Новые методы для интраназального введения при ингаляционной анестезии для оценки доставки лекарств нос к мозг
14 ноября 2018 г.
Здесь мы описываем два романа методы стабильных интраназального введения при ингаляционной анестезии с минимальной физической нагрузки для подопытных животных. Мы также описывают метод количественной оценки уровней распространения наркотиков в мозг через нос к мозг путь, используя radiolabeled [14C]-инулина как модель субстрат водорастворимый макромолекул.
Этот метод может помочь ответить на ключевые вопросы в области фармацевтических наук о интраназальной администрации и фармакокинетики и фармакологии препаратов, представляющих интерес. Основным преимуществом этого метода является то, что его можно использовать для количественной оценки кандидатов препарата от носа до мозга и ингаляционной анестезии с минимальным стрессом для животных. Последствия этого метода распространяется на терапию заболеваний центральной нервной системы, поскольку она способствует развитию технологий доставки лекарств через нос к мозгу маршрута.
Демонстрацией процедуры будет Мицуёси Фукуда, аспирант из моей лаборатории. Для интраназальной доставки через микропипют в изолированном радиоизотопном объекте. Лента и анестезировать мышь к пробковой доске в положении на спине, и управлять 25 микролитров углерода-14 инулиновый раствор в одной-двух дозах микролитера, в качестве альтернативы, в правую и левую ноздри животного.
Для обратной канюляции доставки со стороны дыхательных путей через пищевод, поместите анестезировал мышь под рассечение микроскопа, и сделать 1,5 сантиметра разреза кожи над горлом. Используйте типсы, чтобы расширить разрез до тех пор, пока трахея подвергается, и сделать один миллиметр разрез в открытой трахеи. Вставьте канюлю на 1,2 сантиметра в предварительно обозначенную позицию в разрез и прикрепите противоположный конец канюлы к внутренней стороне ингаляционной маски.
После этого используйте типсы, чтобы разоблачить пищевод из-под трахеи. Используйте ножницы, чтобы сделать один миллиметровый разрез в пищеводе и вставить вторую канюлю 1,4 сантиметра в предварительно обозначенном положении к задней части носовой полости. Важно вставить канюлю на соответствующую длину в зависимости от веса экспериментального животного и настроить длину канюлы в других.
Ligate пищеводной канюли и прикрепить 27-калиберной иглы на один миллилитр шприц заполнены административным решением, подключенным к программируемой микросирингой насоса. Затем поставить 25 микролитров инулина углерода-14 при постоянной пятиминерной скорости в минуту до тех пор, пока весь объем раствора не будет введен. Медленная, но постоянная скорость диффузии имеет важное значение для удержания как можно большего лекарственного раствора в полости носа.
Для количественной оценки количества инулина углерода-14, который пересек гематоэнцейный барьер через 30 минут после введения инулина, используйте ножницы, чтобы тщательно открыть череп каждого экспериментально обработанного животного со стороны медуллы продолговатой, и используйте микроспатулу, чтобы тщательно вычерпыть мозг. Поместите каждый мозг на кусок солевой увлажненной фильтровальной бумаги в чашку Петри на льду во время сбора урожая. И использовать солевой ватный тампон, чтобы очистить любую кровь от поверхности каждого мозга.
Далее, быстро, но осторожно, вскрыть мозг в обонятельные лампы, головной мозг, и medulla продолговатый, а также понс разделов. И поместите образцы мозга в ткани solubilizer в течение одного часа при 50 градусах по Цельсию, а затем добавление 10 микролитров жидкого коктейля сцинтилляции. Чтобы определить радиоактивность применяемого раствора, перенесите 25 микролитров алицита административного раствора, растворенного в сцинтилляционном коктейле, в сцинтилляционный флакон и измерьте распады в минуту радиоактивности углерода-14 в образце мозга и применяемом растворе в жидком счетчике сцинтилляции.
Под ингаляционной анестезией не наблюдается экспериментальных межи индивидуальных вариаций среди интраназально-лекарственных животных. При использовании метода введения пищевода обратной каннулы носовой полости используется значительно более высокие уровни инулина углерода-14 в обонятельной луковице, мозге и медулле продолговатой, чем при доставке микропайпта. Кроме того, более высокий уровень углерода-14 инулин обнаруживается в обонятельной лампы и медулла продолговатый, оба из которых заметно-превратилась в нос к мозгу пути, чем в мозге.
После своего развития, этот метод проложил путь для исследователей в области доставки носа к мозгу, чтобы исследовать биоактивность крупных молекул терапевтических агентов в центральной нервной системе.
Просмотрите полный транскрипт и получите доступ к тысячам научных видео
Обзор
В данной статье представлены два новых метода стабильного интраназального введения препаратов под ингаляционной анестезией, разработанных для минимизации физического стресса у экспериментальных животных. Кроме того, в работе описывается метод количественной оценки распределения лекарственных веществ в головном мозге при их поступлении по носо-мозговому пути с использованием радиоактивно меченого [14C]-инулина.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Фармацевтические науки
- Системы доставки лекарственных средств
- Нейронауки
Теоретические основы
- Интраназальное введение является перспективным путем доставки лекарственных средств в центральную нервную систему.
- Минимизация стресса во время экспериментов имеет решающее значение для соблюдения этических норм проведения исследований.
- Количественная оценка распределения препарата может углубить понимание фармакокинетики.
- Радиоактивно меченные соединения могут служить эффективными моделями для изучения механизмов доставки лекарств.
Цель исследования
- Разработка методов стабильного интраназального введения лекарственных препаратов.
- Оценка эффективности доставки лекарств по пути «нос-мозг».
- Минимизация физического стресса у экспериментальных животных в ходе процедур.
Используемые методы
- Введение раствора инулина с углеродом-14 с помощью микропипетки.
- Использование ингаляционной анестезии для снижения стресса у мышей.
- Размещение мышей в положении на спине на пробковой доске для обеспечения стабильности.
- Поочередное введение доз препарата в правую и левую ноздри.
Основные результаты
- Успешное введение препаратов с минимальным стрессом для животных.
- Проведение количественной оценки достигнутых уровней распределения препарата.
- Демонстрация эффективности метода доставки «нос-мозг».
- Потенциальные возможности применения для лечения заболеваний центральной нервной системы.
Выводы
- Разработанные методы обеспечивают надежный подход к интраназальному введению лекарственных препаратов.
- Данные методики могут способствовать развитию исследований в области фармакологии и систем доставки лекарств.
- В будущих исследованиях могут быть изучены более широкие возможности применения в терапии заболеваний ЦНС.
Часто задаваемые вопросы
Практическая значимость для отрасли
Создание надежных моделей доставки препаратов из полости носа в головной мозг имеет решающее значение для снижения рисков при разработке терапевтических средств, направленных на ЦНС, за счет обхода гематоэнцефалического барьера. Количественная оценка транспорта макромолекул в контролируемых условиях обеспечивает прогностическую уверенность при оценке ведущих кандидатов. Эти методы поддерживают принятие решений на ранних этапах поиска, предоставляя воспроизводимые фармакокинетические данные, полученные на моделях животных с минимальным уровнем стресса.
Стратегическое применение в биофармацевтических исследованиях и разработках
Ранний поиск и валидация мишени
- Научная ценность: позволяет проверять гипотезы о транспорте макромолекулярных терапевтических средств по пути «нос-мозг» с помощью количественного определения радиоактивно меченных трейсеров.
- Операционная ценность: обеспечивает стандартизированное введение препаратов под ингаляционной анестезией для снижения вариабельности и повышения воспроизводимости результатов в различных исследованиях.
- Прогностическая ценность: позволяет получить количественные данные о распределении веществ в обонятельных луковицах, головном мозге и продолговатом мозге для подтверждения взаимодействия с мишенью и валидации путей доставки.
Скрининг и разработка анализа
- Научная ценность: обеспечивает стабильное интраназальное дозирование с помощью шприцевого насоса или микропипетки для достижения воспроизводимого воздействия соединения при проведении скрининговых кампаний.
- Операционная ценность: способствует стандартизации анализа за счет контролируемой скорости подачи и анатомического препарирования областей мозга для получения точных результатов.
- Ценность масштабируемости: облегчает повторное использование платформы для различных кандидатов в препараты путем адаптации длины канюли и параметров инфузии в соответствии с весом животного и анатомией носовой полости.
Трансляционные и доклинические исследования
- Научная ценность: Позволяет оценить эффективность доставки крупных молекул по пути «нос-мозг», что способствует согласованию трансляционных биомаркеров с экспозицией в ЦНС.
- Операционная ценность: Минимизирует эффекты мукоцилиарного клиренса за счет реверсивной канюляции, что увеличивает удержание препарата и улучшает детектирование сигнала в тканях мозга.
- Снижение рисков: Снижает вероятность ложноотрицательных результатов в доклинических моделях за счет повышения надежности доставки и количественной чувствительности.
Интеграция конвейеров и рабочих процессов
Данный метод вписывается в континуум разработки — от валидации мишени и идентификации ведущих соединений до доклинической оценки, предоставляя количественные данные о доставке препаратов из носа в мозг, которые служат основой для принятия решений о целесообразности дальнейшего продолжения исследований.
- Основополагающая биология: обеспечивает проверку гипотез о механизмах назального транспорта и уточнение путей доставки путем регионального измерения радиоактивности.
- Скрининг: позволяет подготовить анализ за счет стандартизированного введения с низким уровнем стресса и количественного определения распределения трассера.
- Аналитика: обеспечивает получение данных о количестве распадов в минуту (DPM) методом жидкостного сцинтилляционного счета для сравнения различных областей мозга и методов введения.
- Трансляционные исследования: связывают фундаментальные открытия с доклиническими исследованиями путем количественной оценки макромолекулярного транспорта, имеющего значение для адресной доставки препаратов в ЦНС.
- Корпоративное использование: создает возможность многократного применения метода для оценки различных кандидатов в препараты с помощью адаптируемой доставки через канюлю под ингаляционной анестезией.
Операционное и корпоративное воздействие
- Научная ценность: Повышает прогностическую уверенность в доставке препаратов по пути «нос-мозг» за счет количественного определения накопления трейсера в ключевых областях мозга, участвующих в этом пути.
- Операционная ценность: Повышает воспроизводимость и стандартизацию за счет протоколирования анестезии, позиционирования и контроля скорости инфузии.
- Стратегическая ценность: Оптимизирует принятие решений о продолжении или прекращении разработки (go/no-go) за счет уменьшения неопределенности в механизмах потенциала доставки в ЦНС.
- Влияние на портфель: Позволяет проводить приоритизацию кандидатов с поправкой на риск на основе количественных данных об экспозиции в мозге.
Особенности реализации
- Требуется опыт проведения хирургических операций на грызунах, управления анестезией и работы с радиоактивными трейсерами.
- Зависит от наличия диссекционных микроскопов, микрошприцевых насосов, сцинтилляционных счетчиков и помещений для работы с радиоизотопами.
- Необходима междисциплинарная стандартизация глубины введения канюли, размера разреза и протоколов диссекции мозга.
- Требуется адаптация длины канюли с учетом различий в массе животных и размерах носовой полости.
- Практические ограничения включают инвазивность обратной канюляции и необходимость специализированного обучения для обеспечения воспроизводимости результатов.
Часто задаваемые вопросы по биофармацевтике
Chapters in this video
0:04
Title
1:04
Intranasal Drug Administration
3:11
Radio-Labeled Water-Soluble Macromolecules ([14C]-inulin) Quantification
4:32
Results: Comparison of Brain [14C]-Inulin Levels After Two Different Methods of Intranasal Administration
5:17
Conclusion
