Makrocząsteczki, takie jak białka, peptydy i kwasy nukleinowe, pojawiły się jako obiecujące leki i zyskały znaczną uwagę w ostatnich dziesięcioleciach1,2. Ze względu na wysoką skuteczność i specyficzne tryby działania, wykazują duży potencjał terapeutyczny w leczeniu raka, chorób immunologicznych, HIV i schorzeń pokrewnych3,4. Jednak właściwości fizykochemiczne, takie jak ich duży rozmiar cząsteczkowy, trójwymiarowa struktura, ładunki powierzchniowe i hydrofilowy charakter, sprawiają, że dostarczanie tych makrocząsteczek in vivo jest bardzo trudne. To znacznie utrudnia ich kliniczne zastosowanie4. Niedawne postępy w systemach dostarczania leków, takich jak mikrocząstki, nanocząstki polimerowe (NP), liposomy i nanocząsteczki lipidowe, przezwyciężyły te wyzwania i znacznie poprawiły dostarczanie makrocząsteczek in vivo. Ujawniono jednak pewne wady dotyczące tych ładunków dostawczych, w tym niską zdolność ładowania leków, niską skuteczność chwytania, krótki okres półtrwania, utratę bioaktywności i niepożądane skutki uboczne5,6,7,8. Obszarem zainteresowań badawczych pozostają efektywne systemy nośne. Co więcej, opracowanie metod analitycznych do charakteryzowania nanocząsteczek obciążonych lekami jest trudniejsze w przypadku makrocząsteczek niż w przypadku małych cząsteczek.
Lipoprotein o wysokiej gęstości (HDL) to naturalny NP składający się z rdzenia lipidowego, który jest pokryty apolipoproteinami i monowarstwą fosfolipidową. Endogenny HDL odgrywa kluczową rolę w transporcie lipidów, białek i kwasów nukleinowych poprzez interakcję z docelowymi receptorami, takimi jak SR-BI, ABCAI i ABCG1. Został zbadany jako narzędzie do dostarczania różnych środków terapeutycznych9,10,11,12. Opracowano różne metody przygotowania nanocząsteczek naśladujących HDL. Dializa jest popularnym podejściem. W tej metodzie NP powstają przez uwodnienie filmu lipidowego za pomocą roztworu cholanu sodu. Sól jest następnie usuwana przez 2-dniową dializę z trzema13. Metody sonikacji wytwarzają nanocząsteczki poprzez sonikację mieszaniny lipidów przez 60 minut w warunkach ogrzewania; Nanocząsteczki są dalej oczyszczane za pomocą chromatografii żelowej14. Mikrofluidyka generuje nanocząsteczki za pomocą urządzenia mikroprzepływowego, które miesza fosfolipidy i roztwory apolipoproteiny A-I (APO A-I), tworząc mikrowiry we wzorze ogniskowania15. Oczywiście metody te mogą być czasochłonne, surowe i trudne do skalowania na skalę przemysłową.
W tym artykule przedstawiamy przygotowanie i charakterystykę nowych nanocząsteczek naśladujących HDL do enkapsulacji czynnika wzrostu nerwów (NGF). NGF jest homodimerem polipeptydowym związanym z dwusiarczkiem zawierającym dwa monomery polipeptydowe o masie 13,6 kDa. Opracowano nowatorską procedurę przygotowania nanocząsteczek poprzez homogenizację, a następnie enkapsulację NGF w nanocząsteczkach. Nanocząsteczki naśladujące HDL NGF scharakteryzowano pod kątem wielkości cząstek, rozkładu wielkości, potencjału zeta i uwalniania in vitro. Ich bioaktywność oceniano pod kątem wzrostu neurytów w komórkach PC12. Biodystrybucję nanocząsteczek naśladujących HDL NGF porównano z dystrybucją wolnego NGF po wstrzyknięciu dożylnym u myszy.