Opisano protokół przygotowania i charakterystyki lipofilowych miceli 1,2-distearoyl-sn-glycero-3-fosphoethanolamine-N-[amino(glikol polietylenowy)-2000] (DSPE-PEG).
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Opisano protokół przygotowania i charakterystyki lipofilowych miceli 1,2-distearoyl-sn-glycero-3-fosphoethanolamine-N-[amino(glikol polietylenowy)-2000] (DSPE-PEG).
Micele były z powodzeniem wykorzystywane do dostarczania leków przeciwnowotworowych. Polimery amfifilowe tworzą micele o strukturze rdzeń-powłoka w środowisku wodnym poprzez samoorganizację. Hydrofobowy rdzeń miceli działa jako rezerwuar leków hydrofobowych i zamyka leki hydrofobowe. Otoczka hydrofilowa zapobiega agregacji miceli, a także przedłuża ich krążenie ogólnoustrojowe in vivo. W tym protokole opisujemy metodę syntezy lipofilowego proleku doksorubicyny, kwasu doksorubicynowo-palmitynowego (DOX-PA), który zwiększy ładowanie leku do miceli. Do koniugacji doksorubicyny z lipidem użyto łącznika hydrazonu wrażliwego na pH, który ułatwia uwalnianie wolnej doksorubicyny do komórek nowotworowych. Zsyntetyzowany DOX-PA oczyszczono za pomocą kolumny z żelem krzemionkowym przy użyciu dichlorometanu/metanolu jako eluentu. Oczyszczony DOX-PA analizowano za pomocą chromatografii cienkowarstwowej (TLC) i 1spektroskopii H-jądrowego rezonansu magnetycznego (1H-NMR). Do przygotowania miceli DSPE-PEG obciążonych DOX-PA wykorzystano metodę dyspersji foliowej. Ponadto opisano kilka metod charakteryzowania preparatów micelowych, w tym oznaczanie stężenia DOX-PA i skuteczności enkapsulacji, pomiar wielkości i rozmieszczenia cząstek oraz ocenę aktywności przeciwnowotworowej in vitro. Protokół ten dostarcza użytecznych informacji na temat przygotowania i charakterystyki miceli obciążonych lekiem, a tym samym ułatwi badania i rozwój nowych nanoleków przeciwnowotworowych na bazie micel.
Chemioterapia jest powszechnie stosowana w leczeniu różnych form raka. Większość, jeśli nie wszystkie, leki stosowane w chemioterapii mają toksyczne skutki uboczne, które mogą wahać się od łatwych do opanowania drobnych schorzeń, takich jak nudności i biegunka, do stanów bardziej zagrażających życiu. Ponieważ większość leków przeciwnowotworowych jest toksyczna, nieselektywna ekspozycja tych leków na normalne tkanki nieuchronnie powoduje toksyczność. W związku z tym istnieje ogromne zapotrzebowanie na podejście terapeutyczne, które może selektywnie dostarczać leki do komórek nowotworowych. Kolejnym wyzwaniem związanym z podawaniem leków przeciwnowotworowych jest ich słaba rozpuszczalność w wodzie. Zwykle do sformułowania tych słabo rozpuszczalnych leków potrzebne są środki solubilizujące. Jednak większość środków rozpuszczających, takich jak dimetylosulfotlenek (DMSO), Cremophor EL i Polysorbate 80 (Tween 80) może powodować toksyczne działanie na wątrobę i nerki, hemolizę, ostre reakcje nadwrażliwości i neuropatie obwodowe. 1 Dlatego do klinicznego stosowania słabo rozpuszczalnych leków przeciwnowotworowych potrzebne są bezpieczne i biokompatybilne preparaty. Nanonośniki są obiecującymi systemami dostarczania leków, które pozwolą sprostać powyższym wyzwaniom. Te nanonośniki obejmują liposomy2, nanocząstki, 3 micele,4-7 koniugaty polimer-lek,8 i materiały nieorganiczne. 9 Kilka produktów nanomedycznych (np. Doxil, Abraxane i Genexol) zostało zatwierdzonych przez agencje regulacyjne do leczenia pacjentów z rakiem. 10
Micele polimerowe są obiecującymi nośnikami leków na nanoskalę, które zostały z powodzeniem wykorzystane do dostarczania leków przeciwnowotworowych. 4-7,11,12 Typowe micele polimerowe są otrzymywane z polimerów amfifilowych w procesie samoorganizacji. Micele polimerowe o strukturze rdzeń-powłoka obejmują powłokę hydrofilową i rdzeń hydrofobowy. Hydrofilowa otoczka może sterycznie stabilizować micele i przedłużać ich krążenie w krwiobiegu. Hydrofobowy rdzeń może skutecznie kapsułkować leki hydrofobowe. Ze względu na mały rozmiar miceli (zwykle mniej niż 200 nm) i właściwości długiego krążenia, uważa się, że micele polimerowe osiągają celowanie w guz poprzez efekty zwiększonej przepuszczalności i retencji (EPR) (pasywne celowanie w guz).
Stabilność ładowania leku jest kluczowa dla zdolności miceli do celowania w nowotwór. Aby osiągnąć optymalne celowanie w guz, micele powinny mieć minimalny wyciek leku przed dotarciem do miejsca guza, a jednocześnie szybko uwalniać lek po dostaniu się do komórek rakowych. Ponadto stabilność receptury jest również niezbędnym wymogiem dla rozwoju produktu, ponieważ stabilność formuły decyduje o wykonalności opracowania produktu, a także o okresie trwałości opracowanych produktów. W ostatnim czasie podjęto wiele wysiłków w celu usprawnienia załadunku leków do przewoźników. Lipofilowe podejście prolekowe to strategia, która została zbadana w celu poprawy ładowania leków do nanocząsteczek lipidowych i emulsji. 13,14 Koniugacja lipidów z lekami może znacznie poprawić ich lipofilowość oraz zwiększyć obciążenie i retencję w lipofilowych składnikach nanonośników.
Tutaj opisujemy protokół przygotowania lipofilowych miceli naładowanych pro-lekami doksorubicyny. Po pierwsze, opisano procedurę syntezy lipofilowego proleku doksorubicyny. Następnie wprowadzany jest protokół generowania miceli metodą dyspersji filmowej. Metoda ta została z powodzeniem zastosowana w naszych poprzednich badaniach. 5 DSPE-PEG został wybrany jako materiał nośny do otrzymywania miceli, ponieważ jest z powodzeniem stosowany do dostarczania leków micelowych. 15,16 Na koniec opisujemy kilka testów in vitro stosowanych do charakteryzowania preparatów miceli i oceny aktywności przeciwnowotworowej.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
1. Synteza DOX-PA
2. Przygotowanie miceli DOX-PA metodą dyspersji filmu
3. Charakterystyka miceli DOX-PA
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Rysunek 1 przedstawia schemat syntezy DOX-PA. DOX-PA został zsyntezowany poprzez koniugację kwasu palmitynowego z doksorubicyną za pomocą wrażliwego na pH wiązania hydrazonowego. Aby ułatwić całkowite przeprowadzenie reakcji, zastosowano niewielki nadmiar hydrazydy kwasu palmitynowego. Ta metoda reakcji charakteryzuje się bardzo wysoką wydajnością, a po 18 h reakcji pozostała jedynie niewielka ilość doksorubicyny (Rysunek 2). Wydajność wyniosła około 88%....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
W niniejszej pracy opisujemy nieskomplikowaną, szybką metodę dyspersji filmowej do otrzymywania miceli. Metoda ta wykorzystuje właściwości samoorganizacji polimeru amfifilowego (np. DSPE-PEG) do tworzenia miceli o strukturze rdzeń-powłoka w środowisku wodnym. Ta metoda przygotowania miceli ma kilka zalet. 1. Obejmuje prosty proces formulacji, który pozwala uniknąć stosowania skomplikowanych etapów zmniejszania rozmiaru (takich jak wytłaczanie lub homogenizacja) powszechnie stosowanych w przygotowaniu liposomów, ...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Ta praca była wspierana przez następujące granty: grant NIH-SC3, grant NSF-PREM, grant badawczy Hampton University. Chcielibyśmy podziękować Pani Michele A. Cochran z Virginia Institute of Marine Science (VIMS) za korzystanie z analizatora wielkości cząstek. Chcielibyśmy również podziękować Pani Corinne R. Ramaley za zrecenzowanie manuskryptu.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| DSPE-PEG2K | Cordenpharm | LP-R4-039 | >95% |
| Doxorubicin | LC Laboratories | D-4000 | >99% |
| Hydrazyd kwasu palmitynowego | TCI AMERICA | P000425G | >98,0% |
| Metanol | ACROS Organics | 610981000 | Bezwodny |
| chlorek metylenu | RYBACY | D151-4 | 99,90% |
| Sultlenek metylu-d6 | ACROS Organics | AC320760075 | Rozpuszczalnik NMR |
| Kwas trifluorooctowy | ACROS Organics | AC293811000 | 99,50% |
| żel krzemionkowy | FISHER | L-7446 | 230-400 siatka |
| Baker Flex TLC | FISHER  | ||
| DPBS | Sigma-Aldrich | D8537 | |
| DU 145 Komórki raka prostaty | ATCC | HTB-81 | |
| MTT | ACROS Organics | 158990050 | 98% |
| RPMI 1640 Średni | MEDIATECH INC | 10041CV | |
| Antybiotyk-Antybiotyk Przeciwgrzybiczy | TECHNOLOGIE ŻYCIA | 15240062 | 100x roztwór podstawowy |
| Surowica bydlęca płodu | TECHNOLOGIE ŻYCIA | ||
| Spektroskopia magnetycznego rezonansu jądrowego | Varian, Inc | 300 NMR | |
| Bü chi R-3 Rotavapor | Buchi | 1103022V1 | Parownik obrotowy |
| Kąpiel ultradźwiękowa | BRANSON ULTRASONICS CORPORATION | ||
| Spektrometr UV-VIS Biomate 3 | Thermo Spectronic | ||
| Zetasizer Nano ZS90 | Malvern Instruments | Analizator wielkości cząstek | |
| Spektrofotometr mikropłytkowy | Rio-Rad | Benchmark Plus | |
| Inkubator Kultur Komórkowych | Napco | CO2 6000 | |
| Szafa Bezpieczeństwa Biologicznego | Nuaire | ||
| SigmaPlot | Systat Software, Inc. | Oprogramowanie analityczne | |
| 96-dołkowa płytka do hodowli komórkowych | Becton Dickinson | 353072 | |
| Trypsyna 0,25% | Corning Cellgro | 25-053-CI |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.