Solubilità dei composti idrofobici in soluzione acquosa utilizzando combinazioni di autoassemblanti peptidi e aminoacidi
20 settembre 2017
Questo protocollo descrive un mezzo clinicamente applicabile di dissoluzione composti idrofobici in ambiente acquoso, utilizzando combinazioni di autoassemblanti soluzioni peptidi e aminoacidi. Il nostro metodo risolve una limitazione importante di terapeutica idrofobica, che mancano mezzi sicuri, efficienti metodi di solubilità e consegna nelle regolazioni cliniche.
L'obiettivo generale di questo metodo è aumentare la solubilità dei composti idrofobici in soluzione acquosa per la potenziale somministrazione in contesti clinici. Questo metodo affronta una limitazione chiave in campo medico, che è la mancanza di uso di composti idrofobici in ambito clinico a causa della loro scarsa solubilità in sistemi acquosi come il sangue. Il vantaggio principale di questa tecnica è che i composti idrofobici possono essere disciolti in soluzioni acquose senza alcun uso significativo di co-solventi tossici.
Per prima cosa, etichettare due provette da centrifuga coniche da 50 litri per ogni amminoacido. Preparare una grande borraccia da due litri contenente acqua purificata. Dopo aver calcolato la quantità di ciascun amminoacido per le concentrazioni desiderate, pesare le quantità appropriate di amminoacidi nelle rispettive provette da centrifuga utilizzando una spatola.
Utilizzando una pipetta seriologica, aggiungere 40 millilitri di acqua purificata a ciascuna provetta da centrifuga. Dopo aver tappato le provette, agitare i campioni fino a quando non si sono sciolti. Utilizzando una bilancia analitica ad alte prestazioni, pesare circa 0,2 milligrammi di peptide sul fondo di una fiala a scintillazione da 20 millilitri.
Annotare il peso esatto del peptide sul tappo e avvitare il tappo sul flaconcino. Quindi, pipettare il volume appropriato di soluzione di amminoacidi in ciascuna fiala per raggiungere la concentrazione desiderata di peptide autoassemblante Sonicare i campioni per 10 minuti in un sonicatore a bagnomaria a temperatura ambiente assicurandosi che le soluzioni nella fiala siano completamente immerse nel bagnomaria. Preparare due soluzioni stock di farmaci combinando un milligrammo del farmaco desiderato con la quantità appropriata di DMSO e un altro milligrammo del farmaco con etanolo.
Quindi, agitare entrambe le soluzioni per 15 secondi per sciogliere completamente il farmaco. Successivamente, etichettare le provette per microcentrifuga da 1,5 millilitri per ogni formulazione con il peptide, l'amminoacido e il co-solvente autoassemblanti. Aggiungere 10 microlitri della soluzione madre di DMSO del farmaco o 20 microlitri della soluzione madre di etanolo alle provette per microcentrifuga appropriate.
Quindi, aggiungere 990 microlitri di soluzioni di aminoacidi peptidici autoassemblanti alle provette per microcentrifuga contenenti la soluzione madre di DMSO. Aggiungere 980 microlitri di soluzioni di aminoacidi peptidici alle provette per microcentrifuga contenenti la soluzione madre di etanolo per farmaci. Agitare energicamente tutte le formulazioni di farmaci per 30 secondi.
Quindi, coprire con un foglio di alluminio e lasciare riposare le formulazioni per 30 minuti prima del test di solubilità. Dopo 30 minuti, agitare energicamente le formulazioni per 30 secondi. Quindi, centrifugare le formulazioni a 14, 220 volte G per un minuto.
Dopo la centrifugazione, ispezionare visivamente il fondo delle provette per microcentrifuga per verificare la presenza di precipitazioni. Delle 40 formulazioni testate in questo studio, sette hanno sciolto con successo il farmaco idrofobo, la curcumina. Due tendenze principali sono state identificate raggruppando le formulazioni per componenti.
L'etanolo sembra essere un co-solvente migliore per sciogliere la curcumina, e gli aminoacidi caricati positivamente, la lisina e l'arginina sembrano essere componenti ottimali per sciogliere la curcumina. È interessante notare il cambiamento di colore per le formulazioni contenenti arginina e lisina che rivelano che la curcumina è disciolta allo stato alcalino. Una volta padroneggiata, questa tecnica può essere eseguita in due o tre ore con l'attrezzatura adeguata e se le soluzioni di amminoacidi vengono preparate in anticipo.
Seguendo questa procedura, le formulazioni di farmaci solubili possono essere ulteriormente testate in vitro e in vivo al fine di valutare e confrontare direttamente l'efficacia biologica o la sicurezza del farmaco disciolto. Dopo il suo sviluppo, questo metodo di formulazione ha aperto la strada alla somministrazione in vivo di un inibitore di riserva idrofobico chiamato PP@for la prevenzione del danno polmonare acuto. Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come applicare una combinazione di peptidi e aminoacidi autoassemblanti per dissolvere qualsiasi farmaco idrofobico.
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Panoramica
Questo protocollo descrive un metodo per sciogliere composti idrofobi in ambienti acquosi utilizzando peptidi e aminoacidi autoassemblanti. Questo approccio affronta la sfida della scarsa solubilità dei farmaci idrofobi nelle applicazioni cliniche.
Componenti Principali dello Studio
Area della Scienza
- Chimica clinica
- Scienza farmaceutica
- Applicazioni cliniche
Sfondo
- I composti idrofobici spesso hanno un uso clinico limitato a causa di problemi di solubilità.
- I metodi tradizionali possono coinvolgere co-solventi tossici.
- Migliorare la solubilità può potenziare il rilascio terapeutico.
- Le peptidi autoassemblanti offrono una soluzione innovativa a questa sfida.
Scopo dello studio
- Sviluppare un metodo sicuro per la dissoluzione di composti idrofobi.
- Facilitare l'uso di terapie idrofobe in ambito clinico.
- Eliminare la necessità di co-solventi tossici nel processo.
Metodi Utilizzati
- Preparazione di soluzioni di aminoacidi in acqua purificata.
- Utilizzo di provette coniche per centrifuga per il mescolamento.
- Calcolo delle concentrazioni di aminoacidi per la solubilità desiderata.
- Pesatura e combinazione accurata degli aminoacidi.
Risultati principali
- I composti idrofobici possono essere efficacemente sciolti in soluzioni acquose.
- Il metodo evita l'uso di solventi tossici.
- Potenziale dimostrato per applicazioni cliniche.
- La solubilità migliorata amplia le opzioni di somministrazione terapeutica.
Conclusioni
- Questo metodo fornisce una soluzione praticabile per la solubilità di composti idrofobi.
- Apre nuove prospettive per l'utilizzo di terapie idrofobe.
- Ulteriori ricerche potrebbero ampliare le sue applicazioni in medicina.
Domande frequenti
Rilevanza Industriale del Progetto
La scarsa solubilità in acqua di composti idrofobi rimane un ostacolo significativo alla traduzione clinica di terapie promettenti, limitandone l'uso nei processi di scoperta di farmaci. Questa strategia di formulazione SAP-AA affronta tale problema consentendo la solubilizzazione senza co-solventi tossici, sostenendo la validazione precoce del bersaglio e l'ottimizzazione dei composti promettenti. Il metodo migliora l'osmolarità e la biocompatibilità della formulazione, rendendola adatta all'integrazione nei flussi di sviluppo preclinico in cui l'insolubilità rappresenta un fattore di rischio chiave.
Applicazioni Strategiche nella Ricerca e Sviluppo in Biopharma
Scoperta Precoce e Validazione del Bersaglio
- Valore scientifico: Consente l'analisi di composti idrofobici come PP2, rottlerina e curcumina in ambienti acquosi per studi sull'interazione con i bersagli.
- Valore operativo: Supporta la validazione funzionale di inibitori mantenendo la solubilità dei composti durante saggi in vitro e in vivo.
- Valore predittivo: Riduce i falsi negativi nei test garantendo la disponibilità dei composti bioattivi, migliorando la certezza sul bersaglio.
Sviluppo di screening e saggi
- Valore scientifico: Fornisce una piattaforma riproducibile per la preparazione di formulazioni farmacologiche su diversi chemotipi mediante screening sistematico di SAP-AA.
- Valore operativo: Utilizza attrezzature di laboratorio standard (vortex, sonicator, centrifuga), consentendo la scalabilità e il trasferimento tecnologico tra diversi gruppi di ricerca.
- Prontezza per saggi: Produce soluzioni chiare e prive di precipitati, adatte per saggi biochimici e cellulari successivi.
Ricerca Translazionale e Preclinica
- Continuità traslazionale: L'efficacia dimostrata in vivo del PP2 formulato con SAP-AA supporta la progressione dalla validazione del bersaglio ai modelli preclinici.
- Riduzione del rischio: Elimina la tossicità confondente derivante da co-solventi come DMSO o etanolo, migliorando il profilo di sicurezza.
- Ottimizzazione della formulazione: Permette lo screening empirico di aminoacidi (ad esempio, lisina, arginina) e co-solventi per identificare le condizioni di solubilizzazione ottimali per ciascun composto.
Integrazione di Pipeline e Flusso di Lavoro
Il metodo SAP-AA si inserisce nel percorso della scoperta precoce, favorendo il passaggio da hit a lead attraverso la risoluzione di colli di bottiglia legati alla solubilità che ostacolano la valutazione biologica.
- Biologia della scoperta: Facilita la validazione del bersaglio consentendo test di risposta dose-dipendente di composti idrofobici in tamponi fisiologici.
- Screening: Migliora la compatibilità del saggio attraverso soluzioni chiare e stabili che riducono la variabilità tra pozzetti.
- Analisi: Permette una quantificazione accurata mediante spettroscopia UV-Vis o HPLC dopo centrifugazione, supportando le misurazioni di SAR e potenza.
- Ricerca traslazionale: Supporta studi di PK/PD fornendo formulazioni iniettabili con emodinamica migliorata.
- Riutilizzo aziendale: L'approccio basato su piattaforma consente la standardizzazione tra progetti mediante screening della libreria SAP-AA.
Impatto Operativo ed Aziendale
- Valore scientifico: Aumenta la fiducia predittiva nelle ipotesi sui bersagli garantendo la disponibilità del composto.
- Valore operativo: Migliora la riproducibilità attraverso protocolli standardizzati di formulazione e tracciamento dei componenti.
- Valore strategico: Riduce l'abbandono dei composti a causa di insuccessi nella formulazione, aumentando l'efficienza nell'identificazione dei composti promettenti.
- Impatto sul portafoglio: Permette decisioni di proseguimento o interruzione basate sull'effettiva attività biologica piuttosto che su artefatti di solubilità.
Considerazioni sull'implementazione
- Richiede competenze nella manipolazione dei peptidi, nell'uso della sonificazione e nelle procedure di centrifugazione.
- Presuppone l'accesso a bilance analitiche, vorticosi e bagni a ultrasuoni.
- Necessita di coerenza tra i vari gruppi di lavoro nella preparazione delle soluzioni di aminoacidi e nel monitoraggio delle concentrazioni.
- Potrebbe essere necessaria un'adattamento per composti con elevata idrofobicità o sensibilità alla carica.
- Limitato dalla necessità di un'ottimizzazione empirica per ogni singolo composto, sebbene guidata da tendenze note (ad esempio, aminoacidi catonici).
Domande frequenti sul biopharma
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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