Niniejszy protokół opisuje wytwarzanie, charakterystykę oraz zastosowanie rozpuszczalnych plastrów z mikroigłami obciążonymi 3BDO do transdermalnego dostarczania leków w modelu odrastania włosów u myszy.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
* These authors contributed equally
Niniejszy protokół opisuje wytwarzanie, charakterystykę oraz zastosowanie rozpuszczalnych plastrów z mikroigłami obciążonymi 3BDO do transdermalnego dostarczania leków w modelu odrastania włosów u myszy.
Tradycyjne metody leczenia łysienia androgenowego (AGA) mają swoje ograniczenia, co motywuje do poszukiwania alternatywnych podejść do dostarczania leków. Niniejszy protokół opisuje wytwarzanie, charakterystykę i zastosowanie rozpuszczalnych plastrów z mikroigieł (MN) wykonanych z kwasu hialuronowego/chitozanu (HA/CS) obciążonych 3BDO w modelu odrastania włosów u myszy C57BL/6. Metoda ta wykorzystuje dwuetapowy proces formowania w formie z polidimetylosiloksanu (PDMS), aby skoncentrować 3BDO w końcówkach igieł, tworząc jednocześnie wolną od leku warstwę podkładową z HA/CS. Plaster jest charakteryzowany za pomocą obrazowania skaningowym mikroskopem elektronowym (SEM), testów mechanicznych, testów penetracji skóry i rozpuszczalności, testów uwalniania in vitro, testów przeciwbakteryjnych, testów cytotoksyczności oraz oceny odrastania włosów in vivo. Po wprowadzeniu końcówki MN rozpuszczają się, uwalniając 3BDO lokalnie. Ocena in vivo wykazała, że w grupie z MN obciążonymi 3BDO odrastanie włosów było bardziej jednorodne niż w badanym grupie z iniekcjami podskórnymi oraz grupie kontrolnej. Protokół ten wspiera również ocenę morfologii plastra, wydajności penetracji oraz lokalnej biozgodności. Metoda ta zapewnia przedklinowy schemat postępowania w celu oceny dostarczania 3BDO za pomocą mikroigieł w zastosowaniach związanych z odrastaniem włosów.
Łysienie androgenowe (AGA) jest jednym z najczęstszych klinicznych zaburzeń prowadzących do utraty włosów, charakteryzującym się przede wszystkim postępującym przerzedzeniem i wypadaniem włosów na skórze głowy. Jego dożywotnia zapadalność pozostaje stale wysoka wśród mężczyzn, co czyni je istotnym problemem zdrowotnym wymagającym pilnego rozwiązania1,2. Obecnie kliniczne metody leczenia AGA dzielą się głównie na interwencje farmakologiczne oraz przeszczepy chirurgiczne, z których obie mają istotne wady. Leki pierwszego rzutu, takie jak finasteryd i minoksydyl, wykazują określone działanie terapeutyczne, ale wiążą się z konkretnymi reakcjami niepożądanymi, takimi jak dysfunkcje seksualne, świąd skóry głowy oraz suchość skóry głowy1,3. Chociaż przeszzczep włosów może doprowadzić do lokalnej regeneracji owłosienia, jest on ograniczony przez wysokie koszty leczenia, niewystarczającą ilość włosów w obszarach dawców oraz zmienny odsetek przeżywalności przeszczepów, co utrudnia jego szerokie upowszechnienie w praktyce klinicznej1. Biorąc pod uwagę te ograniczenia, istnieje zapotrzebowanie na nowe strategie terapeutyczne łączące skuteczność, bezpieczeństwo i zgodność pacjenta z leczeniem.
3BDO jest małocząsteczkowym aktywatorem mTOR konkurującym z rapamycyną4. Był on szeroko stosowany jako inhibitor autofagii w różnych układach5,6,7. Na przykład długotrwałe leczenie 3BDO mogło poprawić funkcje pamięci poprzez zmniejszenie liczby autofagosomów8. Ponadto narastające dowody sugerują, że 3BDO może działać niezależnie jako aktywator mTOR. Przykładowo, 3BDO hamował śmierć komórek śródbłonka i rozwój miażdżycy u myszy, niezależnie od aktywności mTOR9. Jednakże jego potencjalna rola we wzroście mieszków włosowych nie została opisana. Co istotne, w naszych wstępnych badaniach stwierdzono, że 3BDO promuje odrastanie włosów. Niemniej jednak tradycyjne metody miejscowego podawania leków mają wyraźne ograniczenia. Warstwa rogowa naskórka ogranicza efektywność przenikania przez skórę, co utrudnia dostarczenie leków do docelowego miejsca w mieszku włosowym w skórze właściwej. Chociaż żele transdermalne mogą wydłużyć czas retencji leku, mogą one pozostawiać niepożądane osady. Skuteczność kliniczna obu wspomnianych strategii leczenia pozostaje nieoptymalna10,11.
Mikroigły (MNs) stanowią nowatorską, bezbolesną technologię dostarczania leków, której główną zaletą jest zdolność do łatwego przenikania przez warstwę rogą oraz precyzyjnego dostarczania substancji leczniczych do mikrośrodowiska okołomieszkowego na granicy naskórka i skóry właściwej. Ponadto MNs charakteryzują się wygodą użytkowania, minimalną inwazyjnością i przystępnym kosztem12,13,14. Aby rozwiązać problem ograniczonej przenikalności skórnej miejscowego podawania 3BDO, opracowano plaster z mikroigieł wykorzystujący kwas hialuronowy (HA) jako matrycę i chitosan (CS) jako komponent funkcjonalny. Wprowadzenie CS ma na celu zapewnienie składnika o potencjale przeciwbakteryjnym. Co więcej, zastosowanie HA na skórze myszy z łysicą może znacząco stymulować rozwój mieszków włosowych15. Niniejszy protokół opisuje zatem wytwarzanie i charakterystykę rozpuszczalnego systemu mikroigieł obciążonych 3BDO oraz jego zastosowanie w modelu odrastania włosów u wygolonych myszy C57BL/6. Model ten jest użyteczny do oceny odpowiedzi w zakresie odrastania włosów po depilacji, jednak sam w sobie nie potwierdza skuteczności klinicznej w przypadku AGA.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Badanie zostało zatwierdzone przez komisję etyki badań na zwierzętach Shandong First Medical University & Shandong Academy of Medical Sciences (W202112030345). Wszystkie metody zostały przeprowadzone zgodnie z odpowiednimi wytycznymi i przepisami.
1. Wytwarzanie plastrów 3BDO@MN
2. Charakterystyka plastrów 3BDO@MN
3. Eksperymenty na zwierzętach
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Niniejszy protokół przedstawia sposób wytwarzania i charakterystyki plastra 3BDO@MN. Rysunek 1 przedstawia schemat procesu wytwarzania plastra 3BDO@MN. 3BDO zmieszano z formulacją CS/HA, a następnie mieszaninę matrycy naniesiono do formy PDMS MN i odwirowano, aby wypełnić końcówki igieł. Mieszaninę matrycy CS/HA bez 3BDO naniesiono na powierzchnię formy i odwirowano w celu wypełnienia warstwy nośnej. Po całkowitym wyschnięciu plastry odklejono, otrzymując plastry 3BDO@MN. Mo...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Obecnie leczenie kliniczne AGA dzieli się głównie na interwencje farmakologiczne oraz przeszczepy chirurgiczne. W niniejszym badaniu MNy obciążone 3BDO stymulowały odrastanie włosów w modelu myszy C57BL/6. Jednakże konwencjonalne metody dostarczania leków mają pewne ograniczenia, takie jak nierównomierny rozkład leku. Kluczowym protokołem w tym badaniu jest dwuetapowa metoda wytwarzania MNów obciążonych 3BDO. HA i CS stanowią główne składniki MNów. Aby zapewnić jakość MNów, należy zwrócić szczególną uwagę na kilka krytyc...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie deklarują żadnych konfliktów interesów.
Praca ta była wspierana przez National Natural Science Foundation of China (82273554), Medical and Health Science and Technology Development Project of Shandong Province (nr 202304030716), National College Students Innovation and Entrepreneurship Training Program of China (nr 202410439001) oraz Tai’an Science and Technology Innovation Development Project (nr 2023NS232).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| 3BDO | Yuanye Bio-Technology Co., Shanghai, China | 890405-51-3 | Przygotowanie formulacji CS/HA z obciążeniem 3BDO |
| płytka 6-dołkowa | Corning Incorporated, USA | REF 3516 | testy przeciwbakteryjne i testy uwalniania leku in vitro |
| 75% etanol | Shandong Lircon Medical Technology Co., Ltd. | 1202050004 | Dezynfekcja |
| płytka 96-dołkowa | Corning Incorporated, USA | REF3599 | ocena cytotoksyczności komórkowej i testy przeciwbakteryjne |
| myszy C57BL/6 | Charles River Laboratories | 7 tygodni | doświadczenia na zwierzętach |
| Cell Counting Kit-8 (CCK-8) | Dojindo, Japan | CK04 | ocena cytotoksyczności |
| Wirówka | Thermo Fisher Scientific | 75007204 | Wirowanie formulacji |
| Chitozan (CS) | Shanghai Macklin Biochemical Co.,Ltd | 9012-76-4 | Przygotowanie formulacji CS/HA |
| Krem do depilacji | Veet | 3059944023307 | Depilacja |
| Dimetylosulfoksyd (DMSO) | Shanghai Macklin Biochemical Co.,Ltd | 67-68-5 | Przygotowanie formulacji CS/HA z obciążeniem 3BDO |
| Waga elektroniczna | Radwag | AS 220.R2 | Ważenie proszków |
| Escherichia coli (E. coli) | ATCC | / | test przeciwbakteryjny |
| Kwas hialuronowy (HA) w proszku | Bloomage Biotechnology Co. China | 9067-32-7 | Przygotowanie formulacji CS/HA |
| Oprogramowanie ImageJ | National Institutes of Health | / | Analiza statystyczna |
| Inkubator z wytrząsarką | Thermo Scientific | 50163013 | inkubacja bakterii |
| Waporyzator izofluranu | Gene&I | AMS | znieczulenie zwierząt |
| Pożywka LB | Sigma Life Science | L3022 | test przeciwbakteryjny |
| Mieszadło magnetyczne | Hangzhou MiuLab Instrument Co., Ltd. | SP-16 | Mieszanie formulacji |
| Spektrofotometr z mikrodołkami Multiskan SkyHigh | Thermo Fisher Scientific | / | pomiar OD |
| Suszarka | Shanghai Huitai Instrument Manufacturing Co.,Ltd | DHG-9260A | Suszenie mikroigieł |
| Parafilm M | Amcor | PM-996 | Uszczelnianie mikroigieł |
| Bufor fosforanowy (PBS) | Biosharp | BL302A | test uwalniania leku in vitro |
| Staphylococcus aureus (S. aureus) | ATCC | / | test przeciwbakteryjny |
| Uniwersalny analizator tekstury TA | Shanghai Tengba Instrument Technology Co., Ltd | / | Badanie wytrzymałości mechanicznej |
| Komora próżniowa | Shanghai Huitai Instrument Manufacturing Co.,Ltd | DZF-6050 | Suszenie próżniowe |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.