Extracción de muestras y cuantificación cromatográfica simultánea de doxorrubicina y mitomicina C siguiendo la combinación del fármaco en nanopartículas en ratones con tumores
Summary
Este protocolo describe un proceso analítico eficaz y práctico de la extracción de muestra y determinación simultánea de múltiples fármacos, doxorrubicina (DOX), mitomycin C (MMC) y un metabolito DOX cardio tóxico, doxorubicinol (DOXol), en lo biológico muestras de un modelo de tumor de mama preclínicos tratadas con nanopartículas formulaciones de combinación de fármacos sinérgicos.
Abstract
Quimioterapia de combinación se utiliza con frecuencia en la clínica para el tratamiento del cáncer; sin embargo, los efectos adversos asociados al tejido normal pueden limitar su beneficio terapéutico. Combinación de fármacos basados en nanopartículas se ha demostrado para mitigar los problemas planteados por la terapia de la combinación libre de drogas. Nuestros estudios previos han demostrado que la combinación de dos fármacos contra el cáncer, doxorrubicina (DOX) y mitomicina C (MMC), produce un efecto sinérgico contra ambos murino y células de cáncer de mama en vitro. DOX y MMC Co cargados de lípidos de polímero híbrido nanopartículas (DMPLN) omite varias bombas transportador de eflujo que confieren multirresistencia y demostraron mayor eficacia en modelos de tumores de mama. En comparación con las formas de solución convencional, tal eficacia superior de DMPLN fue atribuida a la farmacocinética sincronizada de DOX y MMC y biodisponibilidad intracelular creciente de drogas dentro de las células del tumor de nanocarrier PLN.
Para evaluar la farmacocinética y la bio-distribución de co administra DOX y MMC en solución libre y formas de nanopartículas, un método simple y eficiente Análisis de múltiples fármacos con alto rendimiento de fase inversa de la cromatografía líquida (HPLC) fue desarrollado. En contraste con métodos previamente divulgados que analizan individualmente DOX o MMC en el plasma, este nuevo método HPLC es capaz de cuantificar simultáneamente DOX, MMC y un metabolito importante de DOX cardio tóxico, doxorubicinol (DOXol), en diversas matrices biológicas ( por ejemplo, sangre, tumor de mama y el corazón). Una doble punta de prueba fluorescente y ultravioleta absorbente 4-methylumbelliferone (4-MU) se utilizó como estándar interno (I.S.) para la detección de un solo paso de múltiples análisis de drogas con longitudes de onda de detección diferentes. Este método fue aplicado con éxito para determinar la concentración de DOX y MMC por enfoques de solución y nanopartículas en sangre entera y tejidos varios en un modelo Murino ortotópico mama tumor. El método analítico que se presenta es una herramienta útil para el análisis clínico previo de entrega basados en nanopartículas de combinaciones de fármacos.
Introduction
La quimioterapia es una modalidad de tratamiento primario para muchos tipos de cáncer, pero a menudo se asocia con efectos adversos graves y eficacia limitada debido a la resistencia a los medicamentos y otros factores1,2,3. Para mejorar el resultado de la quimioterapia, se han aplicado regímenes de combinación de fármacos en la clínica basada en consideraciones tales como la no superposición de toxicidades, diferentes mecanismos de acción de los fármacos y drogas no-cross resistencia4,5 , 6. en los ensayos clínicos, una mejor tasa de respuesta del tumor a menudo se observó utilizando simultáneamente administra combinaciones de fármacos en comparación con un régimen de drogas secuencial entrega7,8. Sin embargo, debido a la bio-distribución óptima de droga libre formas, inyección simultánea de múltiples drogas puede causar toxicidad prominente tejido normal que compensa el efecto terapéutico9,10,11. Administración de fármacos basados en Nanocarrier ha demostrado para alterar la farmacocinética y la bio-distribución de medicamentos encapsulados, mejorar la acumulación orientada a tumor12,13,14. Como los revisados en nuestros últimos artículos, nanopartículas cargadas junto con combinaciones de fármacos sinérgicos han demostrado la capacidad para mitigar los problemas de combinaciones de medicamentos libre, debido a su controlada entrega Co temporal y espacial de múltiples drogas al tejido del tumor, permitiendo efectos sinérgicos de la droga contra el cáncer de células de4,15,16. Como resultado, han demostrado una eficacia terapéutica superior y baja toxicidad en ambos estudios preclínicos y clínicos4,17,18.
Nuestros en vitro estudios anteriores encontraron que la combinación de dos fármacos contra el cáncer, doxorrubicina (DOX) y mitomicina C (MMC), produce un efecto sinérgico contra varias líneas de células de cáncer de mama y, además, co carga DOX y MMC en lípidos de polímero híbrido nanopartículas (DMPLN) superaron varios resistente a múltiples fármacos asociados emanación bombas (por ejemplo, P-glicoproteína y proteína resistente al cáncer de mama)19,20,21. In vivo, DMPLN permitió entrega cooperación espacial y temporal de DOX y MMC a los sitios del tumor y mayor biodisponibilidad de los fármacos dentro de células de cáncer, como lo indica la moderación de la formación de los metabolitos DOX doxorubicinol (DOXol)22. Como resultado, el DMPLN mayor apoptosis de las células tumorales, inhibición del crecimiento tumoral y supervivencia prolongada host para libre combinación de DOX y MMC o liposomal DOX formulación22,23,24, 25.
Analizando la cantidad de drogas realizada conjuntamente por un nanocarrier es fundamental para el diseño de formulaciones de nanopartículas efectivas. Se han desarrollado muchos métodos para analizar el nivel de plasma de dosis únicas de DOX o MMC utilizando cromatografía líquida de alto rendimiento (HPLC) solo o en combinación con la espectrometría de masas (MS)26,27,28 , 29 , 30 , 31 , 32 , 33 , 34. sin embargo, estos métodos son a menudo lentos y poco práctico para la terapia de combinación ya que un gran número de muestras biológicas deben prepararse por separado para el análisis de múltiples fármacos (a veces incluidos los metabilitos de la droga). Además de la Unión a proteínas plasmáticas fuerte de DOX y MMC, células de sangre rojas también tienen una gran capacidad para enlazar y concentrar muchas drogas anticáncer35,36. Así, el análisis del plasma para DOX o MMC puede ofuscar concentraciones de la droga de sangre real. El presente trabajo (figura 1) describe un simple y sólido método de análisis de drogas múltiples mediante HPLC de fase inversa simultáneamente extraer y cuantificar DOX, MMC y el DOX metabolito doxorubicinol (DOXol) de sangre entera y tejidos varios ( por ejemplo, tumores). Se ha aplicado con éxito para determinar la farmacocinética y bio-distribución de DOX y MMC, así como la formación de DOXol después de la administración de fármacos vía libres soluciones o formas de nanopartículas (es decir, DMPLN y DOX liposomal) en un orthotopically implantar modelo de tumor de mama murino ratones después de intravenoso (i.v.) de inyección22.
Protocol
Representative Results
Discussion
En comparación con otros métodos cromatográficos que permitan la detección de especies de un solo medicamento a la vez, el presente Protocolo HPLC es capaz de cuantificar simultáneamente tres compuestos de la droga (DOX, MMC y DOXol) en la misma matriz biológica sin necesidad de cambiar la fase móvil. Este método de preparación y el análisis se ha aplicado con éxito para determinar la farmacocinética y bio-distribución de dos sistemas de entrega de medicamentos basados en nanopartículas (es decir, …
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Los autores reconocen agradecidos la donación de equipo de Ciencias naturales e Ingeniería de investigación (NSERC) Consejo de Canadá para HPLC, la subvención de funcionamiento del Instituto canadiense de investigación de la salud (CIHR) y canadiense de investigación de cáncer de mama (CBCR) Alianza a X.Y. Wu y la beca de la Universidad de Toronto para R.X. Zhang y Zhang T..
Materials
| Doxorubicin | Polymed Theraeutics | 111023 | Anticancer drug |
| Mitomycin C | Polymed Theraeutics | 060814 | Anticancer drug |
| Doxorubicinol (DOXol) | Toronto Research Chemicals | D558020 | Metabolite of DOX |
| 4-Methylumbelliferone sodium salt | Sigma-Aldrich | M1508 | Internal standard |
| Myristic Acid | Sigma-Aldrich | 544-63-8 | Materials for poly-lipid hybrid nanoparticles |
| Polyoxyethylene (100) Stearate | Spectrum | M1402 | Materials for poly-lipid hybrid nanoparticles |
| Polyoxyethylene (40) Stearate | Sigma-Aldrich | P3440 | Materials for poly-lipid hybrid nanoparticles |
| Pluronic F68 (PF68) | BASF Corp. | 9003-11-6 | Materials for poly-lipid hybrid nanoparticles |
| Ultrasonication (UP100H) | Hielscher, Ultrasound Technology | NA | Nanoparticle preparation |
| Water Bath (ISOTEMP 3016HS) | Fisher Scientific | NA | Nanoparticle preparation |
| Liposomal Doxorubicin (Caelyx) | Janssen | Purchased from the pharmacy Princess Margaret Hospital | Clinically-approved nanoparticle formulation |
| HPLC-graded Methanol | Caledon Chemicals | 6701-7-40 | HPLC mobile phase composition |
| HPLC-graded H2O | Caledon Chemicals | 8801-7-40 | HPLC mobile phase composition |
| HPLC-graded Acetonitrile | Caledon Chemicals | 1401-7-40 | HPLC mobile phase composition |
| Trifluoroacetic Acid | Sigma-Aldrich | 302031 | HPLC mobile phase composition |
| 0.45 μm Nylon Membrane Filter Paper | Whatman | WHA7404004 | HPLC mobile phase preparation |
| 1cc Plastic Syringes | Becton, Dickinson and Company | 2606-309659 | Treatment injection |
| 5cc Plastic Syringes | Becton, Dickinson and Company | 2608-309646 | Tissue collections |
| 30G 1/2 Needles | Becton, Dickinson and Company | 305106 | Treatment injection |
| 25G 5/8 Needles | Becton, Dickinson and Company | 305122 | Tissue collections |
| Sterile 0.9% Saline | Univeristy of Toronto House Brand | 1011 | Tissue perfusion |
| 13 ml Rounded-bottom conical tube | SARSTEDT | 62.515.006 | Prolyprolene, tissue homogenization |
| Alpha Minimum Essential Medium (MEM) | Gibco | 12571063 | Cell medium |
| 1 x Phosphate Buffer Saline | Gibco | 10010023 | Tissue homogenization |
| Triton X-100 | Sigma-Aldrich | X100-100 ML | Tissue homogenization |
| Formic acid | Caledon Chemicals | 1/5/3840 | Adjust pH for extraction solvent |
| Sodium heparin sprayed plastic tubes | Becton, Dickinson and Company | 367878 | Blood collection |
| Analytical Weigh Balance | Sartorius | CPA225D | NA |
| pH meters | Fisher Scientific | 13-637-671 | accumet BASIC |
| Vortex Mixter | Fisher Scientific | 02-215-365 | Vortexing samples at desired speed |
| 1.5 ml Microcentrifuge Tube | Fisherbrand | 2043-05408129 | Prolyprolene |
| Model 1000 homogenizer | Fisher Scientific | 08-451-672 | Tissue homogenization |
| Centrifuge 5702R | Eppendorf | 5702R | Extraction preparation |
| Heated Evaporator System | Glas-Col | NA | Sample reconstitution |
| HPLC Screw Thread Vials | DIKMA | 5320 | HPLC sample injection |
| HPLC Screw Caps with PTFE White Silicone Septa | DIKMA | 5325 | HPLC sample injection |
| HPLC Polypropylene Insert | Agilent Technologies | 5182-0549 | Maximum volume 250 μl, HPLC sample injection |
| Xbridge C18 Column | Waters Corporation | 186003117 | Drug analysis |
| Gradient pump | Waters Corporation | W600 | Drug analysis |
| Auto-sampler | Waters Corporation | W2707 | Drug analysis |
| Photodiode array detector | Waters Corporation | W2998 | Drug analysis |
| Multi λ fluoresence detector | Waters Corporation | W2475 | Drug analysis |
| EMPOWER 2 | Waters Corporation | NA | Data analysis software |
| Scientist | Micromath | NA | Pharmacokinetic analysis |
| Female Balb/c Mice | Jackson Laboratory | 001026 | In vivo |
| EMT6/WT Breast Cancer Cells | Provided by Dr. Ian Tannock; Ontario Cancer Institute | NA | In vivo |
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