Methodenartikel

Inkapseling van kanker therapeutisch middel Dacarbazine behulp Nanogestructureerde Lipid Carrier

DOI:

10.3791/53760

⸱

26 april 2016

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

In dit artikel

Samenvatting

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De meest gebruikte methode voor het nanogestructureerde lipidedrager (NAR) synthese zijn olie-in-water emulsie, homogenisering en stollen. Dit werd hier aangepast door het toepassen van een hoge afschuiving dispersie na het stollen een NLC met gewenste grootte, verbeterde drug inkapseling en drugs laden efficiency als een potentiële drager voor dacarbazine levering te bereiken.

Samenvatting

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De enige formule dacarbazine (DAC) in klinisch gebruik intraveneuze infusie, die een slechte therapeutisch profiel vanwege de lage dispersiteit van het geneesmiddel in waterige oplossing. Daarom maken een nanogestructureerde lipidedrager (NAR) bestaande uit glycerylpalmitostearaat en isopropylmyristaat werd ontwikkeld om Dac kapselen. Nlcs gecontroleerde grootte zijn behaald met hoge afschuiving dispersie (HSD) na vast worden van de olie-in-water emulsie. De synthese parameters, zoals surfactant, de snelheid en tijd van HSD werden geoptimaliseerd om de kleinste NLC met grootte, polydispersie-index en zeta potentiaal van 155 ± 10 nm te bereiken, 0,2 ± 0,01, en -43,4 ± 2 mV, respectievelijk. De optimale parameters werden gebruikt voor Dac-loaded NLC preparaat. De resulterende NLC geladen met Dac bezat grootte, polydispersie index en zetapotentiaal van 190 ± 10 nm, 0,2 ± 0,01, en -43,5 ± 1,2 mV, respectievelijk. De drug inkapseling efficiëntie en drugs laden bereikte 98% en 14%, respectievelijk. Dit is het eerste verslag over inkapseling van Dac gebruik van NLC, hetgeen impliceert dat NLC een nieuwe potentiële kandidaat als medicijn vervoerder zou kunnen zijn om het therapeutisch profiel van Dac verbeteren.

Inleiding

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dacarbazine (DAC) is een alkyleringsmiddel die antitumoractiviteit door middel nucleïnezuren methylatie of directe DNA-schade uitoefent, wat leidt tot celcyclus en celdood 1.

Als eerstelijns chemotherapeutisch middel is Dac werd alleen of in combinatie met andere chemotherapeutische geneesmiddelen voor de behandeling van verschillende kankers 2-6 gebruikt. Het is het meest werkzame middel dusver gebruikt bij de behandeling van cutane en metastatische melanoom, dat is de meest agressieve vorm van huidkanker 3,7,8. De respons is echter slechts 20% in het beste en de therapeutische effecten gaan vaak gepaard met ernstige systemische bijwerkingen.

In zijn natuurlijke vorm, Dac is hydrofiele en instabiel is als gevolg van de lichtgevoeligheid 9. De enige beschikbare formule voor klinisch gebruik is nog een steriel poeder voor gebruik in suspensie voor intraveneuze infusie 7,8. De lage respons en de hoge systemische toxiciteit raten van de drug is grotendeels toe te schrijven aan de slechte oplosbaarheid in water, dus lage beschikbaarheid at target site, en een hoge distributie op non-target sites, die de maximale dosis van het geneesmiddel 10 beperkt. De snelle afbraak en metabolisme na intraveneuze opname met de geneesmiddelresistentie beperken de klinische toepassing en therapeutische effect van het geneesmiddel 11. Daarom is er een dringende behoefte aan alternatieve Dac formules te ontwikkelen voor de behandeling van maligne melanoom.

Colloïdale systemen met liposomen, micellen of nanogestructureerde deeltjes zijn intensief onderzocht voor het gebruik ervan in drug delivery zoals beoordeeld door Marilene et al. 12 Nano-gestructureerde deeltjes als potentiële drug maatschappijen zijn steeds meer aandacht in de afgelopen tien jaar als gevolg van hun vermogen om drug het laden te verhogen efficiëntie, controle drug release, het verbeteren van de farmacokinetiek en biologische verdeling van geneesmiddelen, en dus reduce drug systemische toxiciteit 13. Slechts enkele nanoformulations zijn echter tot nu toe voor Dac levering onderzochte tonen bescherming van het geneesmiddel uit foto degeneratie, verhoogde oplosbaarheid geneesmiddel, en verbeterd therapeutisch effect 10,14,15. Maar deze formuleringen last van lage inkapselen efficiency, terwijl sommige ook met behulp van synthetisch polymeer nanodeeltjes die niet effectief zijn kosten.

Nanogestructureerde lipidedragers (NAR), gemaakt van een mengsel van vaste en vloeibare lipiden, ontwikkeld voor geneesmiddelafgifte 16,17. De geneesmiddelen worden ingekapseld vaak oplosbaar in zowel de vloeibare lipiden en vaste lipiden fasen 18, waardoor een hoge belading en gecontroleerde afgifte 19. Dit onderzoek heeft tot doel een nieuwe Dac formulering op basis van NLC-inkapseling met behulp van glycerylpalmitostearaat en isopropylmyristaat als lipiden ontwikkelen. De bereiding betrokken olie-in-water emulsie, verdamping stollen en homogenization. De preparaten werden gekarakteriseerd op NLC grootte, vorm, ultrastructuur en dispersiteit, geneesmiddelinkapseling efficiëntie en geneesmiddelbelading 20.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Bereiding van de olie-in-water emulsie

  1. Weeg glycerylpalmitostearaat (120 mg), isopropylmyristaat (60 mg), d-α-tocoferyl polyethyleenglycol succinaat (30 mg) en sojalecithine (30 mg), en toevoegen aan 12,5 ml van organische oplosmiddelen (6,25 ml aceton en 6,25 ml ethanol). Oplossnelheid het mengsel bij de temperatuur van 70 ° C (5 ° C boven het smeltpunt van het vaste vet) in een waterbad.
  2. Voeg ofwel 125, 250 of 375 mg Poloxamer188 in 12,5 ml DDH 2 O tot 1-3% (respectievelijk) Poloxamer 188 oplossing, die onder verwarmen op dezelfde temperatuur als hierboven bereiken.
  3. Voeg de waterfase-oplossing van stap 1,2 aan de oliefase oplossing van stap 1.1 druppelsgewijs onder magnetisch roeren emulsies vormen bij 400 rpm. Roer de emulsie bij 400 rpm gedurende nog 4 uur voor verdamping van de organische oplosmiddelen mogelijk.

2. Solidificatie en homogenisering

  1. Laat thij emulsie in een koude ruimte (4 ° C) gedurende 2 uur stollen / kristalliseren.
  2. Om NLC te verkrijgen, te onderwerpen van de emulsie aan hoge pure dispersie (HSD) met een homogenisator bij 10.000-15.000 rpm gedurende 10-40 min.

3. Optimalisatie van het NLC Voorbereiding

  1. Neem monsters van stap 2.2 met een surfactant concentratie van 1, 2 en 3% ondergaat HSD snelheid van 10.000, 15.000 en 20.000 tpm, respectievelijk, en tijdsintervallen van 10, 20, 30 en 40 minuten, respectievelijk,
  2. Onderzoek de monsters voor deeltjesgrootte (PS), poly dispersie-index (PDI), morfologie en ultrastructuur 20.
    Opmerking: De parameters die deeltjes met het kleinste (155 nm) en PDI (0,2) waarde bepaald als optimaal produceren.

4. Voorbereiding van Dac-loaded NLC (NLC-Dac)

  1. Bereid oliefase als beschreven in stap 1.1 onder toevoeging van Dac (70 mg) voor het oplossen van het mengsel bij 70 ° C in een waterbad.
  2. Prepare een waterfase als beschreven in stap 1 met 1,2% oppervlakteactieve stof en voeg deze oplossing die bereid in stap 4.1 druppelsgewijs toegevoegd aan een emulsie gevormd onder magnetisch roeren bij 400 rpm. Roer de emulsie verdere 4 uur de organische oplosmiddelen verdampen.
  3. Laat de emulsie in een koude ruimte (4 ° C) gedurende 2 uur stollen / kristalliseren zoals beschreven in stap 2, en tenslotte onderwerpt de emulsie hoge afschuiving dispersie (HSD) met de optimale parameters bepaald in stap 3.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De voorbereidingen van de NLC en NLC-Dac behulp glycerylpalmitostearaat en isopropylmyristaat met verschillende parameters werden gekenmerkt voor PS, PDI, morfologie en ultrastructuur 20. De PS en de PDI van de NLCS waren oppervlakteactieve concentratie, HSD snelheid en de duur afhankelijk. Zoals beoordeeld door PS en PDI van de nlcs werden de beste resultaten bereikt met 1% oppervlakteactieve stof en een zuivere dispersie snelheid van 15.000 rpm gedurende 30 min (Figu...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Lipide-gebaseerde nanogestructureerde deeltjes zijn gebruikt om een ​​zeer lipofiele carrier voorzien in de levering van hydrofobe geneesmiddelen. Een NLC is de tweede generatie van vaste lipide nanogestructureerde drager, welke bij kamertemperatuur vast en lichaamstemperatuur. Het opnemen van een vaste lipide in een vloeibare lipide in een NLC resulteert in een minder perfecte kristallisatie, waardoor de geneesmiddelbelading efficiëntie verhogen en tevens de verwijdering van ingekapselde geneesmiddelen verminderen tijd...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De auteurs hebben niets te onthullen.

Dankbetuigingen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De auteurs erkennen de Saoedi-Arabië gefinancierde studiebeurs (I821) voor het maken van het onderzoek mogelijk te maken. De auteurs zijn dankbaar Dr Xianwei Liu voor deskundige ondersteuning in TEM analyse van Cranfield University.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
Dacarbazine (DAC)Sigma Aldrich (Gillingham Dorset, UK)D2390-100MGmedicijn gebruikt voor uploaden
glyceryl palmitostearate Gattefossé (Saint_Priest_cédex, France)85251-77-0vaste lipide 
d-α- Tocopherol polyethylene glycol succinate (TPGS)Sigma Aldrich (Gillingham Dorset, UK)57668lipidefase oppervlakteactieve stof
Poloxamer 188Sigma Aldrich (Gillingham Dorset, UK)15759-1KGvloeibare fase oppervlakteactieve stof
Aceton Sigma Aldrich (Gillingham Dorset, UK)650501-1Lorganisch oplosmiddel
Ethanol Sigma Aldrich (Gillingham Dorset, UK)459836-1Lorganisch oplosmiddel
Sojabonen lecithine (SL)Cuisine Innovation (Dijon, France)SLL1402lipidefase oppervlakteactieve stof
Dubbel gedestilleerd water werd verzameld in ons laboratorium uitMillipore-Q Gradient A10 ultra-puur water systeem (Millipore, Frankrijk)SAS - 67120 waterfase 
T 25 digitale ULTRA-TURRAXIKA3725000als hoogscharings verspreider
Hotplate magnetische roerderScientific Support, Inc1454 emulsie homogenisatie

Referenties

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Loo, T. L., Housholder, G. E., Gerulath, A. H., Saunders, P. H., Farquhar, D. Mechanism of action and pharmacology studies with DTIC (NSC 45388). Cancer Treat Rep. 60 (2), 149-152 (1976).
  2. Behringer, K., et al. Omission of dacarbazine or bleomycin, or both, from the ABVD regimen in treatment of early-stage favourable Hodgkin's lymphoma (GHSG HD13): An open-label, randomised, non-inferiority trial. The Lancet. 385 (9976), 1418-1427 (2014).
  3. Carvajal, R. D., et al. A phase 2 randomised study of ramucirumab (IMC-1121B) with or without dacarbazine in patients with metastatic melanoma. Eur J Cancer. 50 (12), 2099-2107 (2014).
  4. Jiang, G., Li, R., Sun, C., Liu, Y., Zheng, J. Dacarbazine combined targeted therapy versus dacarbazine alone in patients with malignant melanoma: A meta-analysis. PLoS ONE. 9 (12), (2014).
  5. Lazar, V., et al. Sorafenib plus dacarbazine in solid tumors: A phase i study with dynamic contrast-enhanced ultrasonography and genomic analysis of sequential tumor biopsy samples. Invest New Drugs. 32 (2), 312-322 (2014).
  6. Niemeijer, N. D., Alblas, G., Van Hulsteijn, L. T., Dekkers, O. M., Corssmit, E. P. M. Chemotherapy with cyclophosphamide, vincristine and dacarbazine for malignant paraganglioma and pheochromocytoma: Systematic review and meta-analysis. Clin Endocrinol (Oxf). 81 (5), 642-651 (2014).
  7. Bedikian, A. Y., Garbe, C., Conry, R., Lebbe, C., Grob, J. J. Dacarbazine with or without oblimersen (a Bcl-2 antisense oligonucleotide) in chemotherapy-naive patients with advanced melanoma and low-normal serum lactate dehydrogenase: 'The AGENDA trial'. Melanoma Res. 24 (3), 237-243 (2014).
  8. Daponte, A., et al. Phase III randomized study of fotemustine and dacarbazine versus dacarbazine with or without interferon-a in advanced malignant melanoma. J Trans Med. 11 (1), (2013).
  9. Jiao, J., Rhodes, D. G., Burgess, D. J. Multiple Emulsion Stability: Pressure Balance and Interfacial Film Strength. J Colloid Interface Sci. 250 (2), 444-450 (2002).
  10. Kakumanu, S., Tagne, J. B., Wilson, T. A., Nicolosi, R. J. A nanoemulsion formulation of dacarbazine reduces tumor size in a xenograft mouse epidermoid carcinoma model compared to dacarbazine suspension. Nanomedicine. 7 (3), 277-283 (2011).
  11. Xie, T., Nguyen, T., Hupe, M., Wei, M. L. Multidrug resistance decreases with mutations of melanosomal regulatory genes. Cancer Res. 69 (3), 992-999 (2009).
  12. Estanqueiro, M., Amaral, M. H., Conceição, J., Lobo, J. M. S. Nanotechnological carriers for cancer chemotherapy: the state of the art. Colloids Surf., B. 126, 631-648 (2015).
  13. Koziara, J. M., Whisman, T. R., Tseng, M. T., Mumper, R. J. In-vivo efficacy of novel paclitaxel nanoparticles in paclitaxel-resistant human colorectal tumors. J Controlled Release. 112 (3), 312-319 (2006).
  14. Ding, B., et al. Biodegradable methoxy poly (ethylene glycol)-poly (lactide) nanoparticles for controlled delivery of dacarbazine: Preparation, characterization and anticancer activity evaluation. Afr J Pharm Pharacol. 5 (11), 1369-1377 (2011).
  15. Ding, B., et al. Anti-DR5 monoclonal antibody-mediated DTIC-loaded nanoparticles combining chemotherapy and immunotherapy for malignant melanoma: target formulation development and in vitro anticancer activity. Int J Nanomedicine. 6, 1991-2005 (2011).
  16. Jenning, V., Thünemann, A. F., Gohla, S. H. Characterisation of a novel solid lipid nanoparticle carrier system based on binary mixtures of liquid and solid lipids. Int J Pharm. 199 (2), 167-177 (2000).
  17. Müller, R. H., Radtke, M., Wissing, S. A. Nanostructured lipid matrices for improved microencapsulation of drugs. Int J Pharm. 242 (1-2), 121-128 (2002).
  18. Pouton, C. W. Lipid formulations for oral administration of drugs: Non-emulsifying, self-emulsifying and 'self-microemulsifying' drug delivery systems. Eur. J. Pharm. Sci. 11 (Suppl. 2), S93-S98 (2000).
  19. Jores, K., Mehnert, W., Drechsler, M., Bunjes, H., Johann, C., Mäder, K. Investigations on the structure of solid lipid nanoparticles (SLN) and oil-loaded solid lipid nanoparticles by photon correlation spectroscopy, field-flow fractionation and transmission electron microscopy. J Controlled Release. 95 (2), 217-227 (2004).
  20. Almousallam, M., Zhu, H. Encapsulation of cancer therapeutic agent dacarbazine using nanostructured lipid carrier. Int nano lett. , (2015).
  21. Ng, W. K., et al. Thymoquinone-loaded nanostructured lipid carrier exhibited cytotoxicity towards breast cancer cell lines (MDA-MB-231 and MCF-7) and cervical cancer cell lines (HeLa and SiHa). BioMed Research International. , (2015).
  22. Sun, M., et al. Quercetin-nanostructured lipid carriers: Characteristics and anti-breast cancer activities in vitro. Colloids Surf., B. 113, 15-24 (2014).
  23. Savla, R., Garbuzenko, O. B., Chen, S., Rodriguez-Rodriguez, L., Minko, T. Tumor-Targeted Responsive Nanoparticle-Based Systems for Magnetic Resonance Imaging and Therapy. Pharm Res. 31 (12), 3487-3502 (2014).
  24. Chen, Y., et al. Formulation, characterization, and evaluation of in vitro skin permeation and in vivo pharmacodynamics of surface-charged tripterine-loaded nanostructured lipid carriers. Int J Nanomedicine. 7, 3023(2012).
  25. Sanna, V., Caria, G., Mariani, A. Effect of lipid nanoparticles containing fatty alcohols having different chain length on the ex vivo skin permeability of Econazole nitrate. Powder Technol. 201 (1), 32-36 (2010).
  26. Brigger, I., Dubernet, C., Couvreur, P. Nanoparticles in cancer therapy and diagnosis. Adv Drug Deliv Rev. 54 (5), 631-651 (2002).
  27. Visaria, R. K., et al. Enhancement of tumor thermal therapy using gold nanoparticle-assisted tumor necrosis factor-a delivery. Mol Cancer Ther. 5 (4), 1014-1020 (2006).
  28. Tripathi, A., Gupta, R., Saraf, S. A. PLGA nanoparticles of anti tubercular drug: Drug loading and release studies of a water in-soluble drug. Int J PharmTech Res. 2 (3), 2116-2123 (2010).
  29. Joshi, M., Patravale, V. Nanostructured lipid carrier (NLC) based gel of celecoxib. Int J Pharm. 346 (1-2), 124-132 (2008).
  30. Lim, W. M., Rajinikanth, P. S., Mallikarjun, C., Kang, Y. B. Formulation and delivery of itraconazole to the brain using a nanolipid carrier system. Int J Nanomedicine. 9 (1), 2117-2126 (2014).
  31. Bei, D., Zhang, T., Murowchick, J. B., Youan, B. C. Formulation of dacarbazine-loaded cubosomes. Part III. physicochemical characterization. AAPS PharmSciTech. 11 (3), 1243-1249 (2010).
  32. Lei, M., et al. Dual drug encapsulation in a novel nano-vesicular carrier for the treatment of cutaneous melanoma: Characterization and in vitro/in vivo evaluation. RSC Advances. 5 (26), (2015).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken

Toestemming aanvragen

Trefwoorden

Dacarbazine inkapselinghigh shear dispersiedeeltjesgrootteanalysepolydispersiteitsindexzeta potentiaalmetinginkapselingseffici ntie van het geneesmiddeltransmissie elektronenmicroscopiedynamische lichtverstrooiingoptimalisatie van de surfactantconcentratie

Gerelateerde artikelen