Kapsułkowanie przeciwnowotworowego środka terapeutycznego dakarbazyny za pomocą nanostrukturalnego nośnika lipidowego
26 kwietnia 2016
Najczęściej stosowana metoda syntezy nanostrukturalnych nośników lipidowych (NLC) obejmuje emulsję typu olej w wodzie, homogenizację i krzepnięcie. Zostało to tutaj zmodyfikowane poprzez zastosowanie dyspersji przy wysokim ścinaniu po zestaleniu w celu uzyskania NLC o pożądanej wielkości, ulepszonej enkapsulacji leku i wydajności ładowania leku jako potencjalnego nośnika dostarczania dakarbazyny.
Ogólnym celem tej procedury jest przygotowanie nanostrukturalnego nośnika lipidowego do kapsułkowania leku przeciwnowotworowego dakarbazyny. Ta procedura jest prosta i dobrze zoptymalizowana. Pozwala to na otrzymanie nanostrukturalnego nośnika lipidowego o dobrze kontrolowanej pojemności.
Do głównych zalet nowego preparatu dakarbazyny należy zwiększona dyspersja leku w roztworze wodnym, przedłużona stabilność historyczna i lepsza kontrola uwalniania leku. Poprawa ta może potencjalnie prowadzić do wydłużenia okresu półtrwania in vivo, jak również. Zacznij od dodania po 6,25 ml acetonu i etanolu do kolby.
Do rozpuszczalników dodać palmitynostynian glicerolu, mirystynian izopropylu, bursztynian glikolu polietylenowego D-a-tokoferylu i lecytynę sojową. Mieszaninę rozpuścić w temperaturze 70 stopni Celsjusza w łaźni wodnej. Do dodatkowej kolby dodać 12,5 ml wody.
Stworzyć roztwór 1% poloksamu 188 rozpuszczając 125 mg w wodzie. Podgrzej kolbę do 70 stopni Celsjusza, aby całkowicie rozpuścić substancję chemiczną. Mieszając roztwór organiczny z prędkością 400 obr./min, kroplami dodać 1% roztwór poloksamu 188 do uzyskania emulsji.
Mieszaj emulsję przez dodatkowe cztery godziny, aby odparować rozpuszczalnik organiczny. Po czterech godzinach umieść emulsję w lodówce w temperaturze czterech stopni Celsjusza na dwie godziny, aby stężała. Aby otrzymać nanostrukturalne nośniki lipidowe lub NLC, należy użyć homogenizatora, aby poddać zestalone emulsje dyspersji przy wysokim ścinaniu.
Mieszaj roztwór z prędkością 15000 obr./min przez 30 minut, aby rozproszyć emulsję. Pobieraj próbki roztworu w 10-minutowych odstępach. Weź 14 mikrolitrów emulsji w kuwecie z dynamicznym rozpraszaniem światła lub DLS.
I rozcieńczyć do 1 ml wodą deuterowaną do pomiaru. Odczytaj próbkę kuwety w urządzeniu. Zbadaj próbki, aby ocenić, które próbki mają najmniejszy rozmiar i najmniejszy wskaźnik polidyspersji.
W związku z tym, aby określić optymalną prędkość miksowania i czas miksowania dla tworzenia NLC. Obserwuj próbki pod kątem morfologii i ultrastruktury NLC. Zastosować to samo rozcieńczenie próbek do siatki miedzianej pokrytej włóknem węglowym instrumentu transmisyjnego mikroskopu elektronowego.
Pozostaw próbkę do wyschnięcia na powietrzu, a następnie uruchom próbkę zgodnie z instrukcjami producenta. Teraz, gdy warunki zostały zoptymalizowane, przygotuj roztwór tak, jak wykonano dla początkowych emulsji. Po połączeniu odczynników glicerylu, izopropylu, bursztynianu glikolu polietylenowego i lecytyny sojowej dodaj 70mg dakarbazyny, a następnie podgrzej roztwór do 70 stopni Celsjusza.
Przygotować 12,5 ml wodnego 1% roztworu poloksamu 188. Podgrzej kolbę do 70 stopni Celsjusza. Po rozpuszczeniu poloksameru 188 dodawać roztwór kroplami do roztworu organicznego, mieszając z prędkością 400 obr./min do uzyskania emulsji.
Mieszaj emulsję przez dodatkowe cztery godziny, aby odparować rozpuszczalnik organiczny. Tak jak poprzednio, umieść emulsję w chłodnym pomieszczeniu w temperaturze czterech stopni Celsjusza na dwie godziny, aby stężała. Użyj zoptymalizowanej wysokiej prędkości dyspersji 15000 obr./min przez 30 minut, aby homogenizować emulsję.
Preparaty NLC i NLC obciążonego dakarpazyną o różnych parametrach scharakteryzowano pod kątem wielkości cząstek i wskaźnika polidyspersji. Wielkość cząstek i wskaźnik polidyspersji NLC były zależne od stężenia środka powierzchniowo czynnego, wysokiej prędkości dyspersji przy ścinaniu i czasu trwania. Oceniając na podstawie wielkości cząstek i wskaźnika polidyspersji, najlepsze wyniki osiągnięto przy 1% surfaktantu i prędkości dyspersji ścinającej 15000 obr./min przez 30 minut.
Które zostały wybrane jako optymalne parametry do przygotowania NLC w tym badaniu. Gdy zastosowano optymalne parametry do przygotowania NLC obciążonego dakarbazyną, najmniejszy osiągnięty rozmiar wynosił 155 nanometrów dla NLC i 190 nanometrów dla NLC obciążonego dakarbazyną. Oba ze wskaźnikiem polidyspersji wynoszącym 0,2, co wskazuje na dobrą jednorodność.
Na wprowadzenie i enkapsulację dakarbazyny w NLC wskazują zmiany wielkości i struktury. Gdzie NLC obciążone dakarbazyną wykazują większy rozmiar i zmienione struktury wewnętrzne w porównaniu z NLC. Po opanowaniu tej techniki można ją wykonać w ciągu ośmiu godzin, jeśli zostanie wykonana perfekcyjnie.
Próbując wykonać tę procedurę, bardzo ważne jest, aby pamiętać, że linie parowania i krzepnięcia są bardzo krytyczne. Ponieważ zbyt długi lub zbyt krótki będzie miał negatywny wpływ na wytwarzanie nanostrukturalnych nośników lipidowych. Po tej procedurze zredukowany nanostrukturalny nośnik lipidowy jest stabilny przez sześć miesięcy w temperaturze czterech stopni Celsjusza.
Umożliwienie przeprowadzenia charakterystyki, takiej jak farmakologia i toksykologia. Technika ta utorowała drogę osobom prowadzącym ciągłe badania nad nanostrukturalnym preparatem dakarbazyny opartym na nośniku do różnych metod leczenia raka. Do tej pory dakarbazyna jest najbardziej aktywnym środkiem w leczeniu czerniaka skórnego i przerzutowego.
Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak przygotować nanostrukturalny nośnik lipidowy i użyć nanostrukturalnego nośnika lipidowego do kapsułkowania dakarbazyny. Podczas pracy z materiałami niebezpiecznymi, takimi jak dakarbazyna, należy zawsze używać środków ochrony osobistej, w tym fartucha laboratoryjnego, rękawic ochronnych i ochrony oczu. Dostęp do nich jest również niezbędny do pracy z niebezpiecznym rozpuszczalnikiem.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
Niniejsze badanie przedstawia zmodyfikowaną metodę syntezy nanostrukturalnych nośników lipidowych (NLCs) do dostarczania leku przeciwnowotworowego dacarbazyny. Nowe podejście zwiększa stopień enkapsulacji oraz wydajność ładowania leku, co może prowadzić do poprawy wyników terapeutycznych.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Nanotechnologia
- Nauki farmaceutyczne
- Terapia nowotworów
Wstęp
- Nanostrukturalne nośniki lipidowe są skuteczne w dostarczaniu leków.
- Dakarbazyna jest środkiem chemioterapeutycznym stosowanym w leczeniu nowotworów.
- Udoskonalenie systemów dostarczania leków może zwiększyć skuteczność terapeutyczną.
- Tradycyjne metody mogą ograniczać enkapsulację i stabilność leków.
Cel badania
- Opracowanie bardziej wydajnych NLC do dostarczania dacarbazyny.
- Osiągnięcie lepszej dyspersyjności i stabilności leku w roztworze.
- Usprawnienie kontroli uwalniania leku w celu uzyskania lepszych efektów terapeutycznych.
Zastosowane metody
- Technika emulsji typu olej w wodzie do syntezy NLC.
- Dyspersja o wysokim ścinaniu zastosowana po zestaleniu.
- Charakterystyka wielkości NLC oraz wydajności ładowania leku.
- Ocena dyspersyjności i stabilności leku w roztworach wodnych.
Główne wyniki
- Zmodyfikowana metoda syntezy pozwoliła na uzyskanie pożądanej wielkości NLC.
- Zaobserwowano poprawę enkapsulacji leku oraz wydajności jego załadunku.
- Zwiększono dyspersyjność leku i przedłużono stabilność w roztworze.
- Potencjał do poprawy kontroli uwalniania leku oraz wydłużenia okresu półtrwania in vivo.
Wnioski
- Nowa formulacja NLC wykazuje potencjał w terapii nowotworów.
- Modyfikacje metody mogą prowadzić do znaczącej poprawy w dostarczaniu leków.
- Konieczne są dalsze badania w celu oceny skuteczności in vivo.
Najczęściej zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
Nanostrukturalne nośniki lipidowe (NLC) rozwiązują problem słabej dyspersyjności dakarbazyny w wodzie, co stanowi kluczowe ograniczenie w jej formulacji do podania dożylnego, poprzez zwiększenie rozpuszczalności i stabilności leku. Ten system dostarczania umożliwia wydłużenie okresu półtrwania oraz lepszą kontrolę uwalniania, co wspiera ewaluację przedkliniczną środków chemioterapeutycznych. Metoda ta zapewnia skalowalną platformę do reformulacji hydrofobowych leków onkologicznych w celu poprawy indeksu terapeutycznego i zmniejszenia strat wynikających z problemów z formulacją.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne etapy odkrywania i walidacja celu
- Wartość naukowa: Umożliwia formulację słabo rozpuszczalnych w wodzie leków przeciwnowotworowych, takich jak dacarbazyna, do celów przesiewowych badań farmakologicznych in vitro oraz in vivo.
- Wartość operacyjna: Zapewnia odtwarzalny system nanocząsteczek pozwalający na oddzielenie efektów specyficznych dla leku od artefaktów formulacji w testach walidacji celu.
Przesiewanie i opracowywanie testów
- Wartość naukowa: Pozwala na otrzymanie jednorodnych NLC (190 ± 10 nm, PDI 0,2 ± 0,01) odpowiednich do wysokoprzepustowych analiz cytotoksyczności i mechanizmów działania.
- Wartość operacyjna: Zapewnia wysoką wydajność enkapsulacji (98%) i stopień załadunku leku (14%), co gwarantuje spójne dawkowanie w obrębie bibliotek związków.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Wartość naukowa: Wspiera badania farmakokinetyczne i toksykologiczne poprzez poprawę dyspersyjności i stabilności leku przez sześć miesięcy w temperaturze 4°C.
- Wartość operacyjna: Umożliwia skalowanie procesu za pomocą dyspersji o wysokim ścinaniu (15 000 rpm, 30 min) po zestaleniu, co jest procesem kompatybilnym z produkcją pilotażową zgodną z zasadami GMP.
Integracja potoku i przepływu pracy
Ta formulacja NLC wpisuje się w proces odkrywania leków onkologicznych, od walidacji trafień po optymalizację wiodących związków, gdzie kontrolowane uwalnianie leku i rozpuszczalność są kluczowe dla oceny stopnia związania z celem oraz marginesów bezpieczeństwa.
- Biologia odkrywcza: Ułatwia testowanie hipotez poprzez dostarczanie dacarbazyny w stabilnej, dyspersyjnej formie w celu oceny odpowiedzi linii komórkowych czerniaka.
- Przesiewanie: Pozwala na otrzymanie NLC o potencjale zeta wynoszącym -43,5 ± 1,2 mV, co zapewnia stabilność koloidalną w wodnych mediach przesiewowych.
- Analityka: Umożliwia ilościowe określenie uwalniania leku i wydajności enkapsulacji za pomocą DLS i HPLC, wspierając badania nad relacją struktura-aktywność.
- Badania translacyjne: Zapewnia ciągłość przedkliniczną poprzez dostarczenie stabilnego nanonośnika do modeli biodystrybucji i ksenoprzeszczepów czerniaka.
- Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Platforma NLC oparta na HSD jest możliwa do adaptacji dla innych terapeutyków hydrofobowych, co zmniejsza nakład pracy związany z ponowną opracowywaniem w ramach linii rozwoju leków onkologicznych.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorczy
- Wartość naukowa: Zwiększa pewność prognostyczną w badaniach przesiewowych leków przeciwnowotworowych poprzez minimalizację zmienności wynikającej z agregacji lub wytrącania się leku.
- Wartość operacyjna: Wykorzystuje łatwo dostępne lipidy (palmitostearynian glicerylu, mirystynian izopropylu) oraz surfaktanty (poloksamer 188, lecytyna) w celu kosztowo efektywnej syntezy.
- Wartość strategiczna: Redukuje ryzyko niepowodzenia na późnych etapach badań poprzez wczesne rozwiązanie problemów z biodostępnością wynikających z rozpuszczalności w fazie rozwoju.
- Wpływ na portfolio: Umożliwia priorytetyzację pochodnych i analogów dacarbazyny z uwzględnieniem ryzyka dzięki poprawie wykonalności formulacji.
Uwagi dotyczące wdrożenia
- Wymaga doświadczenia w formulowaniu nanocząsteczek lipidowych oraz w technikach homogenizacji wysokoprzepływowej.
- Zależne od dostępu do homogenizatorów zdolnych do pracy z prędkością 15,000 rpm oraz narzędzi analitycznych, takich jak DLS i TEM, do charakteryzacji.
- Wymaga standaryzacji stężenia surfaktantu (1%) oraz protokołów utwardzania (4°C, 2 hr) pomiędzy zespołami w celu zapewnienia spójności partii.
- Adaptacja do innych terapii przeciwnowotworowych może wymagać optymalizacji matrycy lipidowej w celu utrzymania wydajności enkapsulacji.
- Ograniczone koniecznością przechowywania w warunkach chłodniczych (4°C) dla zachowania stabilności NLC przez sześć miesięcy, co wpływa na logistykę długoterminowego magazynowania.
