Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Medicine

Oplosbaarheid van hydrofobe bestanddelen in waterige oplossing met behulp van combinaties van het zelf monteren van Peptide en aminozuur

Published: September 20, 2017 doi: 10.3791/56158

Summary

Dit protocol beschrijft een klinisch-middelen uit het oplossen van de hydrofobe bestanddelen in een waterige omgeving met behulp van combinaties van het zelf monteren van peptide en aminozuur oplossingen. Onze methode is opgelost een belangrijke beperking van hydrofobe therapeutics, die veilig en efficiënt vervoermiddel oplosbaarheid en levering methoden in klinische instellingen.

Abstract

Zelfassemblerende peptiden (SAPs) zijn veelbelovend voertuigen voor de levering van hydrofobe therapeutics voor klinische toepassingen; de eigenschappen van hun amphipathic laten ontbinden hydrofobe bestanddelen in het waterige milieu van het menselijk lichaam. Zelfassemblerende peptide oplossingen hebben echter slechte bloed compatibiliteit (b.v., lage osmolariteit), belemmeren hun klinische toepassing via intraveneuze overheidsdiensten. We hebben onlangs een veralgemeende platform ontwikkeld voor hydrofobe drug delivery, die sappen met aminozuur oplossingen (SAP-AA combineert) te verbeteren van de drug oplosbaarheid en formulering osmolariteit te bereiken van de eisen voor klinische toepassingen te verhogen. Deze formulering strategie werd grondig getest in het kader van drie structureel verschillende hydrofobe verbindingen – PP2, rottlerin en curcumine-om aan te tonen van de veelzijdigheid. Bovendien, we onderzocht effecten van formulering onderdelen wijzigen door het analyseren van 6 verschillende sappen, 20 natuurlijk bestaande aminozuren bij lage en hoge concentraties, en twee verschillende co oplosmiddelen dimethylsulfoxide (DMSO) en ethanol. Onze strategie bleek effectief in het optimaliseren van onderdelen voor een bepaalde hydrofobe drug en therapeutische functie van de geformuleerde remmer, PP2, werd waargenomen, zowel in vitro als in vivo. Dit manuscript schetst onze algemene formulering-methode met behulp van SAP-AA combinaties voor hydrofobe verbindingen, en analyse van oplosbaarheid als een eerste stap naar potentiële gebruik van deze formuleringen in meer functionele studies. Wij omvatten van representatieve oplosbaarheid resultaten voor de formulering van de hydrofobe samengestelde, curcumine, en bespreken hoe onze methodologie fungeert als een platform voor toekomstige biologische studies en ziekte modellen.

Introduction

Sappen zijn een klasse van biomaterialen die uitgebreid als 3D steigers in regeneratieve geneeskunde1,,2,,3,4zijn bestudeerd. Meer recentelijk echter, hebben ze benut als voertuigen voor de levering van therapeutics vanwege hun unieke biologische eigenschappen5,6,7,8. Sappen natuurlijk samenvoegen tot stabiele nanostructuren9, waardoor een middel van drug inkapselen en bescherming. Sappen zijn amphipathic, bestaat uit een specifiek patroon van hydrofobe en hydrofiele aminozuur wordt herhaald, rijden hun zelf-assemblage9,10 en het toestaan van hen om te dienen als een medium tussen hydrofobe en hydrofiele omgevingen. Bijgevolg voor de klinische levering van hydrofobe medicijnen – die hebben extreem lage biologische beschikbaarheid en de opname in het lichaam door gebrek aan oplosbaarheid in waterige omgevingen11,12 -sappen zijn veelbelovend als een levering voertuig. Bovendien, hun volgorde patroon ook impliceert dat SAPs rationeel kunnen worden ontworpen en gebouwd om te maximaliseren van de compatibiliteit met een bepaalde drug of samengestelde (dat wil zeggen, op basis van functionele groepen) en oplosbaarheid maar ook verdere assistentie.

Sappen zijn toegepast als effectieve drug leverende voertuigen in vele in vitro en in vivo instellingen13,14,15,16. Zij hebben ook aangetoond grote veiligheid en biocompatibiliteit. Echter, als gevolg van lage osmolariteit van SAP-drugs preparaten, ze niet worden gebruikt voor intraveneuze injecties in klinische instellingen13. Gezien deze terughoudendheid, hebben we onlangs een strategie die sappen met aminozuur oplossingen combineert om het gebruik van giftige co oplosmiddelen en verhoging van de osmolariteit van de formulering, ontwikkeld en daarom klinische relevantie. We kiest om te gebruiken aminozuren zijn de bouwstenen van sappen, zijn al klinisch geaccepteerde, en in combinatie met sappen, ze hydrofobe drug oplosbaarheid verhogen terwijl het verminderen van de hoeveelheid SAP vereist17,18.

We hebben onderzocht SAP-AA combinaties als een veralgemeende platform voor hydrofobe drug oplosbaarheid en latere levering door een pijpleiding scriptingregel screening te maken en toe te passen op de Src-remmer, PP2, als een model hydrofobe compound. In dit proces onderzochten we het effect van het wijzigen van de onderdelen van de formulering-uiteindelijk testen 6 verschillende sappen, alle 20 aminozuren op 2 verschillende concentraties (laag en hoog, laag gebaseerd op concentraties in bestaande klinische toepassingen, en hoge concentraties waren 2 x, 3 x of 5 x de klinische concentratie op basis van de maximale oplosbaarheid van elk aminozuur in water), en 2 verschillende co oplosmiddelen – en geselecteerde combinaties die ontbindend PP2 voor verdere analyse. De formulering van deze drug bewezen effectief als een drug leveringsvoertuig in celkweek, evenals in vivo modellen met behulp van zowel intratracheale en intraveneuze overheidsdiensten. Ook onze werkzaamheden aangeraakt op de veelzijdigheid van SAP-AA combinaties in solubilizing meerdere, structureel-verschillende hydrofobe bestanddelen in waterige omgevingen; in het bijzonder de drugs rottlerin en curcumine18. Dit manuscript schetst de SAP-AA formulering methode en de analyse van curcumine oplosbaarheid als een voorbeeld van de primaire stap in onze screening-pijplijn. Dit protocol biedt een eenvoudige, reproduceerbare manier naar scherm voor de optimale combinaties van de SAP-AA, die los van een bepaalde hydrofobe verbinding.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. bereiding van de oplossingen van de Amino Acid

  1. voorbereiden en label twee 50 mL conische centrifuge buizen voor elk aminozuur (een voor elk voor beide " lage " en " hoge " concentraties).
  2. Bereiden een grote 2 L kolf met gezuiverde water (18.2 MΩ·cm bij 25 ° C).
  3. Berekent het bedrag van elk aminozuur (in gram) te bereiken van de gewenste concentraties, en de juiste hoeveelheid aminozuur wegen in hun respectieve 50 mL centrifuge buizen met behulp van een spatel.
    Opmerking: Voor de " hoge " concentratie van de twee negatief geladen aminozuren, PBS wordt gebruikt in plaats van water. We kunnen niet hun concentraties als gevolg van hun oplosbaarheid in laag water, en het gebruik van PBS in plaats van water helpt om de lage pH verhogen. Bovendien werden de berekeningen van de concentratie verkregen met behulp van een eindvolume van 40 mL voor elke aminozuur-oplossing. Alle aminozuur concentraties zijn beschreven in tabel 3. Zorg ervoor dat te spoelen van de spatel tussen aminozuren om verontreiniging te voorkomen. Het is raadzaam een water spoelen, gevolgd door af te vegen met 70% ethanol.
  4. Voeg toe 40 mL van gezuiverd water (of PBS) in elke 50 mL-buis met behulp van een precisiepipet serologische. Cap buizen en vortex of schud krachtig tot het is opgelost. Water bad ultrasoonapparaat (kamertemperatuur, 130 W, 40 kHz) kan ook worden gebruikt om te helpen in het proces van de oplosbaarheid.
    Opmerking: De volgende aminozuur oplossingen zijn gevoelig voor licht en moet worden bedekt met aluminiumfolie: tryptofaan, fenylalanine, en tyrosine (die bestaan uit aromatische ring-achtige structuren) en cysteïne (reactieve - SH groeperen).

2. Bereiding van de oplossingen van SAP-AA

  1. bereiden 20 mL Scintillatie flesjes voor het het zelf samenstellen van peptiden. Voor een bepaalde zelfassemblerende peptide, bereiden een flesje per bereid aminozuur oplossing (elke combinatie zal worden gemaakt in een aparte flesje).
  2. Met behulp van een hoge prestaties analytische balans (met een leesbaarheid tot 0.1 mg of minder), wegen ongeveer 1 ± 0,2 mg van peptide in de bodem van elke flacon. Na het wegen van het GLB en het exacte gewicht van de peptide op de cap.
  3. Het juiste volume van aminozuur oplossing (bereid in afdeling 1) Pipetteer in elke flacon met peptide, om te komen tot de gewenste concentratie van het zelf monteren van peptide (0,1 mg/mL voor lange peptides met een lengte van 16 aminozuren, of 0,2 mg/mL voor Kortere peptides met een lengte van 8 aminozuren).
  4. Sonicate gedurende 10 minuten in een water bad ultrasoonapparaat (130 W, 40 kHz) bij kamertemperatuur, ervoor te zorgen de oplossingen binnen de flesjes worden volledig ondergedompeld in het waterbad.

3. Voorbereiding van Drug-DMSO of Drug-Ethanol voorraad oplossingen

  1. combineren 1 mg van drug (in dit geval, curcumine met 100% DMSO), en een ander 1 mg met 100% ethanol maken twee stamoplossingen.
    Opmerking: We toegevoegd 200 µL van DMSO en 400 µL ethanol te maken van DMSO-curcumine en ethanol-curcumine voorraden die 5 mg/mL en 2,5 mg/mL, respectievelijk als gevolg van verschillende oplosbaarheid in elke oplosmiddel werden; het is echter belangrijk op te merken dat de concentratie van de voorraad moet worden aangepast afhankelijk van de hydrofobe drug van belang. Factoren zoals drug oplosbaarheid en effectieve biologische concentratie zijn belangrijk bij het bepalen van deze waarde. Ook, houd er rekening mee dat de voorraad zal worden verdund 100-fold en 50-fold in DMSO en ethanol formuleringen, respectievelijk, in combinatie met SAP-AA oplossingen (zie punt 4). Het kan zijn voorkeur voor te bereiden van een groter volume van voorraad afhankelijk van het aantal formuleringen vereist – in dit geval meer dan 1 mg drug zou worden gebruikt. De voorraad kan worden achtergelaten bij-20 ° C; dooi op ijs en vortex vóór gebruik.
  2. Vortex flesjes voor 15 s tot volledig los van de drug.

4. Voorbereiding van drugs formuleringen

  1. voorbereiden duidelijk, 1,5 mL microcentrifuge buizen voor elke formulering. Zorg ervoor dat u label buizen met de beoogde zelf monteren peptide, aminozuur (en concentratie), en co-solvent.
  2. Voeg toe 10 µL van Drug-DMSO voorraad of 20 µL Drug-Ethanol voorraad buizen van passende microcentrifuge.
  3. Toevoegen 990 µL van SAP-AA zure oplossingen naar de juiste label microcentrifuge buizen met Drug-DMSO voorraad en 980 µL naar scripts die Drug-Ethanol voorraad. Dit levert 1 mL drugs formuleringen met 1% DMSO of 2% ethanol.
    Opmerking: De uiteindelijke concentratie van alle curcumine formuleringen was 0,5 mg/mL volgens het protocol. Nogmaals, dit zal variëren wanneer met behulp van andere hydrofobe verbindingen en/of beginnen met een verschillende voorraad concentratie (zie stap 3.1)
  4. Vortex krachtig gedurende 30 s en toestaan van formuleringen te rusten voor 30 min.

5. Oplosbaarheid testen

  1. na de rusttijd, vortex krachtig nogmaals voor 30 s.
  2. Centrifugeer de formuleringen bij 14,220 x g gedurende 1 min.
  3. Analyseren van de onderkant van de microcentrifuge-buizen voor neerslag (door visualisatie).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Voor de hydrofobe drug, curcumine, geproduceerd we formuleringen met behulp van alle 20 bestaande natuurlijk aminozuren in lage concentraties, in combinatie met slechts één SAP, EAK16-II, als een bewijs-van-principe. We testten ook formuleringen met behulp van DMSO zowel ethanol als co oplosmiddelen. In totaal produceerde dit 40 curcumine formuleringen, elk met verschillende onderdelen. Het is belangrijk op te merken dat we onze eerdere studies met behulp van de Src-remmer, PP2, meer opties voor SAP (totaal 6) en aminozuur concentratie opgenomen (klinische, alsmede een hogere concentratie), die een totaal van 480 verschillende formuleringen geproduceerd. Trends van dit werk werden in aanmerking genomen bij het selecteren van EAK16-II als de SAP voor deze studie. Concentraties van de verschillende onderdelen zijn opgenomen in tabel 1 tabel 2en tabel 3 als referentie. Alle hydrofobe drugs formuleringen zijn gescreend voor drug oplosbaarheid door visualisatie, en beschouwd als oplosbare als de oplossing volledig vrij is van een eventueel neerslag na het centrifugeren (Figuur 1 is). Als de drug naar de onderkant van de buis precipitaten, dit wordt beschouwd als niet-oplosbare en niet verder door verder te worden getest. Bovendien, oplosbaarheid is getest in drievoud en door twee verschillende personen; Als deze resultaten niet reproduceerbaar zijn, formuleringen zijn ook niet beschouwd als echt oplosbaar.

Uit de 40 formuleringen getest in deze studie, 7 formuleringen met succes opgelost curcumine (tabel 4). Twee belangrijke trends formuleringen groeperen door componenten geïdentificeerd: ethanol lijkt een betere co-solvent voor ontbinding van curcumine en positief geladen aminozuren lysine (K) en arginine (R) lijken ook optimale componenten voor ontbinding van curcumine (tabel 4). het is interessant op te merken van de kleurverandering voor formuleringen met R en K, die onthullen curcumine wordt opgelost in de alkalische toestand (Figuur 1). Het is nuttig om de formuleringen van de groep door de eigenschappen van de verschillende onderdelen om dergelijke opmerkingen te maken.

Figure 1
Figuur 1 : Voorbeeld van neerslag analyse. Voor deze curcumine formuleringen met de peptide EAK16-II, ethanol en opgeladen aminozuren, te neerslag zien duidelijk in de buizen van de microcentrifuge na het centrifugeren. Formuleringen met lysine (K), arginine (R) of asparaginezuur (D) los curcumine (geen neerslag), terwijl die met histidine (H) of glutaminezuur (E) niet (neerslag, omcirkeld in het rood). Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Drug Formulering concentratie (mg/mL)
PP2 0,05
Curcumine 0,05
Rottlerin 0.02

Tabel 1: Concentratie van drugs gebruikt in formuleringen. Drug formulering concentraties verschillen zoals hebben elk een verschillende biologische actieve concentratie, en ook verschillende laden capaciteiten.

Zelfassemblerende Peptide Eigenschappen Formulering concentratie (mg/mL)
EAK16-IK EAK familie, lange 0.1
EAK16-II EAK familie, lange 0.1
EAK16-IV EAK familie, lange 0.1
EFK8-II Gemodificeerde EAK, korte 0.2
A6KE Oppervlakteactieve stof-achtige, korte 0.2
P6KE Oppervlakteactieve stof-achtige, korte 0.2

Tabel 2: concentratie van het zelf monteren van peptiden gebruikt in formuleringen. Met de toevoeging van aminozuren, alleen kleine concentraties van zelfassemblerende peptide zijn vereist (0,1-0,2 mg/mL). Kortere peptides zijn dubbele de concentratie in vergelijking met langer peptiden zoals zij hebben de helft van de volgorde lengte (8 aminozuren versus 16 aminozuren).

Table 3
Tabel 3: concentratie van aminozuur oplossingen gebruikt in formuleringen. Lage concentraties van aminozuren werden gekozen op basis van de bestaande klinische toepassingen van elk. Hoge concentraties zijn 2 x, 3 x, of 5 x de klinische concentratie en binnen de maximale oplosbaarheid van elk aminozuur in water. Dit cijfer is gewijzigd van Pacheco et al. 18

Table 4
Tabel 4: oplosbaarheid in representatieve resultaten voor curcumine. Een samenvatting van de SAP-AA-combinaties die effectief curcumine na screening voor oplosbaarheid ontbonden. Dit cijfer is gewijzigd van Pacheco et al. 18

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

In de formulering procedure zijn er verschillende kritische stappen en punten te overwegen bij het oplossen. Ten eerste, als we met diverse componenten en concentraties werken, meerdere vortex stappen in het gehele protocol zorgen ervoor dat alle concentraties uniforme en correcte. Enkele van de oplossingen van de hoge-concentratie, hydrofoob aminozuur kan nog niet worden volledig ontbonden na vortexing, en in dit geval, zij krachtig kunnen worden geschud met de hand om te helpen in het proces. Ook is het essentieel dat SAP-AA oplossingen ondergaan de ultrasoonapparaat stap beschreven in stap 2.4 als SAPs natuurlijk de neiging om aggregaat, en ultrasoonapparaat zal helpen bij het fragmenteren van SAP clusters, waardoor in een meer uniforme oplossing. Ten tweede, voor een bepaalde hydrofobe drug, het materieel en de eindconcentraties binnen SAP-AA formuleringen moeten hangen af van de effectieve concentratie van dat samengestelde in biologische instellingen. Het protocol moet dienovereenkomstig worden gewijzigd zodat deze actieve concentratie. Bovendien, drug laadvermogen is ook een belangrijke factor om te overwegen; het is waarschijnlijk dat elk medicijn zal hebben een unieke laadvermogen met behulp van deze strategie, en dat elke SAP-AA-combinatie steun aan een andere hoeveelheid medicijn verlenen kan op basis van compatibiliteit. Hieruit blijkt het belang van screening te vinden van de optimale combinatie van de SAP-AA voor een bepaalde verbinding.

Er zijn een aantal voordelen aan het gebruik van onze techniek boven anderen; Er is meer in het bijzonder groot belang over de conventionele methode van het gebruik van sappen alleen voor inkapselen en potentieel levering van een stof. Zoals eerder vermeld, aminozuren worden al klinisch-geaccepteerd en het toevoegen van deze oplossingen aan SAP formuleringen verhoogt osmolariteit te verminderen hemolytische activiteit, zodanig dat intraveneuze injecties in klinische scenario's mogelijk zijn. We hebben ook geconstateerd dat ze sterk hydrofoob samengestelde oplosbaarheid in gevallen waarin sappen alleen onvoldoende is voor de oplosbaarheid17,18te verhogen. De meerdere verschillende combinaties van sappen en aminozuren betrokken zorgt voor uitbreiding naar een high-throughput methode naar scherm voor hydrofobe drug oplosbaarheid. Oplosbaarheid gegevens kan worden geanalyseerd in detail te onthullen trends; We hebben gevonden dat resultaten sorteren op formulering component (SAP of aminozuur) bevat een patroon waarschijnlijk uniek voor elk hydrofobe medicijn. Als voorbeeld verbeteren positief geladen aminozuren oplosbaarheid van curcumine (Figuur 1), overwegende dat onze eerdere studies hebben aangetoond dat negatief geladen aminozuren beter voor PP218waren. Deze trends kunnen helpen met het bepalen van de geschiktheid van bepaalde onderdelen voor oplossen drugs met soortgelijke chemische structuur. Bovendien, de eenvoud van onze oplosbaarheid scherm is zowel een voordeel en een beperking; Hoewel er gemakkelijk uit te voeren, zijn er meer technische en accurate manieren om experimenteel beoordelen de oplosbaarheid van een stof in de oplossing (bijv, spectroscopie of chromatografische methoden). De strategie van de screening die worden beschreven in dit protocol staat echter voor de snelle en efficiënte selectie van SAP-AA-combinaties die leiden de hoogste oplosbaarheid van de drug, en bijgevolg de hoogste potentiële biologische activiteit voor verdere analyse tot. Want er talrijke formuleringen zijn van verschillende combinaties van peptide, amino acid, aminozuur concentratie en co-solvent, (480 totale in onze vorige manuscript18) zelf te monteren, dit is een noodzakelijke stap voor vernauwing van te vinden van optimale componenten voor een bepaalde drug. Na het vinden van oplosbare drugs formuleringen, ze kunnen worden geëvalueerd voor oplosbaarheid door meer technische methoden en verder moeten worden gevalideerd in functionele testen, die biologische activiteit en veiligheid beoordelen. Deze functionele tests moeten worden afgestemd op het beoogde gebruik van de geformuleerde drug, zoals uiteengezet in onze manuscript PP2 formuleringen18optimaliseren. Uitbreiden van ons platform op andere hydrofobe verbindingen zal onthullen extra trends en mechanismen ter verbetering van de oplosbaarheid en helpen in engineering nieuwe sappen voor klinische formulering van specifieke hydrofobe verbindingen.

De toekomst van onze methode leugens in het potentiële pijplijn voor drug leveren, evenals haar vermogen om te worden geautomatiseerd. Er zijn vele stappen die betrekking hebben met een gewicht van poeders en verstrekking van vloeistoffen, die de belangrijkste beperking van de tijd factoren in het proces van de formulering. Hoewel het lijkt misschien een lange procedure wilt uitvoeren in de instellingen van het laboratorium, deze stappen kunnen gemakkelijk uitgevoerd met behulp van robotic apparaten. De methode heeft ook groot potentieel om te worden opgeschaald naar commerciële productie met het gebruik van geautomatiseerde schalen en dispensers om gelijktijdig de oplosbaarheid van veel hydrofobe drugs testen. Dit zou aanzienlijk versnellen de formulering en screening processen, terwijl het verhogen van de nauwkeurigheid en het verminderen van menselijke fouten. Dus onze drug formulering methode bestaande uit combinaties van de SAP-AA is een gegeneraliseerde platform voor oplosbaarheid en levering van hydrofobe verbindingen, en zou veel baat hebben bij high-throughput technologieën.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

De auteurs hebben niets te onthullen.

Acknowledgments

Dit werk wordt ondersteund door de Canadese instituten van gezondheidsonderzoek, exploitatiesubsidies voor MOP-42546 en MOP-119514.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
EAK16-I CanPeptide Inc. Custom peptide Sequence: AEAKAEAKAEAKAEAK, N-terminus acetylation and C-terminus amidation, >95% pure by HPLC
EAK16-II CanPeptide Inc. Custom peptide Sequence: AEAEAKAKAEAEAKAK, N-terminus acetylation and C-terminus amidation, >95% pure by HPLC
EAK16-IV CanPeptide Inc. Custom peptide Sequence: AEAEAEAEAKAKAKAK, N-terminus acetylation and C-terminus amidation, >95% pure by HPLC
EFK8-II CanPeptide Inc. Custom peptide Sequence: FEFEFKFK, N-terminus acetylation and C-terminus amidation, >95% pure by HPLC
A6KE CanPeptide Inc. Custom peptide Sequence: AAAAAAKE, N-terminus acetylation and C-terminus amidation, >95% pure by HPLC
P6KE CanPeptide Inc. Custom peptide Sequence: PPPPPPPKE, N-terminus acetylation and C-terminus amidation, >95% pure by HPLC
Alanine Sigma-Aldrich A7469-100G L-Alanine
Isoleucine Sigma-Aldrich I7403-100G L-Isoleucine
Leucine Sigma-Aldrich L8912-100G L-Leucine
Methionine Sigma-Aldrich M5308-100G L-Methionine
Proline Sigma-Aldrich P5607-100G L-Proline
Valine Sigma-Aldrich V0513-100G L-Valine
Phenylalanine Sigma-Aldrich P5482-100G L-Phenylalanine
Tryptophan Sigma-Aldrich T8941-100G L-Tryptophan
Tyrosine Sigma-Aldrich T8566-100G L-Tyrosine
Glycine Sigma-Aldrich G8790-100G L-Glycine
Asparagine Sigma-Aldrich A4159-100G L-Asparagine
Glutamine Sigma-Aldrich G8540-100G L-Glutamine
Serine Sigma-Aldrich A7219-100G L-Serine
Threonine Sigma-Aldrich T8441-100G L-Threonine
Histidine Sigma-Aldrich H6034-100G L-Histidine
Lysine Sigma-Aldrich L5501-100G L-Lysine
Arginine Sigma-Aldrich A8094-100G L-Arginine
Aspartic Acid Sigma-Aldrich A7219-100G L-Aspartic Acid
Glutamic Acid Sigma-Aldrich G8415-100G L-Glutamic Acid
Cysteine Sigma-Aldrich C7352-100G L-Cysteine
Dimethyl Sulfoxide Sigma-Aldrich D4540-500ML DMSO
Ethanol Sigma-Aldrich 277649-100ML Anhydrous
Curcumin Sigma-Aldrich 08511-10MG Hydrophobic drug, curcumin
Rottlerin EMD Millipore 557370-10MG Hydrophobic drug, rottlerin
PP2 Enzo  BML-EI297-0001 Hydrophobic drug, PP2
Scintillation Vials VWR 2650-66022-081 Borosilicate Glass, with Screw Cap, 20 mL. Vials for weighing peptide.
Falcon 50 mL Conical Centrifugation Tubes VWR 352070 Polypropylene, Sterile, 50 mL. For amino acid solutions.

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Holmes, T. C., de Lacalle, S., Su, X., Liu, G., Rich, A., Zhang, S. Extensive neurite outgrowth and active synapse formation on self-assembling peptide scaffolds. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 97 (12), 6728-6733 (2000).
  2. Davis, M. E., Motion, J. P. M., et al. Injectable self-assembling peptide nanofibers create intramyocardial microenvironments for endothelial cells. Circulation. 111 (4), 442-450 (2005).
  3. Matson, J. B., Stupp, S. I. Self-assembling peptide scaffolds for regenerative medicine. Chem. Commun. 48 (1), 26-33 (2012).
  4. Tatman, P. D., Muhonen, E. G., Wickers, S. T., Gee, A. O., Kim, E., Kim, D. Self-assembling peptides for stem cell and tissue engineering. Biomater. Sci. 4 (4), 543-554 (2016).
  5. Keyes-Baig, C., Duhamel, J., Fung, S. -Y., Bezaire, J., Chen, P. Self-assembling peptide as a potential carrier of hydrophobic compounds. J. Am. Chem. Soc. 126 (24), 7522-7532 (2004).
  6. Kumar, P., Pillay, V., Modi, G., Choonara, Y. E., du Toit, L. C., Naidoo, D. Self-assembling peptides: implications for patenting in drug delivery and tissue engineering. Recent Pat. Drug Deliv. Formul. 5 (1), 24-51 (2011).
  7. Wang, H., Yang, Z. Short-peptide-based molecular hydrogels: novel gelation strategies and applications for tissue engineering and drug delivery. Nanoscale. 4, 5259-5267 (2012).
  8. French, K. M., Somasuntharam, I., Davis, M. E. Self-assembling peptide-based delivery of therapeutics for myocardial infarction. Adv. Drug Deliv. Rev. 96, 40-53 (2016).
  9. Zhang, S., Holmes, T., Lockshin, C., Rich, A. Spontaneous assembly of a self-complementary oligopeptide to form a stable macroscopic membrane. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 90 (8), 3334-3338 (1993).
  10. Bowerman, C. J., Nilsson, B. L. Self-assembly of amphipathic β-sheet peptides: insights and applications. Biopolymers. 98 (3), 169-184 (2012).
  11. Amidon, G., Lennernäs, H., Shah, V., Crison, J. A theoretical basis for a biopharmaceutic drug classification: the correlation of in vitro drug product dissolution and in vivo bioavailability. Pharm. Res. 12 (3), 413-420 (1995).
  12. Shi, Y., Porter, W., Merdan, T., Li, L. C. Recent advances in intravenous delivery of poorly water-soluble compounds. Expert Opin. Drug Deliv. 6 (12), 1261-1282 (2009).
  13. Bawa, R., Fung, S. -Y., et al. Self-assembling peptide-based nanoparticles enhance cellular delivery of the hydrophobic anticancer drug ellipticine through caveolae-dependent endocytosis. Nanomedicine. 8 (5), 647-654 (2012).
  14. Liu, J., Zhang, L., Yang, Z., Zhao, X. Controlled release of paclitaxel from a self-assembling peptide hydrogel formed in situ and antitumor study in vitro. Int. J. Nanomed. 6, 2143-2153 (2011).
  15. Wu, Y., Sadatmousavi, P., Wang, R., Lu, S., Yuan, Y., Chen, P. Self-assembling peptide-based nanoparticles enhance anticancer effect of ellipticine in vitro and in vivo. Int. J. Nanomed. 7, 3221-3233 (2012).
  16. Fung, S. Y., Yang, H., et al. Self-Assembling Peptide as a Potential Carrier for Hydrophobic Anticancer Drug Ellipticine: Complexation, Release and In Vitro Delivery. Adv. Funct. Mater. 19 (1), 74-83 (2009).
  17. Fung, S. -Y., Oyaizu, T., et al. The potential of nanoscale combinations of self-assembling peptides and amino acids of the Src tyrosine kinase inhibitor in acute lung injury therapy. Biomaterials. 32 (16), 4000-4008 (2011).
  18. Pacheco, S., Kanou, T., et al. Formulation of hydrophobic therapeutics with self-assembling peptide and amino acid: A new platform for intravenous drug delivery. J. Control. Release. 239, 211-222 (2016).

Tags

Geneeskunde kwestie 127 biomaterialen intraveneuze drug delivery hydrofobe therapeutiek drug leveringsvoertuig high-throughput screening zelfassemblerende peptide aminozuur
Oplosbaarheid van hydrofobe bestanddelen in waterige oplossing met behulp van combinaties van het zelf monteren van Peptide en aminozuur
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Pacheco, S., Fung, S. Y., Liu, M.More

Pacheco, S., Fung, S. Y., Liu, M. Solubility of Hydrophobic Compounds in Aqueous Solution Using Combinations of Self-assembling Peptide and Amino Acid. J. Vis. Exp. (127), e56158, doi:10.3791/56158 (2017).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter