Absorción de nuevas nanopartículas recubiertas de lípidos que contienen Falcarindiol por células madre mesenquimales humanas
Summary
Este artículo describe la encapsulación de falcarindiol en revestimiento lípido 74 nm nanopartículas. La absorción celular de las nanopartículas por las células de vástago humanas en gotitas del lípido es supervisada por la proyección de imagen confocal y fluorescente. Nanopartículas se fabrican por el método de la inyección rápida de cambio de disolvente, y su tamaño se mide con la técnica de dispersión de luz dinámica.
Abstract
Las nanopartículas son el foco de un creciente interés en sistemas de entrega de medicamentos para la terapia del cáncer. Nanopartículas recubiertas de lípidos están inspiradas en la estructura y tamaño de lipoproteínas de baja densidad (LDLs) porque las células cancerosas tienen una mayor necesidad de colesterol proliferar, y esto ha sido explotado como un mecanismo para la entrega de medicamentos contra el cáncer para cáncer células. Por otra parte, dependiendo de la química de la droga, encapsulando la droga puede ser ventajoso para evitar la degradación de la droga durante la circulación en vivo. Por lo tanto, en este estudio, este diseño se utiliza para fabricar nanopartículas recubiertas de lípidos de la droga anticáncer falcarindiol, proporcionando un potencial nuevo sistema de falcarindiol para estabilizar su estructura química contra la degradación y mejorar su absorción por los tumores. Falcarindiol nanopartículas, con una monocapa de fosfolípidos y colesterol encapsulando la base droga purificada de la partícula, fueron diseñadas. El recubrimiento de la monocapa de lípidos consiste en 1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (DSPC), colesterol (col) y 1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine-N-[methoxy(polyethylene glycol)-2000] (DSPE PEG 2000) junto con el fluorescente etiqueta de DiI (relaciones molares de 43:50:5:2). Las nanopartículas son fabricadas mediante el método de la inyección rápida, que es una técnica rápida y sencilla para precipitar las nanopartículas por buen solvente para intercambio anti-solvente. Consiste en una inyección rápida de una solución de etanol que contiene los componentes de nanopartículas en una fase acuosa. El tamaño de las nanopartículas fluorescentes se mide con dispersión ligera dinámica (DLS) en 74,1 ± 6.7 nm. La absorción de las nanopartículas se prueba en humanos las células madre mesenquimales (hMSCs) y reflejada usando fluorescencia y microscopía confocal. La absorción de las nanopartículas se observa en hMSCs, sugiriendo la posibilidad de que un fármaco estable entrega sistema de falcarindiol.
Introduction
Las nanopartículas recubiertas de lípidos están viendo un mayor interés en cuanto a su función como sistemas de entrega de fármacos para el cáncer la terapia1. Tipos de cáncer tienen una reprogramación metabólica de lípidos alterado2 y una necesidad creciente de colesterol proliferar3. Que sobreexpresan LDLs1 y toman en LDLs más que las células normales, en la medida en que cuenta de LDL de un paciente de cáncer incluso puede bajar4. Captación de LDL promueve fenotipos agresivos5 dando por resultado la proliferación e invasión en cáncer de mama6. Una abundancia de receptores de LDL (LDLRs) es un indicador pronóstico de potencial metastásico7. Inspirado por el LDL y su absorción por las células de cáncer, una nueva estrategia ha sido llamada: hacer la droga como alimento del cáncer8. Así, estos nuevas nanopartículas droga entrega diseños8,9,10 se han inspirado en el diseño base y estabilizado de lípido de las LDLs natural11 como un mecanismo para la entrega de medicamentos contra el cáncer a las células cancerosas. Este pasivo a sistema soporta encapsulamiento de, especialmente, fármacos hidrofóbicos, que generalmente se dan en forma de dosificación oral pero proporcionan sólo una pequeña cantidad de la droga a la circulación sanguínea, limitando así su eficacia esperada12. Que con los liposomas stealth13, una capa de polietilenglicol (PEG) ayuda a reducir cualquier respuesta inmunológica y extiende la circulación en el torrente sanguíneo para la absorción óptima del tumor por la supuesta mayor penetración y efecto de retención (EPR) 14 , 15. sin embargo, además de, en algunos casos, la inestabilidad en la circulación y distribución indeseable en el sistema16, algunos obstáculos siguen siendo sin resolver, como cómo y en qué medida dichas nanopartículas se toman en las células y lo que es su destino intracelular. Es aquí que este trabajo aborda la incorporación de nanopartículas de un medicamento contra el cáncer hidrofóbico falcarindiol, usando confocal y epifluorescencia técnicas de imagen.
El objetivo del estudio es fabricar nanopartículas recubiertas de lípidos de falcarindiol y estudiar su absorción intracelular de hMSCs. De tal modo, potencialmente estabilizar su administración, superar los retos asociados con la entrega y mejora la biodisponibilidad. Así la evaluación de un nuevo sistema de entrega de este medicamento contra el cáncer. Previamente, falcarindiol ha sido administrados oral a través de una alta concentración purificada falcarindiol como un suplemento de alimentos17. Sin embargo, hay necesidad de un enfoque más estructurado ofrecer esta droga prometedora. Por lo tanto, falcarindiol nanopartículas, fosfolípidos y colesterol encapsulando monocapa con la droga purificada que constituye el núcleo de la partícula, fueron diseñadas. El método de inyección rápida del solvente cambiando, recientemente desarrollado por Needham et al. 8, se utiliza en este estudio para encapsular el falcarindiol polyacetylene.
El método se ha utilizado anteriormente para la fabricación de nanopartículas lipídicas para encapsular diagnóstico proyección de imagen agentes18,19, así como probar drogas (orlistat, estearato de Niclosamida) y moléculas (triolein)27 8 ,27,28. Es una técnica relativamente sencilla cuando se lleva a cabo con las moléculas del derecho. Forma partículas de combinar, en el límite de su carga crítica (~ 20 nm de diámetro) de altamente insolubles hidrofóbicos solutos disueltos en un disolvente polar. El intercambio de solvente es logrado por una rápida inyección de la solución orgánica en exceso de antisolvent (generalmente, una fase acuosa en un 1:9 orgánica: cociente del volumen acuoso)20,21.
El diseño compositivo de las nanopartículas dan lugar a múltiples ventajas. Los componentes de DSPC:Chol proporcionan una monocapa muy apretada, casi impermeable, biocompatible y biodegradable. La clavija proporciona una interfaz sterically estabilizador que actúa como un escudo de opsonización por el sistema inmunológico, frenar cualquier absorción por el sistema reticuloendotelial (hígado y bazo) y protección contra el sistema de fagocitos mononucleares, evitando sus retención y degradación por el sistema inmune y por lo tanto, aumenta su circulación en sangre22medio tiempo. Esto permite que las partículas que circulan hasta que extravasate en sitios enfermos, tales como tumores, donde el sistema vascular está agujereado, permitiendo el efecto EPR dar lugar a acumulación pasiva de las partículas. Además, la capa de lípidos permite un mejor control sobre el tamaño de las nanopartículas cinéticamente atrapando el núcleo en su núcleo fundamental dimensión27,28. Los lípidos inducen varias propiedades de superficie (incluyendo el péptido a, que aún no estaba disponible para este proyecto), un núcleo de fármaco puro y una baja polidispersidad22,27,28. El método utilizado para el análisis granulométrico es DLS, una técnica que permite a los investigadores medir el tamaño de un gran número de partículas al mismo tiempo. Sin embargo, este método puede sesgar las mediciones a los tamaños más grandes, si las nanopartículas no son generación23. Este problema es evaluado con la capa de lípidos así. Más detalles de estos diseños fundamentales y la cuantificación de todas las características se dan en otras publicaciones27,28.
La droga encapsulada en las nanopartículas es falcarindiol, un polyacetylene dietético encontrado en las plantas de la familia Apiaceae. Es un metabolito secundario alifático C17poliacetilenos del tipo de que se ha encontrado para mostrar efectos de promoción de la salud, incluyendo actividad antiinflamatoria, efectos antibacterianos y citotoxicidad contra una amplia gama de líneas celulares de cáncer. Su alta reactividad se relaciona con su capacidad para interactuar con diferentes biomoléculas, actuando como un agente alquilante muy reactivo contra mercapto y grupos amino24. Falcarindiol previamente se ha demostrado para reducir el número de lesiones neoplásicas en la colon17,25, aunque los mecanismos biológicos son todavía desconocidos. Sin embargo, es pensamiento que interactúa con biomoléculas como el NF-κB, COX1, COX-2, y citocinas, inhibiendo sus progresión y la célula proliferación procesos tumorales, llevando a la detención del ciclo celular, retículo endoplásmico (ER) estrés y apoptosis 17,26 en células de cáncer. Falcarindiol es utilizado en este estudio como medicamento contra un ejemplo debido a su potencial contra el cáncer y el mecanismo se están estudiando actualmente, y porque muestra efectos prometedores contra el cáncer. La absorción celular de las nanopartículas es probada en hMSCs y reflejada usando epifluorescencia y microscopía confocal. Este tipo de célula fue elegido debido a su gran tamaño, lo que es ideal para microscopía.
Protocol
Representative Results
Discussion
Un protocolo detallado para la fabricación de nanopartículas recubiertas de lípidos para el suministro de medicamentos con el simple, método rápido, reproducible y escalable de inyección rápida de cambio solvente seguido27,28 y se presenta en este trabajo, como aplica a falcarindiol. Controlando la velocidad de la inyección de la fase orgánica fase acuosa y mediante el uso de lípidos de la capa en las concentraciones adecuadas para cubrir el núcleo fal…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Los autores agradecen a Dr. Moustapha Kassem (Hospital de la Universidad de Odense, Dinamarca) de las células madre mesenquimales humanas. Los autores agradecen el centro médico de Bioimagen danés para el acceso a sus microscopios. Los autores agradecen las Carlsberg y Villum fundaciones para apoyo financiero (E.A.C.). Los autores reconocen el apoyo financiero proporcionado por el Premio Cátedra de Niels Bohr de la Fundación de investigación nacional danés.
Materials
| 12 mL Screw Neck Vial (Clear glass, 15-425 thread, 66 X 18.5 mm) | Microlab Aarhus A/S | ML 33154LP | |
| 6 well plates | Greiner Bio One International GmbH | 657160 | |
| Absolute Ethanol | EMD Millipore (VWR) | EM8.18760.1000 | |
| Chloroform | Rathburn Chemicals Ltd. | RH1009 | |
| Cholesterol | Avanti Polar Lipids, Inc. | 700000P | |
| Confocal Microscope | Zeiss LSM510 | ||
| Cover Slips thickness #1.5 | Paul Marienfeld GmbH & Co | 117650 | |
| Desiccator | Self-build | ||
| DiI | Invitrogen | D282 | |
| DLS | Beckman Coulter | DelsaMAXpro 3167-DMP | |
| DSPC (Chloroform stock) | Avanti Polar Lipids, Inc. | 850365C | |
| DSPE PEG 2000 (Chloroform stock) | Avanti Polar Lipids, Inc. | 880120C | |
| eVol XR | SGE analytical science, Trajan Scientific Australia Pty Ltd. | 2910200 | |
| Fetal Bovine serum | Gibco | 10270-106 | |
| Fluorescence Miccroscope | Olymous IX81 | With Manual TIRF and Andor iXon EMCCD | |
| Incubator | Panasonic | MCO-18AC | |
| Magnetic flea | VWR Chemicals | 15 x 4.5 mm | Cylindrical shape with PTFE coating |
| Magnetic stirrer | IKA | RT-10 | |
| Minimum Essential Media | Gibco | 32561-029 | |
| PBS tablets for cell culture | VWR Chemicals | 97062-732 | |
| Pen/strep | VWR Chemicals | 97063-708 | |
| Phosphate Buffer Saline (PBS, pH 7.4) | Thermo Fisher | 10010031 | |
| Rotary Evaporator | Rotavapor, Büchi Labortechnik AG | R-210 | |
| Sample concentrator | Stuart, Cole-Parmer Instrument Company, LLC | SBHCONC/1 |
References
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