966. שטח הפנים של לוח 24 הבארות היה 1.93 ס"מ2, מה שנותן ריכוזי GLP-2 של 125.95 מיקרוגרם/ס"מ2, 66.38 מיקרוגרם/ס"מ2, 23.77 מיקרוגרם/ס"מ2, 14.58 מיקרוגרם/ס"מ2 ו-0.00 מיקרוגרם/ס"מ2 עבור בארות 250 מיקרוגרם, 100 מיקרוגרם, 50 מיקרוגרם, 25 מיקרוגרם ו-0 מיקרוגרם, בהתאמה. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

figure-results-3
איור 3: ריכוז GLP-2 עבור התקנים ובארות בהתאמה. גרף זה מציג את הריכוזים שנקבעו עבור כל מכשיר IES ו-VES ואת הבארות של לוחית 24 הבארות המשמשות ליצירת העקומה הסטנדרטית. לאחר תוספת של 50 מיקרוגרם של GLP-2 לכל שרוול (שטח פנים חיצוני של 9.425ס"מ), כמות ה-GLP-2 הקשורה למכשיר הייתה 22.69 ±-9.32 מיקרוגרם/סמ"ר. זה מתאים ל-23.7 מיקרוגרם/ס"מ2 עבור באר 50 מיקרוגרם של העקומה הסטנדרטית. על ידי הוספת 50 מיקרוגרם של GLP-2 לשרוולים אלה, 45% מהתרופה שנוספה נקשרה למכשיר לאחר שטיפה מספר פעמים. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

דיון

אנו מציגים כאן מתודולוגיה לקשירת טיפולים מבוססי חלבון, כגון GLP-2, למכשירים רפואיים מצופים PVA ומקושרים. ריכוז ה-GLP-2 הקשור נקבע על ידי יצירת עקומת ריכוז סטנדרטית של GLP-2 על צלחות 24 בארות מצופות PVA על ידי הוספת נוגדן נגד GLP-2 של ארנב, פוספטאז אלקליין IgG נגד ארנב עז ומצע מיקרובאר כחול של פוספטאז אלקליין. הנוגדן המשני המצומד לאנזים פוספטאז אלקליין איפשר תוספת של מצע מיקרובאר אלקליין פוספטאז כחול שמתחיל בצהוב, וכאשר הפוספטאז האלקליין הקשור לנוגדנים GLP-2 מגיב עם המצע, הוא הופך לכחול. שינוי צבע זה נקרא בספיגה של 620 ננומטר כדי ליצור את העקומה הסטנדרטית באיור 2 ולחשב את הקונצרטציה של התקני IES ו-VES הקשורים ל-GLP-2 באמצעות הספיגה שלהם. לאחר תוספת של 50 מיקרוגרם של GLP-2 למכשירים מצופים PVA אלה, 45% מהתרופה שנוספה נקשרה למכשיר.

בפרוטוקול זה, השלב הקריטי הוא שלב ההצלבה. מכשירים רפואיים מצופים PVA דורשים מעל 48 שעות בתא אטום כדי לאפשר לאדי 25% גלוטראלדהיד ו-94%-98% חומצה גופרתית לקשר את ה-PVA להתקנים. קישור צולב זה מאפשר לקרום ה-PVA עם קבוצות ריאקטיביות להיות משטח ביו-ריאקטיבי יציב לקשירת הטיפולים מבוססי החלבון למתן תרופות ממוקדות. השימוש ב-5 שכבות נקבע באופן אמפירי מכיוון ש-1-2 שכבות הביאו להרחבה מחדש ב-1 שעה, 3 שכבות ב-24 שעות, וקיווינו שלמכשיר ייקח מספר ימים להתרחב מחדש כדי לספק כוח מסיח דעת לאורך זמן להרחבת המעיים והנרתיק. עם שטח פנים של 9.425 ס"מרבוע, למכשירי IES ו-VES יש פוטנציאל להצמיד ביולוגית כמות גדולה של חומרים טיפוליים בהשוואה לגודלם הקטן. אם שלב הקישור הצולב נכשל, היציבות של קרום ה-PVA פוחתת, והיכולת לשמור על טיפולים מצומדים ביולוגית יורדת, כפי שניתן לראות על ידי IES 2 באיור 3.

קשירה קוולנטית של טיפולים מבוססי חלבון למכשירים רפואיים מצופים PVA מאפשרת אספקה מקומית ומרוכזת של חומרים אלה לאתרים המעניינים תוך הימנעות ממתן מערכתי והעלות הנלווית והשפעות מחוץ למטרה. נכון לעכשיו, המינון הטיפוסי של טדוגלוטייד לכל החולים הוא 50 מיקרוגרם/ק"ג ליום13. מכיוון שכל שרוול נושא 22 מיקרוגרם/ס"מ2, מדובר בכ-44% מהמינון המערכתי במכשיר בודד. עם שטח פנים חיצוני של 9.425ס"מ, שרוולים אלה מסוגלים לספק מקומית של 213.85 מיקרוגרם של GLP-2. זהו מינון גדול פי 4.3 מזה המערכתי והוא ממוקם באזור העניין. מיקוד מאפשר שימוש בפחות מהתרופה על ידי עקיפת הצורך במתן מערכתי. נכון לעכשיו, הטיפול השנתי בטדוגלוטייד עולה 295,000 דולר למינון50 מיקרוגרם/ק"ג ליום. על ידי צימוד טדוגלוטיד לשרוול, יש להפחית את מינון התרופה הנדרש, ולמזער תופעות לוואי מערכתיות. תופעות הלוואי השכיחות של טדוגלוטייד כוללות כאבי בטן (28%), תגובה במקום ההזרקה (26%), בחילות (26%), נפיחות בבטן (17%), כאבי ראש (16%) והקאות (14%)13.

מגבלה של מחקר זה היא הפרמקודינמיקה והפרמקוקינטיקה של שחרור הזמן של GLP-2 מהמכשיר הרפואי המצומד ל-PVA. הניסוי הנוכחי תיעד כי ניתן לקשור את GLP-2 למכשירי ה-PVA המקושרים, אך עדיין אין לנו מידע על כמה זמן התרופה נשארת קשורה לפני שחרורה מממברנת ה-PVA והיקף השחרור הכולל של ה-GLP-2 ממקום ההשתלה. אנו יודעים שלאחר מספר שלבי כביסה, GLP-2 נשאר מחובר למכשיר, אך מידת ההצמדה למכשיר וכיצד זה ישפיע על השחרור אינם ידועים. במחקרים עתידיים, נוכל למדוד את השחרור בסופרנטנטים מ-IES ו-VES המאוחסנים בנוזלים ביולוגיים כדי למדל שחרור in vivo או לשחזר מכשירים אלה בזמנים שונים לאחר השתלת in vivo כדי למדוד את ה-GLP-2 שנותר. בנוסף, אנו מתכננים למדוד אם גורמים כלשהם, כגון pH, טמפרטורה ולחות, משפיעים על היציבות וקצב השחרור של התרופה מהמכשיר. ניסויים עתידיים יקבעו זאת על ידי השתלת שרוול PVA מצומד ביולוגית ומדידת ריכוז התרופה סביב השרוול בזמנים שונים לאחר הפריסה ובתנאים מוגדרים שונים. מבלי לדעת את הפרמקודינמיקה של השרוול המצופה PVA, איננו יכולים לקבוע כיצד המינון המקומי של GLP-2 ישווה למינון מערכתי טיפוסי. כמו כן, יכולת הכריכה המקסימלית של השרוולים המצופים PVA עדיין אינה ידועה. לאחר הוספת 50 מיקרוגרם, נקבע כי 45% מהתרופה שנוספה נותרה קשורה לשרוול. זה יכול להיות שכבר חרגנו מיכולת הכריכה המקסימלית. מחקרים עתידיים המוסיפים ריכוזים שונים של GLP-2 לכל שרוול נדרשים כדי לקבוע את יכולת הקישור המקסימלית האמיתית של מכשירים אלה ואת קצב השחרור במינונים משתנים.

כאן, אנו מאמתים את יכולת הצימוד הטיפולי למכשירים הרפואיים המצופים PVA שלנו. התוצאות מראות כי 44% מ-GLP-2 שנוספו היו קשורים קוולנטית למכשירי IES ו-VES, מה שמאפשר אספקה מרוכזת ומקומית של טיפולים מבוססי חלבון כגון GLP-2. יש לקוות שמתן תרופות מקומי יעזור להפחית את עלויות הטיפול, להגביר את הנגישות ולהפחית את תופעות הלוואי. מתודולוגיה זו יכולה לשמש למאות טיפולים מבוססי חלבון כדי לשפר את אספקת התרופות המקומיות ולשפר את תוצאות הטיפול.

גילויים

ג'ונתן סטיבן אלכסנדר וכריסטן ג'יי בוייר מחזיקים בפטנט US10537659B2, מכשירים רפואיים ושיטות הפעלה של אלכוהול פוליוויניל בהדפסה תלת מימדית (2017). לשאר המחברים אין מה לחשוף.

תודות

מחקר זה מומן על ידי ר. קית' ווייט, MD, באמצעות קרן הכיסא של המחלקה לכירורגיה ג'ון סי מקדונלד, ו. ריד גריימס, MD למימון באמצעות קרן הפרופסור של המחלקה לכירורגיה וויטני בוגס, ומענק LSU LIFT2, HSCS-2022-LIFT-002.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
IgG נגד ארנב (מולקולה שלמה)– נוגדן פרוקסידאז המיוצר בעזסיגמא-אולדריץ'A0545-1ML
ערכת מצע BluePhos MicrowellSera Care5120-0059
GenClone 25-107, צלחות תרבית תאים 24 בארות בארות תחתונות שטוחות, TC מטופל, 100 צלחות/יחידהGenesee Scientific 25-107
GLP-2 נוגדן חד-שבטי רקומביננטי ארנב (3K3P5)Invitrogen MA5-42869
פפטיד דמוי גלוקגון-2 (GLP-2) (1-33), חולדהEchelon Biosciences195262-56-7
גלוטרלדהיד, 25% תמיסה מימיתסיגמא-אולדריץ'111-30-8
מייבש פוליפרופילן נלג'ן עם StopcockThermoFisher Scientific5310-0250
פולי (ויניל אלכוהול)סיגמא-אולדריץ'9002-89-5
חומצה גופרתית (בדרגת TraceMetal), פישר כימיקלפישר סיינטיפיקA510-P212

מקורות

  1. Conner, K. P., Devanaboyina, S. C., Thomas, V. A., Rock, D. A. The biodistribution of therapeutic proteins: Mechanism, implications for pharmacokinetics, and methods of evaluation. Pharmacol Ther. 212, 107574(2020).
  2. Ebrahimi, S. B., Samanta, D. Engineering protein-based therapeutics through structural and chemical design. Nat Commun. 14 (1), 2411(2023).
  3. Senst, B., Goyal, A., Basit, H., Borger, J. Drug Eluting Stent Compounds. , StatPearls Pubs. Treasure Island, FL. (2024).
  4. Shan, H., et al. Advances in drug delivery via biodegradable ureteral stent for the treatment of upper tract urothelial carcinoma. Front Pharmacol. 11, 224(2020).
  5. Zhu, C., Li, Y. An updated overview of glucagon-like peptide-2 analog trophic therapy for short bowel syndrome in adults. J Int Med Res. 50 (3), 3000605221086145(2022).
  6. Clayton, S., et al. Self-expanding intestinal expansion sleeves (IES) for short gut syndrome. Pediatr Surg Int. 38 (1), 75-81 (2022).
  7. Rosete, B. E., Wendel, D., Horslen, S. P. Teduglutide for pediatric short bowel syndrome patients. Expert Rev Gastroenterol Hepatol. 15 (7), 727-733 (2021).
  8. Novel Intestinal Expansion Sleeve (IES): promoting distraction enterogenesis in a live animal model. Colvin, J. C., et al. 39th Southern Biomedical Engineering Conference, , (2023).
  9. Kim, K. J., Lee, S. B., Han, N. W. Kinetics of crosslinking reaction of PVA membrane with glutaraldehyde. Korean J Chem Eng. 11 (1), 41-47 (1994).
  10. Hamidi, M., Azadi, A., Rafiei, P. Hydrogel nanoparticles in drug delivery. Adv Drug Deliv Rev. 60 (15), 1638-1649 (2008).
  11. Chong, S. F., Smith, A. A., Zelikin, A. N. Microstructured, functional PVA hydrogels through bioconjugation with oligopeptides under physiological conditions. Small. 9 (6), 942-950 (2013).
  12. Jensen, B. E., Dávila, I., Zelikin, A. N. Poly(vinyl alcohol) physical hydrogels: Matrix-mediated drug delivery using spontaneously eroding substrate. J Phys Chem B. 120 (26), 5916-5926 (2016).
  13. Teduglutide for short bowel syndrome. Aust Prescr. 43 (2), 72-73 (2020).

הדפסות חוזרות והרשאות

תגיות

ציפוי פוליביניל אלכוהולתרופות מבוססות חלבוןפפטיד דמוי גלוקגון-2התקני שרוול הרחבהקישור תרופתי קוולנטיקולורימטריה בשיטת ELISAתגובת קשירה צולבתהולכת תרופות מקומיתציפוי מכשירים רפואיים
אימות צימוד חומר טיפולי למכשירים רפואיים מצופים אלכוהול פוליוויניל
צרו קשר
המליצו לספרייה

פרטיות

תנאי שימוש

מדיניות

זכויות יוצרים © 2026 MyJoVE Corporation. כל הזכויות שמורות.