Методическая статья

Инкапсуляция рака терапевтического агента Дакарбазин Использование наноструктурированных липида Carrier

DOI:

10.3791/53760

⸱

26 апреля 2016 г.

 , 
1Institute of Environment, Health, Risks and Futures, Cranfield University

В этой статье

Краткое содержание

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Наиболее часто используемый метод для наноструктурированных липидного носителя (НЖК) синтеза включает масло-в-воде, гомогенизация и затвердевание. Это было изменено здесь путем применения высокой дисперсии сдвига после затвердевания для достижения НЖК с желаемого размера, улучшенной инкапсуляция наркотиков и эффективности загрузки лекарственного средства в качестве потенциального носителя для доставки дакарбазин.

Аннотация

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Единственная формула дакарбазину (КОР) в клиническом применении является внутривенная инфузия, представляя плохой терапевтический профиль вследствие низкой дисперсности лекарственного средства в водном растворе. Чтобы преодолеть это, носитель наноструктурированных липидов (НЖК), состоящий из глицерилпальмитостеарата и изопропилмиристат был разработан для инкапсулирования Dac. НЖК с контролируемым размером были достигнуты с использованием высокой дисперсии сдвига (HSD) после застывания масла в воде эмульсии. Параметров синтеза, в том числе концентрации поверхностно-активного вещества, скорость и время HSD были оптимизированы для достижения наименьшего НЖК с размером, индекс полидисперсности и дзета-потенциал 155 ± 10 нм, 0,2 ± 0,01 и -43.4 ± 2 мВ, соответственно. Оптимальные параметры были также использованы для Dac нагруженным НЖК подготовки. Полученный НЖК загружен с Дака обладал размер, индекс полидисперсности и дзета-потенциал 190 ± 10 нм, 0,2 ± 0,01 и -43.5 ± 1,2 мВ, соответственно. Капсула препарат эфтивность и погрузка наркотиков достигла 98% и 14%, соответственно. Это первый отчет о инкапсулирования Дака с использованием НЖК, подразумевая, что НЖК может стать новым потенциальным кандидатом в качестве носителя лекарственного средства для улучшения терапевтического профиля Дака.

Введение

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Дакарбазин (КОР) представляет собой алкилирующий агент , который проявляет противоопухолевую активность с помощью нуклеиновых кислот метилирование или прямого повреждения ДНК, что приводит к остановке клеточного цикла и гибели клеток 1.

В качестве первой линии химиотерапевтического агента, Dac был использован отдельно или в комбинации с другими химиотерапевтическими препаратами для лечения различных видов рака 2-6. Это самый активный агент до сих пор используется в лечении кожных и метастатической меланомы, которая является наиболее агрессивной формой рака кожи 3,7,8. Частота ответа, тем не менее, только 20%, в лучшем случае, и терапевтические эффекты часто сопровождается тяжелыми системными побочными эффектами.

В своей естественной форме, Dac является гидрофильным и нестабильными из - за его светочувствительность 9. Единственная доступная формула для клинического применения в настоящее время является стерильного порошка для использования в виде суспензии для внутривенного вливания 7,8. Низкий уровень ответа и высокая токсичность гели препарата в значительной степени объясняется его плохой растворимости в воде, поэтому низкая доступность на целевом сайте, и высокое распространение на нецелевых сайтов, который ограничивает максимальную дозу препарата 10. Быстрое разложение и обмен веществ после внутривенного приема вместе с развитием лекарственной устойчивости ограничивают клиническое применение и терапевтический эффект препарата 11. Таким образом, существует острая необходимость в разработке альтернативных формулировок Dac для лечения злокачественной меланомы.

Коллоидные системы , содержащие липосомы, мицеллы или частицы наноструктурные интенсивно исследовались для их использования в доставке наркотиков , как рассмотрено Marilene и др. 12 наноструктурных частиц в качестве потенциальных носителей лекарственных средств привлекают все большее внимание в последнее десятилетие из - за их способности увеличивать нагрузку наркотиков эффективность, контроль высвобождения лекарственного средства, улучшить фармакокинетику наркотиков и биораспределение и поэтому гнаркотиков развиваются системную токсичность 13. Только несколько nanoformulations, однако, были исследованы до сих пор для Dac доставки, показывая защиту лекарственного средства от фотографии дегенерации, повышенной растворимости лекарственного средства, а также улучшение терапевтического эффекта 10,14,15. Однако эти препараты страдают от низкой эффективности герметизирующего в то время как некоторые из них также с использованием наночастиц синтетических полимеров, которые не являются экономически эффективными.

Наноструктурированные липидные носители (НЖК), изготовленные из смеси твердых и жидких жиров, которые были разработаны для доставки лекарственных средств 16,17. Препараты инкапсулировать часто растворимы в обоих жидких липидов и твердых липидов фазы 18, что приводит к высокой нагрузке и контролируемое высвобождение 19. Данное исследование направлено на разработку новой композиции на основе DAC на НЖК-инкапсуляция с использованием глицерилпальмитостеарат и изопропилмиристат как липиды. Препарат участвует масло-в-воде, выпаривание, кристаллизацию и homogenizatioп. Препараты были охарактеризованы для НЖК размера, формы, ультраструктуры и дисперсности, эффективность инкапсулирования лекарственного средства и загрузки лекарственного средства 20.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Протокол

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Получение эмульсии масло-в-воде

  1. Взвесить глицерилпальмитостеарат (120 мг), изопропилмиристат (60 мг), D-α-токоферола полиэтиленгликоль сукцинат (30 мг) и соевый лецитин (30 мг), и добавить их к 12,5 мл органических растворителей (6,25 мл ацетона и 6,25 мл этанола). Быстро растворения смеси при температуре 70 ° С (5 ° C выше температуры плавления твердого липидов) в водяной бане.
  2. Добавить либо 125, 250 или 375 мг Poloxamer188 в 12,5 мл DDH 2 O достичь 1-3% (соответственно) полоксамера 188 раствора, который подлежит нагреву при той же температуре, что и выше.
  3. Добавляют водный раствор фазы со стадии 1.2 в масляную фазу раствора со стадии 1.1 по каплям образовывать эмульсии при перемешивании магнитной мешалкой при 400 оборотах в минуту. Перемешайте эмульсию при 400 оборотах в минуту в течение еще 4 ч, чтобы позволить испарение органических растворителей.

2. Затвердевание и усреднении

  1. Оставьте тон эмульсия в холодной комнате (4 ° С) в течение 2 ч, чтобы затвердеть / кристаллизоваться.
  2. Для получения НЖК, подвергать эмульсии высокой чистой дисперсии (HSD) с помощью гомогенизатора при 10000-15000 оборотов в минуту в течение 10-40 мин.

3. Оптимизация НЖК Подготовка

  1. Отбирают образцы из шага 2.2 с концентрацией поверхностно-активного вещества 1, 2 и 3%, подвергаемого HSD со скоростью 10000, 15000 и 20000 оборотов в минуту, соответственно, и временные интервалы 10, 20, 30 и 40 мин, соответственно,
  2. Изучите образцы для размера частиц (PS), поли индекса дисперсии (PDI), морфологии и ультраструктуры 20.
    Примечание: Параметры, которые производят частицы с наименьшим размером (155 нм) и значение PDI (0.2) определяются оптимальным.

4. Получение Дак-нагруженной НЖК (НЖК-Дак)

  1. Готовят раствор масляной фазе, как описано на стадии 1.1, с добавлением Dac (70 мг) до растворения смеси при 70 ° С в водяной бане.
  2. пего восстановить водный раствор фазы, как описано на стадии 1.2 с 1% поверхностно-активного вещества, и добавить этот раствор, который получают на стадии 4.1 по каплям с образованием эмульсии при перемешивании магнитной мешалкой со скоростью 400 оборотов в минуту. Перемешайте эмульсию еще 4 ч для испарения органических растворителей.
  3. Оставьте эмульсию в холодном помещении (4 ° C) в течение 2 ч, чтобы затвердеть / кристаллизоваться, как описано на стадии 2, и, наконец, при условии эмульсии высокой чистой дисперсии (HSD), используя оптимальные параметры, определенные в шаге 3.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Препараты НЖК и НЖК-Дака использованием глицерилпальмитостеарат и изопропилмиристат с различными параметрами были охарактеризованы для PS, PDI, морфологии и ультраструктуры 20. PS и ППД НКС были концентрации поверхностно-активного вещества, скорость HSD и зависимой длительности. Судя по PS и ППД НЖК, наилучшие результаты были достигнуты с помощью 1% поверхностно -активного вещества и чистой скорости дисперсии 15000 оборотов в минуту в течение 30 мин (рис 1А, <...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Липидной основе наноструктурных частиц были использованы для обеспечения высокой степени липофильных носителя для доставки гидрофобных лекарственных препаратов. НЖК второе поколение твердого носителя липида наноструктурированного, которые являются твердыми при комнатной и температурой тела. Включение твердого липида в жидком липида в НЖК приводит к менее совершенной кристаллизации, тем самым повышая эффективность загрузки лекарственного средства, а также уменьшение выталкивание инкапсулированных лекарственных средств во...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Авторы не имеют ничего раскрывать.

Благодарности

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Авторы признают Саудовская Аравия финансируемую стипендию (I821) для принятия исследования возможно. Авторы выражают благодарность д-ру XIANWEI Лю для экспертной поддержки в анализе ТЭМ в университете Cranfield.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
Дакарбазин (ДАК)Сигма Олдрич (Джиллингем Дорсет, Великобритания)D2390-100MGпрепарат, используемый для загрузки
глицерилпальмитостеарата Гаттефоссé (Saint_Priest_cé dex, Франция)85251-77-0твердый липид 
d-α- Токоферол полиэтиленгликоль сукцинат (TPGS)Sigma Aldrich (Джиллингем Дорсет, Великобритания)57668липидное фазовое поверхностно-активное вещество
Полоксамер 188Sigma Aldrich (Джиллингем Дорсет, Великобритания)15759-1KGповерхностно-активное вещество жидкой фазы
Ацетон Sigma Aldrich (Джиллингем, Дорсет, Великобритания)650501-1Lорганический растворитель
этанол Sigma Aldrich (Джиллингем, Дорсет, Великобритания)459836-1Lорганический растворитель
Соевый лецитин (SL)Cuisine Innovation (Дижон, Франция)SLL1402поверхностно-активное вещество липидной фазы
Двойная дистиллированная вода была собрана в нашей лаборатории изультрачистой водной системы Millipore-Q Gradient A10 (Millipore, Франция)SAS - 67120 Водная фаза 
T 25 цифровой ULTRA-TURRAXIKA3725000в качестве диспергатора с большим сдвигом
Магнитная мешалка с горячей пластинойScientific Support, Inc1454 гомогенизация эмульсии

Ссылки

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Loo, T. L., Housholder, G. E., Gerulath, A. H., Saunders, P. H., Farquhar, D. Mechanism of action and pharmacology studies with DTIC (NSC 45388). Cancer Treat Rep. 60 (2), 149-152 (1976).
  2. Behringer, K., et al. Omission of dacarbazine or bleomycin, or both, from the ABVD regimen in treatment of early-stage favourable Hodgkin's lymphoma (GHSG HD13): An open-label, randomised, non-inferiority trial. The Lancet. 385 (9976), 1418-1427 (2014).
  3. Carvajal, R. D., et al. A phase 2 randomised study of ramucirumab (IMC-1121B) with or without dacarbazine in patients with metastatic melanoma. Eur J Cancer. 50 (12), 2099-2107 (2014).
  4. Jiang, G., Li, R., Sun, C., Liu, Y., Zheng, J. Dacarbazine combined targeted therapy versus dacarbazine alone in patients with malignant melanoma: A meta-analysis. PLoS ONE. 9 (12), (2014).
  5. Lazar, V., et al. Sorafenib plus dacarbazine in solid tumors: A phase i study with dynamic contrast-enhanced ultrasonography and genomic analysis of sequential tumor biopsy samples. Invest New Drugs. 32 (2), 312-322 (2014).
  6. Niemeijer, N. D., Alblas, G., Van Hulsteijn, L. T., Dekkers, O. M., Corssmit, E. P. M. Chemotherapy with cyclophosphamide, vincristine and dacarbazine for malignant paraganglioma and pheochromocytoma: Systematic review and meta-analysis. Clin Endocrinol (Oxf). 81 (5), 642-651 (2014).
  7. Bedikian, A. Y., Garbe, C., Conry, R., Lebbe, C., Grob, J. J. Dacarbazine with or without oblimersen (a Bcl-2 antisense oligonucleotide) in chemotherapy-naive patients with advanced melanoma and low-normal serum lactate dehydrogenase: 'The AGENDA trial'. Melanoma Res. 24 (3), 237-243 (2014).
  8. Daponte, A., et al. Phase III randomized study of fotemustine and dacarbazine versus dacarbazine with or without interferon-a in advanced malignant melanoma. J Trans Med. 11 (1), (2013).
  9. Jiao, J., Rhodes, D. G., Burgess, D. J. Multiple Emulsion Stability: Pressure Balance and Interfacial Film Strength. J Colloid Interface Sci. 250 (2), 444-450 (2002).
  10. Kakumanu, S., Tagne, J. B., Wilson, T. A., Nicolosi, R. J. A nanoemulsion formulation of dacarbazine reduces tumor size in a xenograft mouse epidermoid carcinoma model compared to dacarbazine suspension. Nanomedicine. 7 (3), 277-283 (2011).
  11. Xie, T., Nguyen, T., Hupe, M., Wei, M. L. Multidrug resistance decreases with mutations of melanosomal regulatory genes. Cancer Res. 69 (3), 992-999 (2009).
  12. Estanqueiro, M., Amaral, M. H., Conceição, J., Lobo, J. M. S. Nanotechnological carriers for cancer chemotherapy: the state of the art. Colloids Surf., B. 126, 631-648 (2015).
  13. Koziara, J. M., Whisman, T. R., Tseng, M. T., Mumper, R. J. In-vivo efficacy of novel paclitaxel nanoparticles in paclitaxel-resistant human colorectal tumors. J Controlled Release. 112 (3), 312-319 (2006).
  14. Ding, B., et al. Biodegradable methoxy poly (ethylene glycol)-poly (lactide) nanoparticles for controlled delivery of dacarbazine: Preparation, characterization and anticancer activity evaluation. Afr J Pharm Pharacol. 5 (11), 1369-1377 (2011).
  15. Ding, B., et al. Anti-DR5 monoclonal antibody-mediated DTIC-loaded nanoparticles combining chemotherapy and immunotherapy for malignant melanoma: target formulation development and in vitro anticancer activity. Int J Nanomedicine. 6, 1991-2005 (2011).
  16. Jenning, V., Thünemann, A. F., Gohla, S. H. Characterisation of a novel solid lipid nanoparticle carrier system based on binary mixtures of liquid and solid lipids. Int J Pharm. 199 (2), 167-177 (2000).
  17. Müller, R. H., Radtke, M., Wissing, S. A. Nanostructured lipid matrices for improved microencapsulation of drugs. Int J Pharm. 242 (1-2), 121-128 (2002).
  18. Pouton, C. W. Lipid formulations for oral administration of drugs: Non-emulsifying, self-emulsifying and 'self-microemulsifying' drug delivery systems. Eur. J. Pharm. Sci. 11 (Suppl. 2), S93-S98 (2000).
  19. Jores, K., Mehnert, W., Drechsler, M., Bunjes, H., Johann, C., Mäder, K. Investigations on the structure of solid lipid nanoparticles (SLN) and oil-loaded solid lipid nanoparticles by photon correlation spectroscopy, field-flow fractionation and transmission electron microscopy. J Controlled Release. 95 (2), 217-227 (2004).
  20. Almousallam, M., Zhu, H. Encapsulation of cancer therapeutic agent dacarbazine using nanostructured lipid carrier. Int nano lett. , (2015).
  21. Ng, W. K., et al. Thymoquinone-loaded nanostructured lipid carrier exhibited cytotoxicity towards breast cancer cell lines (MDA-MB-231 and MCF-7) and cervical cancer cell lines (HeLa and SiHa). BioMed Research International. , (2015).
  22. Sun, M., et al. Quercetin-nanostructured lipid carriers: Characteristics and anti-breast cancer activities in vitro. Colloids Surf., B. 113, 15-24 (2014).
  23. Savla, R., Garbuzenko, O. B., Chen, S., Rodriguez-Rodriguez, L., Minko, T. Tumor-Targeted Responsive Nanoparticle-Based Systems for Magnetic Resonance Imaging and Therapy. Pharm Res. 31 (12), 3487-3502 (2014).
  24. Chen, Y., et al. Formulation, characterization, and evaluation of in vitro skin permeation and in vivo pharmacodynamics of surface-charged tripterine-loaded nanostructured lipid carriers. Int J Nanomedicine. 7, 3023(2012).
  25. Sanna, V., Caria, G., Mariani, A. Effect of lipid nanoparticles containing fatty alcohols having different chain length on the ex vivo skin permeability of Econazole nitrate. Powder Technol. 201 (1), 32-36 (2010).
  26. Brigger, I., Dubernet, C., Couvreur, P. Nanoparticles in cancer therapy and diagnosis. Adv Drug Deliv Rev. 54 (5), 631-651 (2002).
  27. Visaria, R. K., et al. Enhancement of tumor thermal therapy using gold nanoparticle-assisted tumor necrosis factor-a delivery. Mol Cancer Ther. 5 (4), 1014-1020 (2006).
  28. Tripathi, A., Gupta, R., Saraf, S. A. PLGA nanoparticles of anti tubercular drug: Drug loading and release studies of a water in-soluble drug. Int J PharmTech Res. 2 (3), 2116-2123 (2010).
  29. Joshi, M., Patravale, V. Nanostructured lipid carrier (NLC) based gel of celecoxib. Int J Pharm. 346 (1-2), 124-132 (2008).
  30. Lim, W. M., Rajinikanth, P. S., Mallikarjun, C., Kang, Y. B. Formulation and delivery of itraconazole to the brain using a nanolipid carrier system. Int J Nanomedicine. 9 (1), 2117-2126 (2014).
  31. Bei, D., Zhang, T., Murowchick, J. B., Youan, B. C. Formulation of dacarbazine-loaded cubosomes. Part III. physicochemical characterization. AAPS PharmSciTech. 11 (3), 1243-1249 (2010).
  32. Lei, M., et al. Dual drug encapsulation in a novel nano-vesicular carrier for the treatment of cutaneous melanoma: Characterization and in vitro/in vivo evaluation. RSC Advances. 5 (26), (2015).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE

Запросить разрешение

Теги

Похожие статьи