Inkapseling van kanker therapeutisch middel Dacarbazine behulp Nanogestructureerde Lipid Carrier
26 april 2016
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.
Het algemene doel van deze procedure is om een nanogestructureerde lipidedrager voor te bereiden voor het inkapselen van het kankertherapeutisch middel dacarbazine. Deze procedure is eenvoudig en goed geoptimaliseerd. Hierdoor kan de voorbereiding van een nanogestructureerde lipidedrager met een goed gecontroleerde capaciteit worden gerealiseerd.
De belangrijkste voordelen van de nieuwe formulering van dacarbazine omvatten verhoogde dispersiviteit van het geneesmiddel in waterige oplossing, verlengde historische stabiliteit en verbeterde controle over de geneesmiddelafgifte. Deze verbetering kan mogelijk ook leiden tot een verlengde halfwaardetijd in vivo. Begin door 6,25 ml aceton en ethanol toe te voegen aan een kolf.
Voeg aan de oplosmiddelen glyceryl palmitosterate isopropyl myristate, D-a-tocoferyl polyethyleenglycolsuccinaat en sojalecithine toe. Los het mengsel op bij 70 graden Celsius in een waterbad. Voeg in een extra kolf 12,5 ml water toe.
Maak een oplossing van 1% poloxamer 188 door 125 mg op te lossen in het water. Verwarm de kolf tot 70 graden Celsius om de chemische stof volledig op te lossen. Terwijl de organische oplossing wordt geroerd op 400 tpm, voeg druppelsgewijs de 1% poloxamer 188-oplossing toe om een emulsie te vormen.
Roer de emulsie nog eens vier uur om het organische oplosmiddel te laten verdampen. Plaats de emulsie na vier uur gedurende twee uur in een koelkast op vier graden Celsius om te laten stollen. Om nanogestructureerde lipidedragers of NLC's te verkrijgen, gebruikt u een homogenisator om de gestolde emulsies te onderwerpen aan hoogschakeldispersie.
Meng de oplossing gedurende 30 minuten op 15.000 tpm om de emulsie te verspreiden. Bemonster de oplossing in stappen van 10 minuten. Neem 14 microliter emulsie in een dynamisch lichtverstrooiings- of DLS-cuvet.
En verdun tot 1 ml met gedeutereerd water voor meting. Lees het cuvetmonster in het instrument. Beoordeel de monsters om te bepalen welke monsters de kleinste grootte en de kleinste polydispersiteitsindex hebben.
Om dus de optimale mengsnelheid en mengtijd voor NLC-creatie te bepalen. Observeer monsters op morfologie en ultrastructuur van de NLC. Pas dezelfde verdunning van monsters toe op het met koolstofvezel beklede koperrooster van een transmissie-elektronenmicroscoop-instrument.
Laat het monster drogen en voer vervolgens het monster uit volgens de instructies van de fabrikant. Nu de omstandigheden zijn geoptimaliseerd, bereidt u een oplossing voor zoals uitgevoerd voor de eerste emulsies. Na het combineren van de glyceryl-, isopropyl-, polyethyleenglycolsuccinaat- en sojalecithine-reagentia, voegt u 70 mg dacarbazine toe en verwarmt u de oplossing vervolgens tot 70 graden Celsius.
Bereid 12,5 ml van een waterige 1% poloxamer 188-oplossing voor. Verwarm de kolf tot 70 graden Celsius. Nadat het poloxamer 188 is opgelost, voegt u de oplossing druppelsgewijs toe aan de organische oplossing, roerend bij 400 tpm om een emulsie te vormen.
Roer de emulsie nog eens vier uur om het organische oplosmiddel te laten verdampen. Plaats de emulsie, zoals eerder, gedurende twee uur in een koude ruimte op vier graden Celsius om te laten stollen. Gebruik de geoptimaliseerde hoge dispersiesnelheid van 15.000 tpm gedurende 30 minuten om de emulsie te homogeniseren.
De bereidingen van de NLC en de dacarbazine-geladen NLC met verschillende parameters werden gekenmerkt op deeltjesgrootte en polydispersiteitsindex. De deeltjesgrootte en polydispersiteitsindex van de NLC's waren afhankelijk van de concentratie van het oppervlakteactieve middel, de snelheid van hoge dispersieverstrooiing en de duur. Volgens de deeltjesgrootte en polydispersiteitsindex werden de beste resultaten behaald met 1% oppervlakteactieve stof en een dispersieverstrooiingsnelheid van 15.000 tpm gedurende 30 minuten.
Dit werden geselecteerd als de optimale parameters voor NLC-voorbereiding in deze studie. Toen de optimale parameters werden gebruikt voor de voorbereiding van dacarbazine-geladen NLC, was de kleinste behaalde grootte 155 nanometer voor NLC en 190 nanometer voor dacarbazine-geladen NLC. Beiden met een polydispersiteitsindex van 0,2, wat wijst op goede uniformiteit.
Het uploaden en inkapselen van dacarbazine in NLC wordt aangegeven door de veranderingen in grootte en structuur. Waar dacarbazine-geladen NLC grotere grootte en veranderde interne structuren vertoont in vergelijking met NLC. Eenmaal beheerst, kan deze techniek in acht uur worden uitgevoerd als deze perfect wordt uitgevoerd.
Wanneer u deze procedure probeert, is het erg belangrijk om te onthouden dat de lijnen van de verdamping en stolling erg cruciaal zijn. Te lang of te kort heeft een negatief effect op de generatie van nanogestructureerde lipidedragers. Volgens deze procedure zijn de gereduceerde nanogestructureerde lipidedragers zes maanden stabiel bij vier graden Celsius.
Dit maakt karakteriseringen zoals farmacologie en toxicologie mogelijk. Deze techniek heeft de weg geëffend voor degenen in constante onderzoek om nanogestructureerde drager-gebaseerde formulering van dacarbazine voor een verscheidenheid aan kankerbehandelingen te onderzoeken. Tot op heden is dacarbazine het meest actieve middel bij de behandeling van cutaan en uitgezaaid melanoom.
Na het bekijken van deze video zou u een goed begrip moeten hebben van hoe u nanogestructureerde lipidedragers kunt bereiden en nanogestructureerde lipidedragers kunt gebruiken om dacarbazine in te kapselen. Bij het werken met gevaarlijke materialen zoals dacarbazine moet altijd persoonlijke beschermingsuitrusting worden gebruikt, inclusief laboratoriumjas, beschermende handschoenen en oogbescherming. Toegang is ook nodig voor het werken met het gevaarlijke oplosmiddel.
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Deze studie presenteert een aangepaste methode voor de synthese van nanostructurele lipide dragers (NLC's) voor de toediening van het kankermedicijn dacarbazine. De nieuwe benadering verhoogt de inkapseling van het geneesmiddel en de laadefficiëntie, wat potentieel leidt tot verbeterde therapeutische resultaten.
Belangrijkste studiecomponenten
Wetenschapsgebied
- Nanotechnologie
- Farmaceutische Wetenschappen
- Kankertherapie
Achtergrond
- Nanogestructureerde lipide dragers zijn effectief voor geneesmiddelentoediening.
- Dacarbazine is een chemotherapeutisch middel dat wordt gebruikt bij de behandeling van kanker.
- Het verbeteren van systemen voor geneesmiddelentoediening kan de therapeutische effectiviteit verhogen.
- Traditionele methoden kunnen de inkapseling en stabiliteit van geneesmiddelen beperken.
Doel van de studie
- Om een efficiëntere NLC te ontwikkelen voor de afgifte van dacarbazine.
- Om een verbeterde drugdispersie en stabiliteit in oplossing te bereiken.
- Om de controle over de drugvrijgave te verbeteren voor betere therapeutische resultaten.
Gebruikte methoden
- Olie-in-water emulsietechniek voor NLC-synthese.
- Hogeschaardispersie toegepast na stolling.
- Karakterisering van NLC-grootte en de efficiëntie van de geneesmiddellading.
- Evaluatie van de dispersiteit en stabiliteit van het geneesmiddel in waterige oplossingen.
Belangrijkste resultaten
- De aangepaste synthesemethode resulteerde in de gewenste NLC-grootte.
- Er werd een verbeterde inkapseling en ladingsefficiëntie van het geneesmiddel waargenomen.
- Verbeterde dispersiteit van het geneesmiddel en een verlengde stabiliteit in oplossing.
- Potentieel voor een verbeterde controle over de afgifte van het geneesmiddel en een langere halfwaardetijd in vivo.
Conclusies
- De nieuwe NLC-formulering is veelbelovend voor cancertherapie.
- Modificaties van de methode kunnen leiden tot aanzienlijke verbeteringen in de drug delivery.
- Verdere studies zijn nodig om de in vivo werkzaamheid te beoordelen.
Veelgestelde Vragen
Relevantie voor de industrie
Nanogestructureerde lipide dragers (NLC's) pakken de slechte waterdispergeerbaarheid van dacarbazine aan, een belangrijke beperking in de intraveneuze formulering, door de oplosbaarheid en stabiliteit van het geneesmiddel te verhogen. Dit afgiftesysteem maakt een verlengde halfwaardetijd en verbeterde afgiftecontrole mogelijk, wat de preklinische evaluatie van chemotherapeutica ondersteunt. De methode biedt een schaalbaar platform voor het herformuleren van hydrofobe oncologische geneesmiddelen om de therapeutische index te verbeteren en formulering-gerelateerd uitval te verminderen.
Strategische toepassingen in biofarmaceutisch R&D
Vroege ontdekking & targetvalidatie
- Wetenschappelijke waarde: Maakt de formulering mogelijk van slecht wateroplosbare antikankermiddelen zoals dacarbazine voor in vitro en in vivo farmacologische screening.
- Operationele waarde: Biedt een reproduceerbaar nanodeeltjessysteem om geneesmiddelspecifieke effecten te scheiden van formuleringsartefacten in assays voor targetvalidatie.
Screening & Assayontwikkeling
- Wetenschappelijke waarde: Genereert uniforme NLC's (190 ± 10 nm, PDI 0,2 ± 0,01) die geschikt zijn voor high-throughput cytotoxiciteits- en werkingsmechanisme-assays.
- Operationele waarde: Behaalt een hoge inkapselingsefficiëntie (98%) en drug loading (14%), wat een consistente dosering over compound-bibliotheken waarborgt.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Wetenschappelijke waarde: Ondersteunt farmacokinetische en toxicologische studies door de dispersie en stabiliteit van geneesmiddelen voor zes maanden bij 4°C te verbeteren.
- Operationele waarde: Maakt opschaling mogelijk via high-shear dispersie (15.000 rpm, 30 min) na stolling, een proces dat compatibel is met GMP-gerelateerde pilotproductie.
Pipeline- & workflowintegratie
Deze NLC-formulering past binnen het continuüm van oncologische ontdekking, van hit-validatie tot lead-optimalisatie, waarbij gecontroleerde afgifte van het geneesmiddel en oplosbaarheid cruciaal zijn voor het beoordelen van de target-engagement en de veiligheidsmarges.
- Ontdekkingsbiologie: Faciliteert hypothesetoetsing door dacarbazine in een stabiele, dispergeerbare vorm af te leveren om de respons van melanoomcellijnen te evalueren.
- Screening: Produceert NLC's met een zeta-potentiaal van -43.5 ± 1.2 mV, wat de colloïdale stabiliteit in waterige screeningsmedia waarborgt.
- Analytiek: Maakt kwantificering van de geneesmiddelafgifte en inkapselingsefficiëntie mogelijk via DLS en HPLC, ter ondersteuning van studies naar de structuur-activiteitsrelatie.
- Translationeel onderzoek: Sluit aan bij de preklinische continuïteit door een stabiele nanodrager te bieden voor biodistributie en melanoom-xenograftmodellen.
- Hergebruik in de sector: Het HSD-gebaseerde NLC-platform is aanpasbaar voor andere hydrofobe therapeutica, waardoor de inspanning voor herontwikkeling binnen oncologie-pipelines wordt verminderd.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Verbetert het voorspellende vertrouwen bij antikanker-screening door variabiliteit als gevolg van aggregatie of precipitatie van geneesmiddelen te minimaliseren.
- Operationele waarde: Maakt gebruik van readily beschikbare lipiden (glycerylpalmitsstearaat, isopropylmyristaat) en surfactanten (poloxameer 188, lecithine) voor een kosteneffectieve synthese.
- Strategische waarde: Vermindert het risico op falen in een laat stadium door oplosbaarheidsproblemen die de biobeschikbaarheid beïnvloeden al vroeg in de ontwikkeling aan te pakken.
- Impact op portfolio: Maakt risicogebaseerde prioritering van dacarbazine-derivaten en analogen mogelijk door een verbeterde haalbaarheid van de formulering.
Overwegingen voor de implementatie
- Vereist expertise in de formulering van lipide nanodeeltjes en technieken voor homogenisatie met hoge afschuifkracht.
- Afhankelijk van toegang tot homogenisatoren die 15.000 rpm kunnen bereiken en analytische instrumenten zoals DLS en TEM voor karakterisering.
- Vereist standaardisatie van de surfactantconcentratie (1%) en stollingsprotocollen (4°C, 2 uur) over teams heen voor consistentie tussen batches.
- Aanpassing aan andere kankertherapieën kan optimalisatie van de lipidematrix vereisen om de inkapselingsefficiëntie te behouden.
- Beperkt door de noodzaak van koude opslag (4°C) om de stabiliteit van NLC gedurende zes maanden te behouden, wat invloed heeft op de logistiek van langetermijnopslag.
