Waiting
Login processing...

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

Medicine

Neuartige Methoden für intranasale Verabreichung unter Inhalation Anästhesie auszuwertende Nase zu Gehirn Drug Delivery

Published: November 14, 2018 doi: 10.3791/58485
* These authors contributed equally

Summary

Hier beschreiben wir zwei neuartige Methoden der stabile intranasale Verabreichung unter Inhalation Anästhesie mit minimaler körperlicher Belastung für die Versuchstiere. Wir beschreiben auch eine Methode zur quantitativen Bewertung der Droge-Verteilung-Spiegel im Gehirn über die Nase zu Gehirn Weg mit radioaktiven [14C]-Inulin als Modell Substrat von wasserlöslichen Makromolekülen.

Abstract

Intranasale Verabreichung wurde berichtet, um einen möglichen Weg für die Nase-zu-Gehirn-Lieferung von Therapeutika werden, die die Blut - Hirn-Schranke umgeht. Allerdings gab es einige Berichte über nicht nur die Quantitative Analyse, sondern auch die optimale Verwaltung Bedingungen und Dosierung Therapien für Untersuchungen von Nase zu Gehirn Lieferung. Die geringen Fortschritte in der Forschung auf Nase, Gehirn Weg Mechanismen mit Nagetieren stellt eine erhebliche Behinderung in Bezug auf die Gestaltung von Nase zu Gehirn-Delivery-Systeme für Kandidat Drogen.

Um einige Fortschritte in dieser Hinsicht zu gewinnen, haben wir entwickelt und evaluiert zwei neuartige Methoden der stabilen intranasale Verabreichung unter Inhalation Anästhesie für Versuchstiere. Wir beschreiben auch eine Methode für die Bewertung der Droge-Verteilung-Spiegel im Gehirn über die Nase zu Gehirn Weg mit Radio-Label [14C]-Inulin (Molekulargewicht: 5.000) als Modell Substrat von wasserlöslichen Makromolekülen.

Zunächst entwickelten wir eine Pipette-basierte intranasale Verabreichung-Protokoll unter Verwendung vorübergehend öffenbare Masken, die ermöglicht, zuverlässige Verabreichung an Tiere unter stabilen Anästhesie durchführen. Mit diesem System [14C]-Inulin an das Gehirn mit wenig experimentellen Fehler übermittelt werden konnten.

Wir haben anschließend eine intranasale Verabreichung Protokoll mit umgekehrter Kanülierung seitens der Atemwege durch die Speiseröhre, die entwickelt wurde, zur Minimierung der Auswirkungen von Mucociliary Clearance (MC) entwickelt. Diese Technik führte zu einer deutlich höheren [14C]-Inulin, die quantitativ in den Riechkolben, Großhirn und Medulla Oblongata, als die Pipette Methode entdeckt wurde. Dies scheint da Eigentumsvorbehalt der Wirkstofflösung in der Nasenhöhle durch aktive Administration über eine Spritzenpumpe in Richtung gegenüber der MC in der Nasenhöhle deutlich erhöht wurde.

Abschließend können die beiden Methoden der intranasale Verabreichung entwickelt in dieser Studie voraussichtlich sehr nützliche Techniken für die Bewertung der Pharmakokinetik bei Nagetieren. Die umgekehrte Kanülierung Methode könnte insbesondere für die Bewertung des vollen Potenzials von Nase zu Gehirn Lieferung von Wirkstoffkandidaten nützlich sein.

Introduction

Biopharmaka wie Peptide, Oligonukleotide und Antikörper werden als mögliche Anwendung als neuartiger Therapeutika für feuerfeste Zentralnervensystem Störungen haben, die derzeit keine kurative Therapie. Da die meisten Biopharmaka wasserlösliche Makromoleküle sind, ist Lieferung aus dem Blut in das Gehirn Über intravenöse oder orale Verabreichung jedoch extrem schwierig, da die Impedanz der Blut - Hirn-Schranke (BBB).

In den letzten Jahren wurde intranasale Verabreichung berichtet, einen möglichen Weg für die Nase-zu-Gehirn-Lieferung von Therapeutika, die die BBB1,2,3,4,5vermeidet. Allerdings gab es relativ wenige Berichte über die Quantitative Analyse von Nase zu Gehirn Weg Lieferung6. Darüber hinaus gab es praktisch keine Berichte über etablierte optimale Verwaltung Bedingungen und Dosierung Therapien, wie Lautstärke, Zeiten, Fristen und Geschwindigkeit, für Untersuchungen von Nase zu Gehirn Lieferung. Die genannten Mängel können aus folgenden Gründen zugeschrieben werden: (i) eine optimale Methode der intranasale Verabreichung für Mäuse muss noch festgelegt werden, und (Ii) intranasale Verwaltung durch pipettieren, die in der Regel verwendet wird, zeichnet sich in der Regel durch interindividuelle Unterschiede zwischen den Tieren aufgrund Mucociliary Clearance (MC), führt dabei häufig zu Unterschätzungen von Nase zu Gehirn Realerfüllung Potenzial eines bestimmten Medikaments.

Inhalation Anästhesie mit Isofluran (Einleitung: 4 %, Wartung: 2 %) mit einer Inhalation Maske für Nager erlangt hat weit verbreiteten Einsatz, mit dem Ziel der Verringerung oder Beseitigung der Schmerzen im Zusammenhang mit Operation an Versuchstieren durchgeführt. Die Verwendung von Masken macht es relativ einfach, typische Medikamentengabe bei Versuchstieren Narkose Einatmen über die subkutane, intraperitonealen und intravenösen Routen durchführen. Die Maske muss jedoch bei der intranasale Verabreichung von den Tieren für Medikamentengabe vorübergehend entfernt werden. Mit Wartung unter 2 % Isofluran, Tiere erwachen in der Regel rasch aus der Inhalation Narkose. Wenn die Verwaltung Volumen pro Dosis groß ist, könnte dadurch die Wirkstofflösung aus der Nasenhöhle in die Speiseröhre fließen, und daher eine einzelne große Dosis müssen möglicherweise in mehrere kleinere Dosen für intranasale Verabreichung an kleine zerlegt werden Tiere. Wie intranasale Verabreichung Maske entfernen für wiederholte Anwendung und ausreichend Zeit für die nachhaltige Nasenhöhle Lieferung erfordert, gibt es eine hohe Wahrscheinlichkeit, die Mäuse bei der Verwaltung aus der Narkose erwachen würde. Dies macht es sehr schwierig, intranasale Verabreichung unter Narkose stabil durchzuführen und wahrscheinlich trägt zu der beobachteten interindividuelle Variation von Nase zu Gehirn Lieferung unter Nagetieren.

In dieser Studie entwickelten wir daher zwei neuartige Methoden der stabilen intranasale Verabreichung unter Inhalation Anästhesie, die minimalen körperliche Belastung auf Versuchstiere zu verhängen. Für die erste Methode benutzten wir eine vorübergehend öffenbare Maske, die intranasale Verabreichung während der Inhalation Anästhesie ermöglicht. Die öffenbare Teil der Maske enthält einen Silikon-Stecker, der nach Verwaltung Timing verwendet werden kann, um stabile intranasale Verabreichung mit einer Pipette zu erleichtern. Für die zweite Methode eine Kanüle wurde operativ eingefügt, um vom Ösophagus in die Nasenhöhle gelangen und eine Spritzenpumpe wurde dann dazu befestigt, so dass die Wirkstofflösung direkt und zuverlässig in die Nasenhöhle unter stabilen Inhalation zugestellt werden konnte Anästhesie. Diese Methode kann die Abgabe von Medikamenten in das Gehirn über die Nase zu Gehirn-Route verbessern, weil erheblich minimieren die Auswirkungen von MC, Droge retentively in der Nasenhöhle verbessert werden würde. Darüber hinaus beschreiben wir eine Methode zur Bewertung der Droge Verteilerebenen (% der injizierten Dosis/g Gehirn) im Gehirn mit Radio-Label [14C] quantitativ-Inulin [Molekulargewicht (MW): 5.000] als Modell Substrat von wasserlöslichen Makromoleküle.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Dieses Tiere-Studie (#AP17P004) erfolgte gemäß den Richtlinien durch die Nihon Universität Animal Care and Use Committee (Tokio, Japan) genehmigt. Diese Studie (#17-0001) wurde von Radioisotopen-Zentrum der School of Pharmacy an der Nihon Universität zugelassen.

(1) für intranasale Verabreichung unter Inhalation Anästhesie verwendeten Tiere

  1. Haus der experimentellen Mäuse in Edelstahl-Käfigen unter einem 12 h hell/dunkel-Zyklus (Licht auf 08:00 – 20:00), mit kontrollierter Temperatur auf 23 ± 1 ° C, Luftfeuchtigkeit von 50 % ± 10 %, und Ad Libitum Zugang zu Nahrung und Wasser gehalten.
  2. Vor dem Experimentieren betäuben Sie die Mäuse durch Einatmen von 2 % Isofluran, folgende Einleitung in einer Konzentration von 4 %. Bestätigen Sie das erforderliche Maß an Anesthetization durch das Verschwinden der Oberfläche aufrichtenden gesucht.

2. Zubereitung der Verwaltung

  1. Bereiten Sie eine Lösung von [14C]-Inulin (50 μM, 0,5 μCi/mL per Mausklick) in Phosphat-gepufferte Kochsalzlösung verdünnen und bei 4 ° C bis zur Verwendung aufbewahren.

(3) intranasale Verwaltungen für Mäuse

  1. Mikropipette Methode mit einer vorübergehend öffenbare Inhalationsmaske (Abbildung 1()
    Hinweis: Diese Technik ist eine Modifikation des Protokolls intranasale Verabreichung mit einer Mikropipette festgelegten Frey Et al. 3
    1. Beheben Sie Mäuse in Rückenlage auf einer Pinnwand durch Abkleben ihre Glieder unter Inhalation Betäubung mit 2 % Isofluran (Abbildung 1A).
    2. Verabreichen Sie einem Gesamtvolumen von 25 μl Lösung in 30 s Abständen über 1-2 μL Dosen alternativ in die linke und Rechte Nase verabreicht, während die Mäuse unter Inhalation Anästhesie (Abbildung 1 b und C) befestigt sind an jeder Maus.
    3. Hinweis: Abfall betäubende Gas durch aktive Beförderungsmittel (Rauch Haube, harte Abluft Biosafety Kabinett, Vakuum, etc.) aufgeräumt ist, wenn die Maske geöffnet wird und durch passive Maßnahmen (Narkose Abgas Kanister) in geschlossenem
  2. Reverse Kanülierung m ethode seitens der Atemwege durch die Speiseröhre (Abbildung 2( )
    Hinweis: Diese Technik ist eine Modifikation des Protokolls intranasale Absorption für Ratten festgelegten Hirai Et al. 7
    1. Mäuse in Rückenlage auf einer Pinnwand durch Abkleben ihre Glieder mit 2 % Isofluran Inhalation Narkose zu beheben.
    2. Haare im Nacken ist rasiert und desinfiziert über Betadine oder Chlorhexidin Anwendung, gefolgt von einer Alkohol spülen.
    3. Setzen Sie die Luftröhre und die Speiseröhre durch den Ausbau der Haut unterhalb der Kehle mit der Pinzette nach einen kleinen Einschnitt (1,5 cm) mit einer Schere.
    4. Machen Sie einen Einschnitt (1 mm) in die Luftröhre mit einer Schere.
    5. Legen Sie eine Kanüle (Innendurchmesser: 0,58 mm, Außendurchmesser: 0,965 mm) auf eine Länge von 1,2 cm und befestigen Sie das entgegengesetzte Ende der Kanüle an der Innenseite der die Inhalationsmaske.
    6. Einen Einschnitt (1 mm) in der Speiseröhre mit einer Schere machen, legen Sie eine Kanüle (Innendurchmesser: 0,28 mm, Außendurchmesser: 0,61 mm) auf eine Länge von 1,4 cm auf den hinteren Teil der Nasenhöhle, und verbinden (Abb. 2A und B).
      Hinweis: Prozeduren 3.2.2 bis 3.2.4 wurden unter eine stereoskopische Mikroskop bei × 10 Vergrößerung durchgeführt.
    7. Legen Sie eine Nadel (27 × 1/2) auf eine 1-mL-Spritze mit einer Lösung gefüllt und an eine programmierbare Mikro-Spritzenpumpe anschließen.
    8. Verbinden Sie über Nadel an der Kanüle, die in die Speiseröhre bei 3.2.5 (Abbildung 2) eingelegt hatte.
    9. Verwalten von einem Gesamtvolumen von 25 μL [14C]-Inulin-Lösung mit einer konstanten Rate (5 μl/min) (Abbildung 2 und 2D).

4. quantitative Experiment mit Radio-Label wasserlösliche Makromoleküle ([14C]-Inulin)

  1. Enthaupten Sie die experimentellen Mäuse unter Narkose und öffnen Sie ihre Schädel, mit einer Schere und von der Seite der Medulla Oblongata, während kümmert sich nicht um das Gehirn zu schädigen.
  2. Extrahieren Sie sorgfältig das ganze Gehirn durch schöpfen mit einem Mikro-Spatel vom Schädel.
  3. Ort ein Filterpapier befeuchtet mit Kochsalzlösung auf eine Petrischale, die auf dem Eis gespeichert ist.
  4. Legen Sie die extrahierten Gehirne auf feuchtes Filterpapier.
  5. Wischen Sie Blut haften an der Oberfläche des Gehirns mit einem Wattestäbchen, befeuchtet mit Kochsalzlösung, den Einfluss von [14C] mindestens zu beseitigen-Inulin im Blut auf der Oberfläche des Gehirns.
  6. Sezieren Gehirne schnell, und in drei Teile unterteilen: den Riechkolben, Großhirn und Medulla Oblongata (einschließlich der Pons).
  7. Legen Sie Gehirn Proben in Gewebe Lösungsvermittler bei 50 ° C für 1 h.
  8. Das Gehirn Proben 10 μL der liquid funkeln cocktail hinzugefügt werden.
  9. Übertragen Sie eine 25 μL Aliquot der Verwaltung-Lösung im Funkeln cocktail zu einem Funkeln Fläschchen zu bestimmen, die Radioaktivität der angewandte Lösung aufgelöst.
  10. Messen der Zerfall pro Minute [14C] Radioaktivität in der Gehirn-Probe ([14C] XGehirn) und die angewandte Lösung ([14C] XIN Dosis) in ein flüssiges Szintillationszähler ausgestattet mit einer geeigneten Crossover-Korrektur für 3H und 14C.

(5) Datenanalyse

  1. Berechnen Sie die Droge Verteilerebenen (%) für die injizierte Dosis (ID %) unter Verwendung der folgenden Gleichung:
    ID % ⁄g Gehirn = ([14C] XGehirn/ [14C] XDosis) × 100,
    wo XGehirn (Dpm/g Gehirn) ist der Betrag von [14C] - Inulin gemessen im Hirngewebe und XIN Dosis (Dpm/25 μl-Lösung) ist die Konzentration von [14C] - Inulin in der Lösung für intranasale Verabreichung verwendet.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Abbildung 3 zeigt die [14C]-Inulin Ebenen (ID % ⁄g Gehirn) in den Riechkolben (A), Großhirn (B) und Medulla Oblongata (C) erhalten mit den beiden Arten der intranasale Verabreichung in der vorliegenden Studie bewertet. Intranasale Verabreichung mit der Pipette Methode aktiviert [14C]-Inulin in das Gehirn mit Hilfe von öffenbare Inhalation Masken (Abbildung 1). Unter Inhalation Anästhesie offenbart die quantitativen Ergebnisse keine experimentellen interindividuelle Unterschiede zwischen den untersuchten Tiere, angedeutet durch die niedrigen Standardfehler. Wenn die Speiseröhre rückwärts Kanüle Nasenhöhle Verwaltung Methode verwendet wurde, [14C] verwalten - Inhalation Narkose (Abbildung 2), deutlich höhere [14C] Inulin - Inulin in den Riechkolben (beobachtet wurden ( Abbildung 3A), Großhirn (Abb. 3 b) und Medulla Oblongata (Abbildung 3), als mit der Pipette-Methode. Darüber hinaus innerhalb des Gehirns, höhere [14C]-Inulin Ebenen erkannt wurden, in den Riechkolben und Medulla Oblongata, die prominent in der Nase-zu-Gehirn Weg, als an das Großhirn beteiligt sind.

Figure 1
Abbildung 1: intranasale Verabreichung mit einer Mikropipette in Verbindung mit einem vorübergehend öffenbare Inhalationsmaske. Fotos, auf denen eine feste Maus (A) mit einer geschlossenen Maske vor der Administration, und close-up (B) und (C) gesamte Ansichten der geöffneten Maske während der intranasale Verabreichung mit einer Pipette. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Figure 2
Abbildung 2: intranasale Verabreichung durch umgekehrte Kanülierung seitens der Atemwege durch die Speiseröhre über eine Spritzenpumpe. Fotos, auf denen (A) OP-Bereich, (B) close-up und (C) gesamte Ansichten und (D) Schema einer festen Maus nach zwei Arten der Kanüle in die Speiseröhre und die Luftröhre eingelegt und verbunden mit einer Mikro-Spritze in eine Inhalationsmaske. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Figure 3
Abbildung 3: Vergleich von [14C]-Inulin Ebenen in den Riechkolben (A), Großhirn (B) und Medulla Oblongata (C) folgende zwei Arten der intranasale Verabreichung. IN A und IN B zeigen die Mikropipette Methode (Abbildung 1) und reverse Kanülierung Methode (Abbildung 2) für intranasale Verabreichung. Mit jeder Methode, ein Gesamtvolumen von 25 μL [14C]-Inulin (50 μM, 0,5 μCi/mL) verabreicht wurde. 5 μl/min lag die Verwaltung IN B. Jede Spalte entspricht dem Mittelwert ± S.E (n = 4). p < 0,01 (der Student t-test) Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Die Nase-zu-Gehirn-Abgabe von Medikamenten wird voraussichtlich eine ausgeprägte Wirkung auf Erkrankungen des zentralen Nervensystems haben, weil dieser Weg eine direkte Transportroute darstellt, die die BBB umgeht. Datum8wurden drei verschiedene Nase zu Gehirn Wege beschrieben. Der erste ist der Riechnerv Weg, die von der olfaktorischen Schleimhaut in der Nasenschleimhaut auf Vorderhirn über den Riechnerv übergeht. Die zweite ist den Trigeminus-Weg von der respiratorischen Schleimhaut in der Nasenschleimhaut auf den Hirnstamm in das Hinterhirn über den Trigeminus übergeht. Der dritte ist der CSF-Weg, die das Gehirn über die CSF verteilt ist. Die Nase-zu-Gehirn Weg zieht beträchtliche Aufmerksamkeit in Bezug auf die Verwaltung der hydrophile Makromoleküle, die in der Regel durch die BBB und als Mittel zur Bereitstellung von Biopharmaka für das zentrale Nervensystem8, behindert werden 9 , 10 , 11 , 12. jedoch einige frühere Studien haben klar beschrieben Methoden der intranasale Verabreichung für Kleintiere um die Abgabe von Medikamenten der Kandidat über die Nase zu Gehirn Weg zu überprüfen. Dementsprechend gab es sehr langsame Fortschritte in der Forschung im Zusammenhang mit Nase zu Gehirn Medikament Bereitstellungsmechanismen mit kleinen Tieren, die eine erhebliche Behinderung in Bezug auf die Gestaltung von Nase zu Gehirn-Delivery-Systeme für Kandidat Drogen darstellt. Daher haben wir in dieser Studie zwei Protokolle für intranasale Verabreichung unter Inhalation Anästhesie, die Verteilung der verschiedenen Kandidaten Drogen wie Biopharmaka, zu untersuchen, die auf Erkrankungen des zentralen Nervensystems entwickelt. Wir beschrieben auch eine Methode, die für quantitative Auswertung verwendet werden kann.

Die Methode der intranasale Verabreichung von Pipette mit vorübergehend öffenbare Inhalation Masken entwickelte sich in dieser Studie macht es möglich, zuverlässige Verwaltung mit Tieren in einem Zustand der stabilen Anästhesie ohne Erwachen, da die Masken nicht zu werden entfernt (Abbildung 1). Mit dieser Technik haben wir die Lieferung von einem wasserlöslichen Makromolekül (Inulin; MW: 5.000) an das Gehirn. Da Inulin die BBB nicht eindringt, kann es als Marker für die intravasale Volumespeicherplatz (ca. 10-15 μl/g Gehirn) in der Ratte Gehirn13verwendet werden. Wir erhalten gute quantitative Ergebnisse mit wenig experimentellen Fehler. Das Niveau von [14C]-Inulin im Gehirn war deutlich nach intranasale Verabreichung als nach der intravenösen Verabreichung (Daten nicht gezeigt). Dementsprechend haben wir eingerichtet, dass diese Technik einen geeigneter Ansatz für intranasale Verabreichung, die es, herkömmliche Verwaltung mit einer Pipette darstellt ermöglicht, während die Probanden unter Inhalation Anästhesie (Abbildung 2) bleiben. Inhalation Anästhesie könnte Auswirkungen auf die Nasenschleimhaut epithelialen und infolgedessen erhöhen die Durchlässigkeit durch das nasale Epithel. Weitere Studien sind erforderlich, Gehirn-Lieferung mit der umgekehrten Kanülierung Methode unter Inhalation Anästhesie, im Vergleich zu herkömmlichen Anästhesie wie intraperitoneal Verwaltung zu charakterisieren.

Wir untersuchten anschließend Administration über reverse Kanülierung seitens der Atemwege durch die Speiseröhre, die entwickelt wurde, um die Auswirkungen der MC zu minimieren. Bei Ratten, Hirai Methode erfordert Chirurgie die Speiseröhre zu schließen und dann auf verwalten vom Eingang an der Nase, den MC-Effekt zu minimieren. Bei Mäusen es ist körperlich schwer auszuführenden Kanülierung vom Eingang der Nase und intranasale Verabreichung verursachen Niesen. Unsere reverse Kanülierung Methode verbindet die Kanüle direkt in die Nasenhöhle vom Ösophagus, eine Mikro-Spritzenpumpe, die was den Vorteil hat, dass es möglich ist zu schließen, die Speiseröhre und die Atemwege durch eine Operation und gleichzeitig ausführen intranasale eingefügt Verwaltung. Anpassung der Mikro-Spritzenpumpe erleichtert die Administration mit präzisen Dosierung Preise und Mengen. Mit dieser Technik, verzeichneten wir deutlich höhere Ebenen der verabreichten hydrophile Makromoleküle im Riechkolben, Großhirn und Medulla Oblongata Mäuse als bei der Verwendung der Pipette-Methode (Abbildung 3). Dies scheint zu sein, weil mit intranasale Verabreichung mit einer Pipette, die Lösung im Einklang mit Spontanatmung, passiv verwaltet wird, so dass die Lösung dazu neigt, in Richtung der Luftröhre und Speiseröhre durch MC beseitigt werden. Im Gegensatz dazu wird mit Verwaltung in die Nasenhöhle durch ein Speiseröhrenkrebs reverse Kanüle, die Lösung verwaltet aktiv über eine Spritzenpumpe in die Nasenhöhle. Es scheint, dass dieser Ansatz im Wesentlichen die Beibehaltung der Medikamentenlösung in der Nasenhöhle, führt zu einer höheren Verteilung im Gehirn erhöht. Darüber hinaus erkannt wir höhere Ebenen der verabreichten Lösung in den Riechkolben und Medulla Oblongata, die prominent in der Nase-zu-Gehirn Weg, als an das Großhirn beteiligt sind. Dementsprechend haben wir gezeigt, dass die Verwaltung in die Nasenhöhle durch ein Speiseröhrenkrebs reverse Kanüle ist eine praktikable Methode zur Bewertung des vollen Potenzials der Nase-zu-Gehirn-Lieferung von Wirkstoffkandidaten.

Abschließend können die beiden Methoden der intranasale Verabreichung, die wir in dieser Studie entwickelten voraussichtlich sehr nützliche Techniken für die Bewertung der Pharmakokinetik bei Kleintieren über die Nase zu Gehirn Weg sein.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Die Autoren haben nichts preisgeben.

Acknowledgments

Diese Studie wurde zum Teil durch die Private Universität Branding Forschungsprojekt von MEXT unterstützt; eine Beihilfe für wissenschaftliche Research (C) (17 K 08249 [, t.k. und T.S.]) von der Japan Society for the Promotion of Science (JSPS); ein Zuschuss für die kooperative Forschung aus der Hamaguchi Foundation for Advancement of Biochemistry [zu T.S] und der Takeda Science Foundation [TK]. Wir danken Herrn Yuya Nito und Frau Akiko Asami für ihre wertvolle technische Hilfe bei der Durchführung der Experimente.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
ddY mouse Japan SLC, Inc. Male, 4-6 weeks, 20-30 g
Isoflurane Pfizer v002139
Isoflurane setup SHINANO manufacturing CO. LTD. SN-487-OTAir, SN-489-4
Isoflurane mask SHINANO manufacturing CO. LTD. For small rodents
Isoflurane mask (openable type) SHINANO manufacturing CO. LTD. Special orders
Anesthesia Box SHINANO manufacturing CO. LTD. SN-487-85-02
Animal experiments scissors-1 NATSUME SEISAKUSHO CO., LTD. B-27H
Animal experiments scissors-2 NATSUME SEISAKUSHO CO., LTD. B-13H
Tweezers-1 FINE SCIENCE TOOLS Inc. 11272-30 Dumont #7 Dumoxel
Tweezers-2 NATSUME SEISAKUSHO CO., LTD. A-12-1
Cannula tube (PE-50) Becton, Dickinson and Company. 5069773 I.D.: 0.58 mm, O.D.: 0.965 mm
Cannula tube (SP-10) NATSUME SEISAKUSHO CO., LTD. KN-392 I.D.: 0.28 mm, O.D.: 0.61 mm
Shaver MARUKAN, LTD. DC-381
Stereoscopic microscope Olympus Corporation SZ61
Needle 27G 1/2 in 13 mm TERUMO CORPORATION NN-2738R
1 mL syringe TERUMO CORPORATION SS-01T
Syringe pump Neuro science NE-1000
Cellulose membrane Toyo Roshi Kaisya, Ltd. 00011090
Micro spatula Shimizu Akira Inc. 91-0088
Micropipette (0.5-10 uL) Eppendorf AG Z368083
Pipette chip Eppendorf AG 0030 000.811
Tape TimeMed Labeling System, Inc. T-534-R For fixing mouse
[14C]-Inulin American Radiolabeled Chemicals Inc. ARC0124A 0.1 mCi/mL
EtOH Wako Pure Chemical Industries, Ltd. 054-00461
Liquid scintillation counter Perkin Elmer Life and Analytical Sciences, Inc Tri-Carb 4810TR

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Sakane, T., Yamashita, S., Yata, N., Sezaki, H. Transnasal delivery of 5-fluorouracil to the brain in the rat. Journal of Drug Targeting. 7 (3), 233-240 (1999).
  2. Illum, L. Transport of drugs from the nasal cavity to the central nervous system. European Journal of Pharmaceutical Science. 11 (1), 1-18 (2000).
  3. Hanson, L. R., Frey, W. H. 2nd Intranasal delivery bypasses the blood-brain barrier to target therapeutic agents to the central nervous system and treat neurodegenerative disease. BMC Neuroscience. 9 (Suppl 3), S5 (2008).
  4. Chapman, C. D., et al. Intranasal treatment of central nervous system dysfunction in humans. Pharmaceutical Research. 30 (10), 2475-2484 (2012).
  5. Kanazawa, T. Development of non-invasive drug delivery system to the brain for brain diseases therapy. Yakugaku-Zasshi. 138 (4), 443-450 (2018).
  6. Kozlovskaya, L., Abou-Kaoud, M., Stepensky, D. Quantitative analysis of drug delivery to the brain via nasal route. Journal of Controlled Release. 189, 133-140 (2014).
  7. Hirai, S., Yashiki, T., Matsuzawa, T., Mima, H. Absorption of drugs from the nasal mucosa of rat. International Journal of Pharmaceutics. 7 (4), 317-325 (1981).
  8. Lochhead, J. J., Thorne, R. G. Intranasal delivery of biologics to the central nervous system. Advances in Drug Delivery Reviews. 64 (7), 614-628 (2011).
  9. Lalatsa, A., Schatzlein, A. G., Stepensky, D. Strategies to deliver peptide drugs to the brain. Molecular Pharmaceutics. 11 (4), 1081-1093 (2014).
  10. Kanazawa, T. Brain delivery of small interfering ribonucleic acid and drugs through intranasal administration with nano-sized polymer micelles. Medical Devices. 8, 57-64 (2015).
  11. Kanazawa, T., et al. Enhancement of nose-to-brain delivery of hydrophilic macromolecules with stearate- or polyethylene glycol-modified arginine-rich peptide. International Journal of Pharmacology. 530 (1-2), 195-200 (2017).
  12. Kamei, N., et al. Effect of an enhanced nose-to-brain delivery of insulin on mild and progressive memory loss in the senescence-accelerated mouse. Molecular Pharmaceutics. 14 (3), 916-927 (2017).
  13. Suzuki, T., Oshimi, M., Tomono, K., Hanano, M., Watanabe, J. Investigation of transport mechanism of pentazocine across the blood-brain barrier using the in situ rat brain perfusion technique. Journal of Pharmaceutical Science. 91 (11), 2346-2353 (2002).

Tags

Medizin Ausgabe 141 Nase-zu-Gehirn intranasale Verabreichung Gehirn Verteilung hydrophilen Makromolekül Inhalation Anästhesie quantitative Auswertung
Neuartige Methoden für intranasale Verabreichung unter Inhalation Anästhesie auszuwertende Nase zu Gehirn Drug Delivery
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Kanazawa, T., Fukuda, M., Suzuki,More

Kanazawa, T., Fukuda, M., Suzuki, N., Suzuki, T. Novel Methods for Intranasal Administration Under Inhalation Anesthesia to Evaluate Nose-to-Brain Drug Delivery. J. Vis. Exp. (141), e58485, doi:10.3791/58485 (2018).

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