Encapsulation של Dacarbazine הסוכן הטיפולי הסרטן בעזרת Carrier ליפידים Nanostructured
26 באפריל 2016
השיטה הנפוצה ביותר עבור ספק שומני nanostructured (NLC) סינתזה כרוכה שמן-ב-מים אמולסיה, המגון ומיצוק. זה שונה כאן על ידי יישום פיזור גזירה גבוהה לאחר התמצקות להשיג NLC עם גודל רצוי, אנקפסולציה סמים משופרת ויעילות טעינת סמים כנשא פוטנציאל למסירה dacarbazine.
המטרה הכוללת של הליך זה היא להכין נשא שומנים ננו-מובנה לעטיפת החומר הטיפולי בסרטן dacarbazine. הליך זה פשוט ומותאם היטב. מאפשר הכנת נשא שומנים ננו-מובנה בעל קיבולת מבוקרת היטב.
היתרונות העיקריים של הפורמולה החדשה של dacarbazine כוללים פיזור מוגבר של תרופות בתמיסה מימית, יציבות היסטורית ממושכת ובקרת שחרור תרופות משופרת. שיפור זה יכול להוביל גם למחצית חיים ממושכת in vivo. התחל בהוספת 6.25 מ"ל כל אחד של אצטון ואתנול לבקבוק.
לממיסים יש להוסיף גליצריל פלמיטוסטראט, איזופרופיל מיריסטט, D-a-טוקופריל, פוליאתילן גליקול סוקסינט ולציטין סויה. ממיסים את התערובת בחום של 70 מעלות צלזיוס באמבט מים. לבקבוק נוסף מוסיפים 12.5 מ"ל מים.
צור תמיסה של 1% פולוקסמר 188 על ידי המסה של 125 מ"ג למים. מחממים את הבקבוק ל-70 מעלות צלזיוס כדי להמיס את הכימיקל במלואו. תוך כדי ערבוב התמיסה האורגנית ב-400 סל"ד בטיפה, יש להוסיף את תמיסת הפולוקסמר 188 1% ליצירת תחליב.
מערבבים את האמולסיה במשך ארבע שעות נוספות כדי לאדות את הממס האורגני. לאחר ארבע שעות, הכניסו את האמולסיה למקרר בחום של ארבע מעלות צלזיוס למשך שעתיים להתמצקות. כדי להשיג נשאי שומנים ננו-מובנים או NLCs, השתמש בהומוגנייזר כדי לחשוף את האמולסיות המוצקות לפיזור גזירה גבוה.
מערבבים את התמיסה ב-15000 סל"ד למשך 30 דקות כדי לפזר את האמולסיה. דגימת הפתרון במרווחים של 10 דקות. קח 14 מיקרוליטר של תחליב בפיזור אור דינמי או קובטה DLS.
ולדלל ל-1 מ"ל במים מפוזרים למדידה. קרא את דגימת הקובט במכשיר. בחן את הדגימות כדי להעריך לאילו דגימות יש את הגודל הקטן ביותר ואת מדד הפוליפיזור הקטן ביותר.
לכן, כדי לקבוע את מהירות המיקס וזמן המיקס האופטימליים ליצירת NLC. התבונן בדגימות עבור מורפולוגיה ואולטרה-מבנה של ה-NLC. החל את אותו דילול של דגימות על רשת הנחושת המצופה בסיבי פחמן של מכשיר מיקרוסקופ אלקטרונים שידור.
אפשר לדגימה להתייבש באוויר ולאחר מכן הפעל את הדגימה לפי הוראות היצרן. כעת, לאחר שהתנאים עברו אופטימיזציה, הכינו פתרון כפי שבוצע עבור האמולסיות הראשוניות. לאחר שילוב הגליצריל, איזופרופיל, פוליאתילן גליקול סוקסינט וריאגנטים לציטין סויה מוסיפים 70 מ"ג דקרבזין ולאחר מכן מחממים את התמיסה ל-70 מעלות צלזיוס.
הכינו 12.5 מ"ל של תמיסה מימית של 1% פולוקסמר 188. מחממים את הבקבוק ל 70 מעלות צלזיוס. לאחר המסת הפולוקסמר 188 מוסיפים את התמיסה טיפתית לתמיסה האורגנית, תוך ערבוב ב-400 סל"ד ליצירת תחליב.
מערבבים את האמולסיה במשך ארבע שעות נוספות כדי לאדות את הממס האורגני. כמו קודם, הניחו את האמולסיה בחדר קר בטמפרטורה של ארבע מעלות צלזיוס למשך שעתיים להתמצקות. השתמש במהירות הפיזור הגבוהה האופטימלית של 15000 סל"ד למשך 30 דקות כדי להומוגניזציה של האמולסיה.
ההכנות של ה-NLC וה-NLC הטעון בדקרפזין עם פרמטרים שונים אופיינו מבחינת גודל החלקיקים ואינדקס הפולי-פיזור. גודל החלקיקים ואינדקס הפוליפיזור של ה-NLCs היו ריכוז פעילי שטח, מהירות פיזור גזירה גבוהה ומשך הזמן תלויים. כפי שנשפט על ידי גודל החלקיקים ואינדקס הפוליפיזור, התוצאות הטובות ביותר הושגו עם 1% של חומר פעילי שטח ומהירות פיזור גזירה של 15000 סל"ד למשך 30 דקות.
שנבחרו כפרמטרים האופטימליים להכנת NLC במחקר זה. כאשר הפרמטרים האופטימליים שימשו להכנת NLC טעון דקרבזין, הגודל הקטן ביותר שהושג היה 155 ננומטר עבור NLC ו-190 ננומטר עבור NLC טעון דקרבזין. שניהם עם אינדקס פוליפיזור של 0.2, המעיד על אחידות טובה.
ההעלאה והאנקפסולציה של dacarbazine ב-NLC מסומנת על ידי שינויי הגודל והמבנה. כאשר NLC טעון דקרבזין מראה גודל גדול יותר ומבנים פנימיים משתנים בהשוואה ל-NLC. לאחר שליטה, ניתן לבצע טכניקה זו תוך שמונה שעות אם היא מבוצעת בצורה מושלמת.
בזמן ניסיון הליך זה, חשוב מאוד לזכור שקווי האידוי ההתמצקות הם קריטיים מאוד. מכיוון שארוך מדי או קצר מדי ישפיע לרעה על יצירת נשאי שומנים ננו-מבניים. לאחר הליך זה, נשא השומנים המופחת בננו-מבנה יציב למשך שישה חודשים בארבע מעלות צלזיוס.
מתן אפשרות לאפיון כגון פרמקולוגיה וטוקסיקולוגיה. טכניקה זו סללה את הדרך לאלה העוסקים במחקר מתמיד לחקור ניסוח מבוסס נשא ננו-מבני של דקרבזין למגוון טיפולים בסרטן. נכון להיום, הדקרבזין הוא החומר הפעיל ביותר בטיפול במלנומה עורית וגרורתית.
לאחר צפייה בסרטון זה אתה אמור להבין היטב כיצד להכין נשא שומנים ננו-מובנה ולהשתמש בנשא שומנים ננו-מובנה כדי לעטוף את דקרבזין. בזמן עבודה עם חומרים מסוכנים כגון דקרבזין, יש להשתמש תמיד בציוד מגן אישי, כולל מעיל מעבדה, כפפות מגן והגנה על העיניים. יש צורך בגישה גם לעבודה עם הממס המסוכן.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
סקירה כללית
מחקר זה מציג שיטה משופרת לסנתזה של נשאי ליפידים ננו-מבניים (NLCs) עבור הולכה של התרופה לסרטן dacarbazine. הגישה החדשה משפרת את כושר הכליאה ואת יעילות הטעינה של התרופה, ובכך עשויה לשפר את התוצאות הטיפוליות.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום מדע
- ננוטכנולוגיה
- מדעי הרוקחות
- טיפול בסרטן
רקע
- נשאי ליפידים בעלי מבנה ננומטרי יעילים להובלת תרופות.
- דקארבזין (Dacarbazine) הוא חומר כימותרפי המשמש לטיפול בסרטן.
- שיפור מערכות להובלת תרופות יכול להגביר את היעילות הטיפולית.
- שיטות מסורתיות עשויות להגביל את כליאת התרופה ואת יציבותה.
מטרת המחקר
- פיתוח NLC יעיל יותר להחדרה של dacarbazine.
- השגת פיזור ויציבות משופרים של התרופה בתמיסה.
- שיפור הבקרה על שחרור התרופה להשגת תוצאות טיפוליות טובות יותר.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- טכניקת אמולסיית שמן-במים לסינתזה של NLC.
- פיזור בעוצמה גבוהה (High shear dispersion) שיושם לאחר ההתמצקות.
- אפיון של גודל ה-NLC ויעילות טעינת התרופה.
- הערכה של פיזור ויציבות התרופה בתמיסות מימיות.
תוצאות עיקריות
- שיטת סינתזה משופרת הובילה לגודל NLC רצוי.
- נצפו שיפורים ביעילות הכליאה והטעינה של התרופה.
- פיזור תרופה משופר ויציבות ממושכת בתמיסה.
- פוטנציאל לבקרה משופרת על שחרור התרופה ומספר מחצית חיים מוארך in vivo.
מסקנות
- ניסוח ה-NLC החדש מבטיח עבור טיפול בסרטן.
- שינויים בשיטה עשויים להוביל לשיפורים משמעותיים בהולכת תרופות.
- נדרשים מחקרים נוספים להערכת היעילות in vivo.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית למנהלים
נשאי ליפידים ננו-מבניים (NLCs) פותרים את בעיית הפיזור המימי הדלה של dacarbazine, מגבלה מרכזית בניסוח התמיסות שלו למתן תוך-ורידי, על ידי שיפור המסיסות והיציבות של התרופה. מערכת הובלה זו מאפשרת מחצית חיים ממושכת ובקרה משופרת על השחרור, ובכך תומכת בהערכה פרה-קלינית של סוכני כימותרפיה. השיטה מספקת פלטפורמה ניתנת להרחבה (scalable) לניסוח מחדש של תרופות אונקולוגיות הידרופוביות, במטרה לשפר את המדד הטיפולי ולהפחית את שיעור הכישלון הנובע מבעיות בניסוח התרופה.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביופארמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- ערך מדעי: מאפשר ניסוח של סוכני אנטי-סרטן בעלי מסיסות נמוכה במים, כגון dacarbazine, לצורך סריקה פרמקולוגית in vitro ו-in vivo.
- ערך תפעולי: מספק מערכת ננו-חלקיקים ניתנת לשחזור כדי לבודד השפעות ספציפיות של התרופה מארטפקטים של הניסוח במבחני תיקוף מטרה.
סריקה ופיתוח בדיקות (Assay)
- ערך מדעי: ייצור של NLCs אחידות (190 ± 10 nm, PDI 0.2 ± 0.01) המתאימות לבדיקות ציטוטוקסיות ובדיקות למנגנון פעולה בספיקים גבוהים.
- ערך תפעולי: השגת יעילות כליאה גבוהה (98%) וטעינת תרופה גבוהה (14%), המבטיחות מינון עקבי על פני ספריות תרכובות.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- ערך מדעי: תומך במחקרי פרמקוקינטיקה ורעילות על ידי שיפור פיזור ויציבות התרופה למשך שישה חודשים ב-4°C.
- ערך תפעולי: מאפשר הגדלת קנה מידה באמצעות פיזור בעוצמה גבוהה (15,000 rpm, 30 min) לאחר התמצקות, תהליך התואם לייצור פיילוט בסטנדרטים סמוכים ל-GMP.
שילוב תהליכי עבודה וצינור עיבוד
פורמולציית NLC זו משתלבת ברצף הגילוי האונקולוגי, החל משלב תיקוף הפגיעה (hit validation) ועד לאופטימיזציה של המועמד המוביל (lead optimization), שבהם שחרור מבוקר של התרופה ומסיסות הן קריטיים להערכת המעורבות של המטרה (target engagement) ומרווחי בטיחות.
- ביולוגיה של גילוי: מסייעת בבדיקת השערות על ידי אספקת dacarbazine בצורה יציבה וניתנת לפיזור להערכת תגובות של שורות תאי מלנומה.
- סריקה: מייצרת NLCs עם פוטנציאל זטא של -43.5 ± 1.2 mV, המבטיח יציבות קולואידית במדיума של סריקה מימית.
- אנליטיקה: מאפשרת כימות של שחרור התרופה ויעילות הכליאה באמצעות DLS ו-HPLC, ובכך תומכת במחקרי קשר מבנה-פעילות.
- מחקר תרגומי: עולה בקנה אחד עם רציפות פרה-קלינית על ידי אספקת נשא ננומטרי יציב למודלים של פיזור ביולוגי וקסנוגרפט של מלנומה.
- שימוש חוזר ארגוני: פלטפורמת ה-NLC המבוססת על HSD ניתנת להתאמה לתרופיתיקות הידרופוביות אחרות, ובכך מפחיתה את מאמצי הפיתוח מחדש לאורך פסי ייצור של תרופות אונקולוגיות.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: משפר את הביטחון החזוי בסריקות נוגדי סרטן על ידי מזעור השונות הנובעת מאגרגציה או שקיעה של תרופות.
- ערך תפעולי: משתמש בליפידים זמינים (glyceryl palmitostearate, isopropyl myristate) ובחומרים פעילי שטח (poloxamer 188, lecithin) עבור סינתזה יעילה מבחינת עלות.
- ערך אסטרטגי: מפחית את הסיכון לכישלון בשלבים מאוחרים על ידי טיפול מוקדם בשלב הפיתוח בבעיות של זמינות ביולוגית הנובעות ממסיסות.
- השפעה על הפורטפוליו: מאפשר תיעדוף מותאם סיכון של נגזרות ואנלוגים של dacarbazine באמצעות שיפור היתכנות הפורמולציה.
שיקולי יישום
- דורש מומחיות בניסוח ננו-חלקיקים שומניים (lipid nanoparticle) ובטכניקות הומוגניזציה בעירת גזירה גבוהה (high-shear homogenization).
- תלוי בגישה להומוגניזטורים המסוגלים להגיע ל-15,000 rpm ובכלים אנליטיים כגון DLS ו-TEM לצורך אפיון.
- מחייב סטנדרטיזציה של ריכוז החומר הפעיל שטח (surfactant) (1%) ושל פרוטוקולי ההקשחה (4°C, 2 hr) בין הצוותים השונים להבטחת עקביות בין המנות.
- התאמה לתרופית סרטן אחרות עשויה לדרוש אופטימיזציה של המטריצה השומנית כדי לשמור על יעילות הכליאה (encapsulation efficiency).
- מוגבל על ידי הצורך באחסון בקירור (4°C) לשמירה על יציבות ה-NLC לאורך שישה חודשים, דבר המשפיע על הלוגיסטיקה של אחסון לטווח ארוך.
