Oplosbaarheid van hydrofobe bestanddelen in waterige oplossing met behulp van combinaties van het zelf monteren van Peptide en aminozuur
20 september 2017
Dit protocol beschrijft een klinisch-middelen uit het oplossen van de hydrofobe bestanddelen in een waterige omgeving met behulp van combinaties van het zelf monteren van peptide en aminozuur oplossingen. Onze methode is opgelost een belangrijke beperking van hydrofobe therapeutics, die veilig en efficiënt vervoermiddel oplosbaarheid en levering methoden in klinische instellingen.
Het algemene doel van deze methode is om de oplosbaarheid van hydrofobe verbindingen in waterige oplossingen te verhogen voor potentiële toepassing in klinische omgevingen. Deze methode lost een belangrijke beperking in de medische wereld op, namelijk het gebrek aan gebruik van hydrofobe verbindingen in klinische omgevingen vanwege hun slechte oplosbaarheid in waterige systemen zoals het bloed. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat hydrofobe verbindingen kunnen worden opgelost in waterige oplossingen zonder enig significant gebruik van giftige co-solventen.
Label eerst twee 50 liter kegelcentrifugebuizen voor elk aminozuur. Bereid een grote fles van twee liter met gezuiverd water. Na het berekenen van de hoeveelheid van elk aminozuur voor de gewenste concentraties, weeg de juiste hoeveelheden aminozuren in de respectieve centrifugebuizen met een spatel.
Gebruik een seriologische pipet en voeg 40 milliliter gezuiverd water toe aan elke centrifugebuis. Na het sluiten van de buizen, vortex de monsters tot ze zijn opgelost. Gebruik een hoogwaardige analytische weegschaal en weeg ongeveer een plus min 0,2 milligram peptide in de bodem van een 20 milliliter scintillatieglas.
Noteer het exacte gewicht van het peptide op de dop en schroef de dop op het glas. Pipet vervolgens het juiste volume aminozuuroplossing in elk glas om de gewenste concentratie van zelf-assemblerend peptide te bereiken. Soniceer de monsters gedurende 10 minuten in een waterbad-sonicator op kamertemperatuur en zorg ervoor dat de oplossingen in het glas volledig in het waterbad zijn ondergedompeld. Bereid twee medicijnvoorraadoplossingen voor door een milligram van het gewenste medicijn te combineren met de juiste hoeveelheid DMSO en nog eens een milligram van het medicijn met ethanol.
Vortex vervolgens beide oplossingen gedurende 15 seconden om het medicijn volledig op te lossen. Label daarna 1,5 milliliter micro-centrifugebuizen voor elke formulering met het zelf-assemblerende peptide, aminozuur en co-solvent. Voeg 10 microliter van de DMSO-voorraadoplossing van het medicijn of 20 microliter van de ethanol-voorraadoplossing van het medicijn toe aan de juiste micro-centrifugebuizen.
Voeg vervolgens 990 microliter van de zelf-assemblerende peptide-aminozuuroplossing toe aan de micro-centrifugebuizen die de DMSO-voorraadoplossing van het medicijn bevatten. Voeg 980 microliter van de peptide-aminozuuroplossing toe aan de micro-centrifugebuizen die de ethanol-voorraadoplossing van het medicijn bevatten. Vortex alle medicijnformuleringen krachtig gedurende 30 seconden.
Dek vervolgens af met aluminiumfolie en laat de formuleringen 30 minuten staan voordat u de oplosbaarheid test. Na 30 minuten, vortex de formuleringen krachtig gedurende 30 seconden. Centrifugeer vervolgens de formuleringen gedurende één minuut bij 14.220 keer G.
Na centrifugatie, inspecteer visueel de bodem van de micro-centrifugebuizen op precipitatie. Van de 40 formuleringen die in deze studie zijn getest, hebben er zeven met succes het hydrofobe medicijn curcumin opgelost. Twee belangrijke trends werden geïdentificeerd door de formuleringen te groeperen op componenten.
Ethanol lijkt een betere co-solvent te zijn voor het oplossen van curcumin, en positief geladen aminozuren, lysine en arginine lijken optimale componenten te zijn voor het oplossen van curcumin. Het is interessant om de kleurverandering op te merken voor formuleringen die arginine en lysine bevatten, die aantonen dat curcumin is opgelost in de alkalische toestand. Eenmaal onder de knie, kan deze techniek in twee tot drie uur worden uitgevoerd met de juiste apparatuur en als de aminozuuroplossing vooraf is bereid.
Volgens deze procedure kunnen oplosbare medicijnformuleringen verder worden getest in vitro en in vivo om de biologische werkzaamheid of veiligheid van het opgeloste medicijn direct te beoordelen en te vergelijken. Na de ontwikkeling ervan, heeft deze formuleringsmethode de weg gebaand voor in vivo-toediening van een hydrofobe stockremmer genaamd PP@ voor de preventie van acute longbeschadiging. Na het bekijken van deze video, zou u een goed begrip moeten hebben van hoe u een zelf-assemblerend peptide en aminozuurcombinatie kunt toepassen om een willekeurig hydrofoob medicijn op te lossen.
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Dit protocol beschrijft een methode voor het oplossen van hydrofobe verbindingen in waterige omgevingen met behulp van zelfassemblerende peptiden en aminozuren. Deze aanpak biedt een oplossing voor de uitdaging van de slechte oplosbaarheid van hydrofobe therapeutica in klinische toepassingen.
Belangrijkste studiecomponenten
Wetenschapsgebied
- Biochemie
- Farmaceutische wetenschappen
- Klinische toepassingen
Achtergrond
- Hydrofobe verbindingen hebben vaak een beperkt klinisch nut vanwege oplosbaarheidsproblemen.
- Traditionele methoden kunnen toxische cosolventen bevatten.
- Het verbeteren van de oplosbaarheid kan de therapeutische toediening optimaliseren.
- Zelf-assemblerende peptiden bieden een innovatieve oplossing voor deze uitdaging.
Doel van de studie
- Om een veilige methode te ontwikkelen voor het oplossen van hydrofobe verbindingen.
- Om het gebruik van hydrofobe therapeutica in klinische omgevingen te vergemakkelijken.
- Om de noodzaak van toxische cosolventen in het proces te elimineren.
Gebruikte methoden
- Bereiding van aminozuuroplossingen in gezuiverd water.
- Gebruik van conische centrifugebuizen voor het mengen.
- Berekening van aminozuurconcentraties voor de gewenste oplosbaarheid.
- Nauwkeurig afwegen en combineren van aminozuren.
Belangrijkste resultaten
- Hydrofobe verbindingen kunnen effectief worden opgelost in waterige oplossingen.
- De methode vermijdt het gebruik van toxische oplosmiddelen.
- Aangetoond potentieel voor klinische toepassing.
- Verbeterde oplosbaarheid vergroot de therapeutische toedieningsopties.
Conclusies
- Deze methode biedt een levensvatbare oplossing voor de oplosbaarheid van hydrofobe verbindingen.
- Het opent nieuwe wegen voor het gebruik van hydrofobe therapeutica.
- Verder onderzoek kan de toepassingen in de geneeskunde uitbreiden.
Veelgestelde vragen
Industriële Relevantie voor Management
De matige wateroplosbaarheid van hydrofobe verbindingen blijft een belangrijke barrière voor de klinische vertaling van veelbelovende therapeutica, wat hun gebruik in drug discovery-pipelines beperkt. Deze SAP-AA-formuleringsstrategie pakt deze uitdaging aan door solubilisatie mogelijk te maken zonder toxische co-solvents, wat vroege targetvalidatie en lead-optimalisatie ondersteunt. De methode verbetert de osmolariteit en biocompatibiliteit van de formulering, waardoor deze geschikt is voor integratie in preklinische ontwikkelingsworkflows waar uitval door oplosbaarheidsproblemen een belangrijke risicofactor is.
Strategische Toepassingen in Biofarmaceutische R&D
Vroege Ontdekking & Targetvalidatie
- Wetenschappelijke waarde: Maakt onderzoek mogelijk naar hydrofobe verbindingen zoals PP2, rottlerin en curcumine in waterige omgevingen voor studies naar target engagement.
- Operationele waarde: Ondersteunt de functionele validatie van remmers door de oplosbaarheid van verbindingen te behouden tijdens in vitro en in vivo assays.
- Voorspellende waarde: Vermindert fout-negatieven bij screening door de beschikbaarheid van bioactieve verbindingen te garanderen, wat de betrouwbaarheid van het target verhoogt.
Screening & Assayontwikkeling
- Wetenschappelijke waarde: Biedt een reproduceerbaar platform voor het bereiden van geneesmiddelformuleringen voor diverse chemotypes met behulp van systematische SAP-AA-screening.
- Operationele waarde: Maakt gebruik van standaard laboratoriumapparatuur (vortexmixer, sonicator, centrifuge), wat schaalbaarheid en technologietransfer tussen discovery-teams mogelijk maakt.
- Assay-gereedheid: Genereert heldere, precipitatievrije oplossingen die geschikt zijn voor downstream biochemische en cellulaire assays.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Translationele continuïteit: De aangetoonde in vivo werkzaamheid van SAP-AA geformuleerde PP2 ondersteunt de overgang van targetvalidatie naar preklinische modellen.
- Risicoreductie: Elimineert storende toxiciteit door co-solvens zoals DMSO of ethanol, wat het veiligheidsprofiel verbetert.
- Optimalisatie van de formulering: Maakt empirische screening van aminozuren (bijv. lysine, arginine) en co-solvens mogelijk om de optimale solubiliseringscondities per verbinding te identificeren.
Integratie van pipeline en workflow
De SAP-AA-methode past binnen het continuüm van de vroege ontdekkingstfasen en ondersteunt de progressie van hit naar lead door oplosbaarheidsknelpunten op te lossen die de biologische evaluatie belemmeren.
- Discovery Biology: Faciliteert targetvalidatie door dosis-responstests van hydrofobe verbindingen in fysiologische buffers mogelijk te maken.
- Screening: Verbetert de compatibiliteit van assays door heldere, stabiele oplossingen die de variabiliteit tussen wells verminderen.
- Analytics: Maakt nauwkeurige kwantificering mogelijk via UV-Vis of HPLC na centrifugatie, ter ondersteuning van SAR- en potentiemetingen.
- Translational Research: Ondersteunt PK/PD-studies door injecteerbare formuleringen met verbeterde hemodynamiek te bieden.
- Enterprise Reuse: De platformbenadering maakt standaardisatie over projecten heen mogelijk via SAP-AA library screening.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellende vertrouwen in doelhypothesen door de beschikbaarheid van verbindingen te waarborgen.
- Operationele waarde: Verbetert de reproduceerbaarheid door gestandaardiseerde formuleringsprotocollen en componenttracking.
- Strategische waarde: Vermindert uitval door falen van de formulering, waardoor de efficiëntie bij de identificatie van lead-verbindingen toeneemt.
- Impact op portfolio: Maakt go/no-go-beslissingen mogelijk op basis van werkelijke biologische activiteit in plaats van oplosbaarheidsartefacten.
Overwegingen bij de implementatie
- Vereist expertise in protocollen voor peptidebehandeling, sonicatie en centrifugatie.
- Afhankelijk van toegang tot analytische balansen, vortexers en sonicators in een waterbad.
- Vereist consistentie tussen teams bij de bereiding van aminozuuroplossingen en het bijhouden van concentraties.
- Aanpassing kan nodig zijn voor verbindingen met extreme hydrofobiciteit of ladingsgevoeligheid.
- Beperkt door de noodzaak van empirische optimalisatie per verbinding, hoewel gestuurd door trends (bijv. kationische aminozuren).
Biopharma Veelgestelde Vragen
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
![Beoordeling van de maaglediging in niet-obese diabetische muizen met behulp van een [ 13 C]-octaanzuur ademtest](/_next/image?url=https%3A%2F%2Fcloudfront.jove.com%2FCDNSource%2Fteasers%2F50301.jpg%3Fv%3D2026-08-11T08%253A27%253A16.431Z&w=384&q=75)