Abstract
يمكن بوليمرات كتلة محبة للجهتين مثل كتلة polyethyleneglycol- حمض -polylactic (PEG- ب PLA) التجمع الذاتي في المذيلات فوق تركيز micellar الحرجة الذين يشكلون النوى مسعور محاطة قذائف ماء في البيئات المائية. جوهر هذه المذيلات يمكن استخدامها لتحميل مسعور، والمخدرات، للذوبان في الماء سيئة مثل DOCETAXEL (دي تي) وeverolimus (EVR). توصيف منهجي لقدرات هيكل مذيلة والتحميل المخدرات مهمة قبل في المختبر والدراسات المجراة يمكن أن تتم. والهدف من هذا البروتوكول الموصوفة هنا هو توفير الخطوات اللازمة لتحقيق توصيف المنتجات micellar موحدة. DTX وEVR يكون الذوبان الجوهرية من 1.9 و 9.6 ميكروغرام / مل على التوالي إعداد هذه المذيلات يمكن تحقيقه من خلال صب المذيبات مما يزيد من الذوبان المائي لDTX وEVR إلى 1.86 و 1.85 ملغ / مل على التوالي. ثباتية الدواء في المذيلات حدة التقييمuated في درجة حرارة الغرفة أكثر من 48 ساعة يشير إلى أن 97٪ أو أكثر من الأدوية يتم الاحتفاظ في الحل. تم تقييم حجم مذيلة باستخدام تشتت الضوء الحيوي، وأشار إلى أن حجم هذه المذيلات كان أقل من 50 نانومتر، ويعتمد على الوزن الجزيئي للبوليمر. تم تقييم الافراج المخدرات من المذيلات باستخدام غسيل الكلى في ظل ظروف الحوض في درجة الحموضة 7.4 عند 37 درجة مئوية خلال 48 ساعة. وتشير النتائج منحنى المناسب أن الإفراج عن المخدرات يقودها عملية الدرجة الأولى مشيرا إلى أنه تم نشر مدفوعة.
Introduction
يمكن بوليمرات كتلة محبة للجهتين مع تكرار بنية مؤلفة من المجالات المائية وغير المائية بشكل عفوي التجمع الذاتي لتشكيل ثلاثة مجالس الجزيئات الأبعاد المعروفة باسم المذيلات البوليمرية. هذه الهياكل الأساسية لها مسعور الداخلي محاطة قذيفة ماء. جوهر مسعور لديه القدرة على دمج العقاقير مسعور إما عن طريق فخ المادي من خلال التفاعلات مسعور أو عن طريق الاقتران الكيميائية إلى العمود الفقري البوليمر. وتوجد العديد من 1 المزايا لاستخدام هذه بوليمرات كتلة لتشكيل المذيلات لتسليم المخدرات. وتشمل هذه إدماج المخدرات ضعيفة الذوبان، وتحسين الدوائية من الأدوية مسجلة، وتوافق مع الحياة و/ أو التحلل البيولوجي للبوليمرات يجعلها بديل آمن للمساعدات الانحلال التقليدية. 2 ميزة أخرى لاستخدام المذيلات البوليمر هي من الغروية حجم الجسيمات، بين 15- 150 نانومتر 3، مما يجعلها جذابة للسلطة الفلسطينيةتسليم renteral. لذلك، على مدى السنوات ال 20 الماضية ظهرت المذيلات البوليمرية كما نظم لتقديم الأدوية قابلة للسيئة المخدرات للذوبان في الماء وخاصة لعلاج السرطان. 3،4
حاليا هناك خمسة تركيبات micellar البوليمرية لعلاج السرطان الذين يخضعون التجارب السريرية. 4 أربعة من المذيلات في التجارب السريرية وبوليمرات diblock تستند PEG-في حين أن الأخير هو من البوليمرات triblock تحتوي على polyethyleneoxide. حجم هذه المذيلات تفاوتت من 20 نانومتر إلى 85 نانومتر. وميزة استخدام البوليمرات PEG تستند هي توافق مع الحياة، ويمكن أن يتوقف على الكتلة الثانية أيضا أن تكون قابلة للتحلل. وقد وضعت مؤخرا نظم لتقديم الأدوية الجديدة على أساس كتلة polyethyleneglycol- حمض -polylactic (PEG- ب -PLA) المذيلات البوليمرية لتسليم المتزامنة من الأدوية المضادة للسرطان متعددة. والمذيلات PEG- ب- جيش التحرير الشعبى الصينى على حد سواء حيويا والقابلة للتحلل. وقد أظهرت هذه المذيلات تحميل كما متعددة من المخدراتتثبيط ynergistic نماذج سرطانات مختلفة في المختبر والمجراة 2،5،6 وتنسجم مع النموذج الحالي لاستخدام أدوية متعددة في العلاج الكيميائي لمنع المقاومة وخفض سمية. ولذلك، فإن هناك قدرا كبيرا من الاهتمام في إعداد وتوصيف هذه الأنظمة تسليم المخدرات micellar للاستخدام في حالات السرطان والحالات المرضية الأخرى.
في العمل دون ذكرناها عملية خطوة بخطوة التي تلك المذيلات يمكن إعداد وتميزت قبل تقييمها في الحالات المرضية من الفائدة. لغرض هذا العمل اثنين سيئة للذوبان وكلاء المضادة للسرطان، وقد تم اختيار DOCETAXEL (دي تي) وeverolimus (EVR). كلا DTX وEVR هي مركبات قابلة للذوبان في الماء سيئة مع الذوبان المياه الجوهرية في 1.9 و 9.6 ميكروغرام / مل على التوالي. واستخدمت 7،8 اثنين PEG- البوليمرات ب -PLA مع الأوزان الجزيئية المختلفة في هذا البروتوكول لبنات البناء لصياغة البوليمر المذيلات،هذه البوليمرات هي PEG 2000 - ب -PLA 1800 (3800 دا) وPEG 4000 - ب -PLA 2200 (6200 دا). وبالتالي يمكن PEG- المذيلات ب -PLA توفير منصة فريدة من نوعها باعتبارها nanocarrier لDTX وEVR فرادى ومجتمعة. المطلوب الكواشف / المواد والمعدات اللازمة لإعداد وتوصيف يتم سرد هذه المذيلات في الجدول 1.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. إعداد الفرد ومتعدد المخدرات المذيلات تحميلها بواسطة طريقة الصب المذيبات
- تزن خارج DTX 1 ملغ أو EVR 1 ملغ أو كليهما المخدرات في 1 ملغ لكل من المذيلات المخدرات المزدوجة (DDM).
- تزن من 15 ملغ من PEG 2000 - ب -PLA 1800 أو PEG 4000 - 2200 ب -PLA لأي فرد أو DDM.
- حل المخدرات / المخدرات والبوليمر في 0.5 مل من الأسيتونتريل ومكان في 5 مل قارورة أسفل جولة.
- تشكيل رقيقة توزيع المخدرات فيلم البوليمر عن طريق تبخير هذا الدواء (ق) -polymer حل الأسيتونتريل تحت ضغط منخفض باستخدام المبخر الدوار. تعيين المبخر الدوار إلى 100 دورة في الدقيقة، ودرجة حرارة حمام الماء 40 درجة مئوية وضغط الفراغ من 260 مليبار لمدة 5 دقائق تليها الحد إلى 100 مليبار لمدة 3 دقائق أكثر.
- ترطيب الفيلم المخدرات البوليمر مع 0.5 مل من الماء منزوع الأيونات في 50 درجة مئوية ويهز بلطف القارورة لتشكيل المذيلات.
- تصفية نتيجةجي الحل micellar من خلال مرشح النايلون 0،2 ميكرون لإزالة أي الذائبة الامم المتحدة للمخدرات أو الملوثات في أنبوب 1.5 مل الطرد المركزي.
2. تقييم تحميل المخدرات والاستقرار في المذيلات عن طريق عكس مرحلة عالية الأداء اللوني السائل (RP-HPLC)
- إجراء تحليل RP-HPLC مع عمود C8 equilibriated في 40 ° C في وضع isocratic مع الطور المتحرك من الأسيتونتريل / المياه (62/38) تحتوي على 0.1٪ حامض الفوسفوريك و1٪ الميثانول بمعدل تدفق من 1 مل / دقيقة و وحدة تخزين حقن 10 ميكرولتر.
- تمييع الطازجة المذيلات (القسم 1) 1: 100 في الطور المتحرك قبل تحليل بواسطة RP-HPLC لتحديد الأولي تحميل المخدرات. متجر المذيلات الفردية غير مخفف وDDM في درجة حرارة الغرفة (25 درجة مئوية) لمدة 48 ساعة وإعداد الطازجة 1: 100 عينة مخففة في الطور المتحرك إلى إعادة تقييم من قبل RP-HPLC وتحديد المخدرات (ق) الاستقرار في المذيلات أكثر من 24 ساعة.
- مراقبة DTX وEVR قمم في 227 و 279 نانومتر على التواليمع الاحتفاظ مرات من 1.7 و 5.7 دقيقة على التوالي. أداء جميع القياسات في ثلاث نسخ. البيانات الحالية كما تحميل يعني ± SD المخدرات.
3. تقييم مذيلة حجم الجسيمات التي تشتت الضوء الحيوي (DLS)
- تمييع الطازجة المذيلات (كما هو موضح في القسم 1) في الماء منزوع الأيونات في نسبة 01:20 لتسفر عن تركيز البوليمر النهائي من 1.5 ملغ / مل.
- قياس كثافة وني الليزر (633 نانومتر) في 173 درجة لتحديد نثر. أداء جميع القياسات في 25 ° C التالية قبل الموازنة لمدة 2 دقيقة.
- أداء جميع القياسات في ثلاث نسخ. البيانات الحالية كما يعني Z-متوسط حجم ± SD جنبا إلى جنب مع مؤشر التشتت المتعدد (PDI) للتوزيع.
تقييم 4. في المختبر المخدرات بيان من فرد المذيلات وDDM
- إعداد المذيلات الفردية وDDM كما هو موضح في القسم 1. تحميل 2.5 مل من المذيلات إلى شريط 3 مل غسيل الكلى معالوزن الجزيئي قطع (MWCO) من 7000 غ / مول.
ملاحظة: تم اختيار هذا MWCO لتمكين المخدرات مجانية (ق) جنبا إلى جنب مع جزيئات البوليمر غير المصاحب لنزع فتيل بحرية من الكاسيت وبالتالي ضمان ظروف الحوض. - وضع أشرطة في 2.5 L من 10 ملي درجة الحموضة 7.4 العازلة الفوسفات (عن طريق تمييع الأسهم 200 ملي حل أعدت) وتغيير المخزن المؤقت كل ساعة 3 لضمان ظروف الحوض. الحفاظ على درجة حرارة المخزن المؤقت في 37 درجة مئوية طوال مدة التجربة.
- في 0، 0.5، 1، 2، 3، 6، 9، 12، 24، و 48 ساعة، سحب 150 ميكرولتر من الحل في الكاسيت واستبدالها مع 150 ميكرولتر من العازلة الطازجة.
- تحليل العينات باستخدام RP-HPLC النحو المنصوص عليه في الباب 2 لتحديد تركيز الدواء. منحنى تناسب المخدرات (ق) عن بيانات على أساس نموذج الانتشار البسيط مع جمعية المرحلة الأولى الأسي باستخدام برنامج stastitical.
- حساب الوقت اللازم للوصول إلى 50٪ من الافراج عن المخدرات (ر 1/2) من البريدمنظمة العمل ضد الجوع المخدرات في المذيلات الفردية أو DDM على أساس منحنى المناسب. أداء جميع القياسات في أربعة توائم.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
DTX الفردي أو المذيلات EVR وDTX وEVR DDM في PEG- ب -PLA تصاغ المذيلات بنجاح في أي PEG 4000 - ب -PLA 2200 أو PEG 2000 - ب -PLA 1800 (الشكل 1).
أظهر DTX، EVR، وDDM الاستقرار مماثل في PEG 4000 - ب -PLA 2200 أو PEG 2000 - ب -PLA 1800 أكثر من 48 ساعة (الشكل 2). الأولي تحميل المخدرات من EVR في PEG 4000 - ب -PLA 2200 وPEG 2000 - ب -PLA 1800 هو 1.86 و1.87 ملغ / مل على التوالي. في حين الأولي تحميل DTX في PEG 4000 - ب -PLA 2200 وPEG 2000 - ب -PLA 1800 هو 1.85 و 1.78 ملغ / مل. تحميل الأولي من كلا DTX وEVR في المذيلات DDM استخدام كل من البوليمرات يشبه المذيلات الفردية. جميع المذيلات احتفظت 97٪ أو أكثر من التحميل الأوليفي 48 ساعة في درجة حرارة الغرفة.
يتم تقييم حجم مذيلة التي كتبها DLS واستنادا إلى النتائج أظهرت كل المذيلات توزيع الأحادي الواسطة مع القيم PDI أقل من 0.2. أحجام زي متوسط متوسط لدي تي، EVR وDDM في PEG 2000 - ب -PLA 1800 حوالي 18.05 ± 0.06 نانومتر (PDI = 0.079 ± 0.013) بينما في PEG 4000 - 2200 ب -PLA حجم ما يقرب من 34.09 ± 0.24 نانومتر (PDI = 0.137 ± 0.004) (الشكل 3).
لتمثيل جدوى استخدام كل من البوليمرات يتم إجراء تجارب إطلاق باستخدام PEG 4000 - ب -PLA 2200 لالمذيلات EVR أو DDM وPEG 2000 - ب -PLA 1800 لالمذيلات DTX. يتم تقييم في المختبر المخدرات (ق) بيان من المذيلات في درجة الحموضة 7.4 العازلة عند 37 ° C بواسطة غسيل الكلى في ظل ظروف الحوض لمدة 48 ساعة. واستنادا إلى البيانات، وإطلاق سراح DTX من المذيلات الفردية وDDM هو approximately 60٪ أكثر من 48 ساعة (الشكل 4). كان الإفراج EVR من المذيلات الفردية وDDM 60٪ و 50٪ على التوالي (الشكل 4). يتم تقديم ر 02/01 عن كل دواء من المذيلات الفردية وDDM والخير من البيانات مناسبا في الجدول 2. والخير من تركيب منحنى (ص 2) لجميع المذيلات إلا EVR المذيلات الفردية فوق 0.950 مما يعني أن الافتراض الإفراج الدرجة الأولى هو تقريب جيد لشرح الافراج المخدرات من المذيلات الفردية وDDM.
الشكل 1: تمثيل تخطيطي من DTX الفردي أو EVR PEG- ب PLA المذيلات وDDM محملة DTX وEVR.
الشكل 2:المخدرات (ق) التحميل واستقرار DTX وEVR المذيلات الفردية وDDM في PEG 2000 - ب -PLA 1800 (A) أو PEG 4000 - ب -PLA 2200 (B). وكميا تركيز الدواء في المذيلات بواسطة RP-HPLC في 0، 24، و 48 ساعة. بيانات ممثلة على النحو يعني ± SD من يدير ثلاث نسخ. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الرقم 3: مذيلة الفردي وDDM تحديد حجم من قبل دائرة الأراضي والمساحة في PEG 2000 - ب -PLA 1800 (A) أو PEG 4000 - ب -PLA 2200 (B). يتم تقييم حجم مذيلة التي كتبها الإنارة الديناميكي التشتت. بيانات يرد هو ممثل لتوزيع رانه المذيلات الفردية وDDM في البوليمرات اثنين. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الرقم 4: المخدرات (ق) الإفراج عن DTX (A) وEVR (B) من المذيلات الفردية وDDM (C). يتم إجراء دراسات الإفراج المخدرات عن طريق غسيل الكلى وتحت ظروف الحوض مع الحفاظ على درجة حرارة إذا كان النظام في 37 درجة مئوية. البيانات المعروضة هي متوسط المخدرات الإصدار ± SD من 4 مكررات. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
| مذيلة | تي 1/2 (ساعة) | ص 2 |
| DTX | 10 | 0،986 |
| EVR | 35 | 0.82 |
| DDM | DTX - 8.86 | DTX - 0،987 |
| EVR - 48 | EVR - 0،955 |
الجدول 2: الوقت اللازم لل50٪ الافراج عن المخدرات (ر 02/01) والخير من منحنى المناسب (ص 2) من في المختبر دراسة الافراج عنهم.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| PEG2000-b-PLA1800 | Advanced Polymer Materials, Inc | 6-01- PLA/2000 | PLA MW can be specified on ordering |
| PEG4000-b-PLA2200 | Advanced Polymer Materials, Inc | 6-01- PLA/4000 | PLA MW can be specified on ordering |
| Docetaxel | LC Laboratories | D-1000 | 100 mg |
| Everolimus | LC Laboratories | E-4040 | 100 mg |
| Acetonitrile | EMD/VWR | EM-AX0145-1 | HPLC grade; 4 L |
| Round bottom flask | Glassco/VWR | 89426-496 | 5 ml |
| RV 10 Control Rotary Evaporators | IKA Works | 8025001 | Rotoevaporator |
| Shimadzhu HPLC with DAD detector | Shimadzhu | RP-HPLC | |
| Slide-a-lyzer dialysis casette MWCO 7000 | Thermo Scientific, Inc | 66370 | 3 ml |
| Phosphate buffer pH 7.4, 200 mM | VWR | 100190-870 | 500 ml |
| Malvern NanoZS | Malvern Instruments, UK | DLS | |
| Nylon filter | Acrodisc/VWR | 28143-242 | 13 mm; 0.2µM |
| Phosphoric acid, NF | Spectrum Chemical/VWR | 700000-626 | 100 ml |
| GraphPad Prism | www.graphpad.com | Analysis software | |
| Zorbax SB-C8 Rapid Resolution cartridge | Agilent Technologies | 866953-906 | 4.6 ×75 mm, 3.5 μm |
References
- Yokoyama, M. Polymeric micelles as a new drug carrier system and their required considerations for clinical trials. Expert Opin Drug Deliv. 7, 145-158 (2010).
- Shin, H. C., Alani, A. W., Rao, D. A., Rockich, N. C., Kwon, G. S. Multi-drug loaded polymeric micelles for simultaneous delivery of poorly soluble anticancer drugs. J Control Release. 140, 294-300 (2009).
- Adams, M. L., Lavasanifar, A., Kwon, G. S. Amphiphilic block copolymers for drug delivery. J Pharm Sci. 92, 1343-1355 (2003).
- Oerlemans, C., et al. Polymeric micelles in anticancer therapy: targeting, imaging and triggered release. Pharm Res. 27, 2569-2589 (2010).
- Shin, H. C., et al. A 3-in-1 polymeric micelle nanocontainer for poorly water-soluble drugs. Mol Pharm. 8, 1257-1265 (2011).
- Hasenstein, J. R., et al. Antitumor activity of Triolimus: a novel multidrug-loaded micelle containing Paclitaxel Rapamycin, and 17-AAG. Mol Cancer Ther. 11, 2233-2242 (2012).
- Mazzaferro, S., et al. Bivalent sequential binding of docetaxel to methyl-beta-cyclodextrin. Int J Pharm. 416, 171-180 (2011).
- Iwase, Y., Maitani, Y. Preparation and in vivo evaluation of liposomal everolimus for lung carcinoma and thyroid carcinoma. Biol Pharm Bull. 35, 975-979 (2012).
- Mishra, G. P., Doddapaneni, B. S., Nguyen, D., Alani, A. W. Antiangiogenic effect of docetaxel and everolimus as individual and dual-drug-loaded micellar nanocarriers. Pharm Res. 31, 660-669 (2014).
- Xu, W., Ling, P., Zhang, T. Polymeric micelles, a promising drug delivery system to enhance bioavailability of poorly water-soluble drugs. J Drug Deliv. 2013, 340315 (2013).
- Lavasanifar, A., Samuel, J., Kwon, G. S. Poly(ethylene oxide)-block-poly(L-amino acid) micelles for drug delivery. Adv Drug Deliv Rev. 54, 169-190 (2002).
