Dit protocol beschrijft de fabricage, karakterisering en toepassing van oplosbare micronaaldpatches geladen met 3BDO voor transdermale drugdelivery in een muismodel voor haarhergroei.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
* These authors contributed equally
Dit protocol beschrijft de fabricage, karakterisering en toepassing van oplosbare micronaaldpatches geladen met 3BDO voor transdermale drugdelivery in een muismodel voor haarhergroei.
Conventionele behandelingen voor androgenetische alopecia (AGA) hebben beperkingen, wat aanzet tot alternatieve toedieningsmethoden. Dit protocol beschrijft de fabricage, karakterisering en toepassing van oplosbare microneedle (MN) patches van hyaluronzuur/chitosan (HA/CS) geladen met 3BDO in een C57BL/6 muizenmodel voor haargroei. De methode maakt gebruik van een tweestaps gietproces in een polydimethylsiloxaan (PDMS) mal om 3BDO te concentreren in de naaldpunten, terwijl een drugvrije HA/CS-onderlaag wordt gevormd. De patch wordt gekarakteriseerd door scanning elektronenmicroscopie (SEM) beeldvorming, mechanische tests, huidinsertie- en oplosbaarheidstests, in vitro afgiftetests, antibacteriële assays, cytotoxiciteitstests en in vivo beoordeling van de haargroei. Na insertie lossen de MN-punten op, waarbij 3BDO lokaal vrijkomt. In vivo evaluatie toonde aan dat de groep met 3BDO-geladen MN een uniformere haargroei vertoonde dan de geteste groepen met subcutane injectie en de controlegroepen. Dit protocol ondersteunt daarnaast de beoordeling van de morfologie van de patch, de insertieprestaties en de lokale biocompatibiliteit. Deze methode biedt een preklinische workflow om de MN-gemedieerde toediening van 3BDO voor toepassingen bij haargroei te evalueren.
Androgenetische alopecia (AGA) is een van de meest voorkomende klinische alopecische aandoeningen, die primair wordt gekenmerkt door progressieve verdunning en verlies van hoofdharen. De prevalentie gedurende het leven blijft aanhoudend hoog bij mannen, waardoor het een kritiek gezondheidsprobleem is dat dringende oplossingen vereist1,2. Momenteel worden klinische behandelingen voor AGA hoofdzakelijk onderverdeeld in farmacologische interventies en chirurgische transplantatie, waarbij beide aanzienlijke nadelen hebben. Eerstelijns therapeutische geneesmiddelen zoals finasteride en minoxidil vertonen bepaalde therapeutische effecten, maar zijn geassocieerd met duidelijke bijwerkingen zoals seksuele disfunctie, pruritus van de hoofdhuid en droogheid van de hoofdhuid1,3. Hoewel haar transplantatie kan leiden tot lokale haarregeneratie, wordt dit beperkt door hoge behandelingskosten, onvoldoende haardichtheid in donorgebieden en fluctuerende overlevingspercentages van de grafts, waardoor een brede verspreiding in de klinische praktijk moeilijk is1. Gezien deze beperkingen is er behoefte aan nieuwe therapeutische strategieën die effectiviteit, veiligheid en therapietrouw van de patiënt combineren.
3BDO is een kleine-molecule mTOR-activator die concurreert met rapamycine4. Het is op grote schaal gebruikt als autofagieremmer in diverse systemen5,6,7. Zo kan langdurige behandeling met 3BDO de geheugenfunctie verbeteren door het aantal autofagosomen te verminderen8. Bovendien suggereert toenemend bewijs dat 3BDO onafhankelijk kan werken als mTOR-activator. Zo belemmerde 3BDO de dood van endotheelcellen en de ontwikkeling van atherosclerose bij muizen, onafhankelijk van de mTOR-activiteit9. De potentiële rol ervan bij de groei van haarzakjes is echter nog niet gerapporteerd. Opmerkelijk is dat 3BDO in onze voorlopige studies de haargroei bevorderde. Traditionele methoden voor topische geneesmiddelentoediening hebben echter duidelijke beperkingen. Het stratum corneum van de huid beperkt de transdermale efficiëntie, waardoor het moeilijk is om geneesmiddelen af te leveren bij de doelplaats van het haarzakje in de dermis. Hoewel transdermale gels de retentietijd van het geneesmiddel kunnen verlengen, kunnen ze ongewenste residuen achterlaten. De klinische effectiviteit van beide bovengenoemde behandelstrategieën blijft suboptimaal10,11.
Micronaaldjes (MNs) zijn een innovatieve, pijnloze technologie voor medicijnafgifte waarvan het belangrijkste voordeel ligt in het vermogen om eenvoudig door het stratum corneum te dringen en medicijnen nauwkeurig af te leveren in de perifolliculaire micro-omgeving op de overgang tussen de epidermis en de dermis. Daarnaast kenmerken MNs zich door gebruiksgemak, minimale invasiviteit en redelijke kosten12,13,14. Om de bottleneck van de transdermale afgifte van topicaal 3BDO aan te pakken, is een MN-pleister ontwikkeld met hyaluronzuur (HA) als matrix en chitosan (CS) als functionele component. De incorporatie van CS is bedoeld om een functionele component met antibacteriële potentie te bieden. Bovendien kan de toepassing van HA op de alopecia-huid van muizen de ontwikkeling van haarfollikels aanzienlijk stimuleren15. Daarom beschrijft dit protocol de fabricage en karakterisering van een oplosbaar MN-systeem geladen met 3BDO en de toepassing ervan in een haarhergroeimodel bij gedepileerde C57BL/6-muizen. Dit model is nuttig voor het evalueren van haarhergroeiresponsen na depilatie, maar stelt op zichzelf geen klinische effectiviteit voor AGA vast.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De studie werd goedgekeurd door de commissie voor dierethiek van de Shandong First Medical University & Shandong Academy of Medical Sciences (W202112030345). Alle methoden werden uitgevoerd in overeenstemming met de relevante richtlijnen en regelgeving.
1. Fabricage van 3BDO@MN-patches
2. Karakterisering van 3BDO@MN-patches
3. Dierproeven
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Dit protocol beschrijft de fabricage en karakterisering van de 3BDO@MN-patch. Figuur 1 toont het schema van het fabricageproces voor de 3BDO@MN-patch. 3BDO werd gemengd in de CS/HA-formulering, waarna het matrixmengsel aan de PDMS MN-mal werd toegevoegd en gecentrifugeerd om de naaldpunten te vullen. Het CS/HA-matrixmengsel zonder 3BDO werd op het maloppervlak aangebracht en gecentrifugeerd om de onderlaag te vullen. Na volledige droging werden de patches verwijderd om de 3B...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Huidige klinische behandelingen voor AGA worden hoofdzakelijk gecategoriseerd in farmacologische interventies en chirurgische transplantatie. In deze studie bevorderden 3BDO-geladen MN's de haargroei in een C57BL/6 muismodel. Conventionele methoden voor geneesmiddelentoediening hebben echter beperkingen, zoals een ongelijkmatige distributie van het geneesmiddel. Het belangrijkste protocol in deze studie is een tweetrapsmethode om 3BDO-geladen MN's te vervaardigen. HA en CS zijn de primaire componenten van de MN's. Versch...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De auteurs hebben geen belangenconflicten te verklaren.
Dit werk werd ondersteund door de National Natural Science Foundation of China (82273554), het Medical and Health Science and Technology Development Project van de provincie Shandong (No.202304030716), het National College Students Innovation and Entrepreneurship Training Program of China (No. 202410439001) en het Tai’an Science and Technology Innovation Development Project (No. 2023NS232).
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| 3BDO | Yuanye Bio-Technology Co., Shanghai, China | 890405-51-3 | Bereiding van 3BDO-geladen CS/HA-formulering |
| 6-well plate | Corning Incorporated, USA | REF 3516 | antibacteriële assay en in vitro drug release assay |
| 75% ethanol | Shandong Lircon Medical Technology Co., Ltd. | 1202050004 | Desinfectie |
| 96-well plate | Corning Incorporated, USA | REF3599 | cytotoxiciteitsevaluaties en antibacteriële assay |
| C57BL/6 muizen | Charles River Laboratories | 7 weken | dierproeven |
| Cell Counting Kit-8 (CCK-8) | Dojindo, Japan | CK04 | cytotoxiciteitsevaluaties |
| Centrifuge | Thermo Fisher Scientific | 75007204 | Centrifugatie van formulering |
| Chitosan (CS) | Shanghai Macklin Biochemical Co.,Ltd | 9012-76-4 | Bereiding van CS/HA-formulering |
| Ontharingscrème | Veet | 3059944023307 | Ontharing |
| Dimethylsulfoxide (DMSO) | Shanghai Macklin Biochemical Co.,Ltd | 67-68-5 | Bereiding van 3BDO-geladen CS/HA-formulering |
| Elektronische balans | Radwag | AS 220.R2 | Afwegen van poeder |
| Escherichia coli (E. coli) | ATCC | / | antibacteriële assay |
| Hyaluronzuur (HA) poeder | Bloomage Biotechnology Co. China | 9067-32-7 | Bereiding van CS/HA-formulering |
| ImageJ software | National Institutes of Health | / | Statistische analyse |
| Incubatorschudmachine | Thermo Scientific | 50163013 | bacteriële incubatie |
| Isofluraanverdamper | Gene&I | AMS | anesthesie van dieren |
| LB-medium | Sigma Life Science | L3022 | antibacteriële assay |
| Magnetische roerder | Hangzhou MiuLab Instrument Co., Ltd. | SP-16 | Roeren van formulering |
| Multiskan SkyHigh microplaat-spectrofotometer | Thermo Fisher Scientific | / | OD-meting |
| Oven | Shanghai Huitai Instrument Manufacturing Co.,Ltd | DHG-9260A | Drogen van micronaalden |
| Parafilm M | Amcor | PM-996 | Afdichten van micronaalden |
| Fosfaatgebufferde zoutoplossing (PBS) | Biosharp | BL302A | in vitro drug release assay |
| Staphylococcus aureus (S. aureus) | ATCC | / | antibacteriële assay |
| Universal TA textuuranalyseerder | Shanghai Tengba Instrument Technology Co., Ltd | / | Testen van mechanische sterkte |
| Vacuümkamer | Shanghai Huitai Instrument Manufacturing Co.,Ltd | DZF-6050 | Vacuümdrogen |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.