$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Векторы доставки лекарств, способные обеспечить высокую противоопухолевую эффективность и уменьшить побочные эффекты, являются основными целями, оставаясь при этом серьезной химико-фармацевтической проблемой 1,2. На сегодняшний день их прогресс ограничен на первых порах контрастом между недостаточным высвобождением препарата in situ и критическим уровнем неспецифической токсичности 3,4,5. В последние годы было внедрено несколько систем доставки лекарств для улучшения введения противоопухолевых агентов, включая липосомы, полимерные мицеллы, полимерсомы 6,7,8,9,10. Эти системы демонстрируют потенциал в увеличении времени циркуляции и селективности лекарственных препаратов, одновременно уменьшая их распределение и накопление в здоровых органах и тканях. В любом случае, инкапсулированные составы противоопухолевых химиотерапевтических препаратов, таких как антрациклины, привели к значительному снижению эффективности интернализации лекарств. В последнее время микронные и субмикронные носители, реагирующие на стимулы, такие как микропузырьки11, микрокапли, гибридные наночастицы золота12, наногидрогели13, скаффолды PLGA и мезопористые платформы14, завоевывают фармакологический интерес благодаря своей высокой универсальности в нацеливании и оказании ингибиторных эффектов опухоли с использованием доксорубицина (Dox) и доцетаксела. Новаторские эксперименты по превращению этих носителей в эффективных противораковых солдат для мультимодальных задач (т.е. химиотерапевтических, фототермических и генно-синергетических подходов) и молекулярнойвизуализации15 проложили путь к персонализированной тераностиической наномедицине.
В этом сценарии перфторуглеродные микрокапли (МД) с фазовым переходом были оценены через ключевая возможность, которую они предлагают для сопряжения с высокой нагрузкой на лекарственные препараты, химическая универсальность оболочки МД, направленная на преодоление биологических барьеров, коллоидная стабильность и эффективность синтеза11,12. В качестве дополнительного преимущества, эхогенность МД, обеспечиваемая акустической или оптической испарением ядра перфторуглерода (ПФУ), позволяет получить визуализацию in situ и многообещающую терапевтическую эффективность. Кроме того, испарение ядра МД, полученное за счет высвобождения энергии пучков ионизирующих частиц, может быть использовано для слежения за пучком и дозиметрии облучения.
Целью настоящего исследования является разработка микрокапель декафторпентана (ДФП), стабилизированных многократно используемой оболочкой катионного поверхностно-активного вещества диметилдиоктадециламмония бромида (ДДАБ). Скорлупчатые MD DDAB отвечают как физико-химическим, так и биологическим ожиданиям. Было продемонстрировано, что микрокапли на основе DFP являются ценными контрастными агентами с фазовым переходом для получения биосовместимых и стабильных перфторуглеродных MD16. Кристаллический гель DDAB насыщает длинные цепи при физиологической температуре, глубоко проникая в гидрофобное ядро, стабилизируя каплю и находящийся в ней груз препарата. Кроме того, высокий положительный потенциал ζ на границе раздела воды повышает коллоидную стабильность МД. Биологическая привлекательность поверхности оболочки DDAB заключается в способности вызывать гибель бактерий и грибов в концентрациях, которые практически не влияют на клетки млекопитающих, а также связывать плазматические мембраны, отрицательно заряженные антигенные белки, нуклеотиды, ДНК или наночастицы. Вышеупомянутые особенности могут быть использованы для получения замечательного иммуноадъювантного, генной терапии и противоопухолевого действияв клетках млекопитающих.
Описанные в настоящем документе DDAB-MDs (Dox@DDAB-MDs), загруженные Dox, способствуют высвобождению препарата против высокоагрессивных, инвазивных и низкодифференцированных клеток тройного негативного рака молочной железы. Ниже описан простой и быстрый протокол, основанный на мощном зондовом созвучии, для получения стабильных DDAB-MD с высокой плотностью и узким распределением по размерам с высокой эффективностью загрузки Dox в одноступенчатой формуле. Такие характеристики конкурентоспособны даже для других методов приготовления, таких как микрофлюидные устройства и гомогенизаторы с большими сдвиговымиусилиями16.
Другой важный ограничивающий вопрос при проектировании эффективных векторов доставки лекарственного средства заключается в том, что активность лекарственного препарата является функцией различных параметров (например, абсорбции, распределения, концентраций), получаемых в реальной биологической мишени, которые не могут быть учтены с помощью моделей монослойных клеток18. По этой причине история разработки новых противоопухолевых препаратов изобилует исследованиями in vitro, которые, к сожалению, оказались неэффективными уже на уровне доклинических моделей на животных.
В частности, необходимость перехода от клеточных культур к более сложной и надежной системе, чем исследования in vivo и ex vivo, связана с присущими фармакологическим исследованиям 2D-культур ограничениями. В этом контексте включены 3D-системы in vitro, такие как сфероиды, органоиды, органоиды-на-чипе, которые моделируют морфологию, активность и физиологическую реакцию более сложных структур, чем двумерные монослои20. С доклинической точки зрения, 3D-модели клеток, имитирующие клеточное микроокружение, дают возможность лучше понять сложную биологию в физиологически более актуальных рамках, в которых традиционные монослойные культурынеэффективны.
После доказательства того, что DDAB-MDs могут взаимодействовать с клеточной мембраной клеток рака молочной железы человека, способствуя интернализации препарата и гибели клеток при очень низкой (наномолярной) концентрации Dox, была проверена эффективность такой методики в отношении 3D-сфероидов опухолевых клеток млекопитающих, MDA-MB-231.