Slow-release Drug Delivery via Elvax 40W aan de Rat Retina: Implicaties voor de behandeling van chronische voorwaarden

Summary

Dit document beschrijft hoe Elvax 40W kan worden als een langzame afgifte werkwijze voor geneesmiddelafgifte aan het netvlies volwassen rat. Het protocol voor het bereiden, het laden en het leveren van de drug-hars complex aan het oog wordt beschreven.

Abstract

Ziekten van het netvlies zijn moeilijk behandelbaar als het netvlies ligt diep binnen het oog. Invasieve werkwijzen voor geneesmiddelafgifte zijn vaak nodig om deze ziekten te behandelen. Chronische retinale ziekten zoals retinale oedeem of neovascularisatie meestal meerdere intraoculaire injecties effectief behandelen aandoening. Echter, de risico's die gepaard gaan met deze injecties te verhogen bij herhaalde levering van het geneesmiddel. Daarom moeten alternatieve levering methoden om de risico's van het weer op gang brengen op te leggen. Verschillende andere onderzoeken hebben methoden ontwikkeld om drugs te leveren over een langere tijd, door materialen die chemische langzaam vrijgeven in het oog. In dit onderzoek hebben we schetsen de toepassing van Elvax 40W, een copolymeer hars, om als voertuig voor geneesmiddelafgifte aan het netvlies volwassen rat. De hars wordt gemaakt en geladen met het geneesmiddel. De drug-hars complex wordt vervolgens geïmplanteerd in de glasachtige holte, waar het langzaam het geneesmiddel zal vrijgeven via time. Deze methode werd getest met 2-amino-4-phosphonobutyrate (APB), een glutamaat analogon dat blokkeert het licht reactie van de retina. Er werd aangetoond dat de APB langzaam afgegeven uit de hars, en kon de retinale respons per 7 dagen na implantatie blokkeren. Dit geeft aan dat langzame afgifte geneesmiddelafgifte via dit copolymeer hars effectief voor de behandeling van retina en kunnen therapeutisch worden toegepast bij verdere tests.

Introduction

De behandeling van chronische ziekten zoals diabetes en hoge bloeddruk weer vele uitdagingen, aangezien deze ziekten het algemeen vereisen behandeling voor langere tijd, vaak het leven. Dit heeft opgeroepen tot de ontwikkeling van slow release drug delivery systemen, die de behoefte aan frequente dosering te verminderen. De effectiviteit van deze langzame afgifte methoden is aangetoond dat de ontwikkeling van insulinepompen, het aantal insuline-injecties nodig om diabetes te verminderen. Chronische ziekten van het oog, met name die die de binnenlagen, vereisen frequente toediening van geneesmiddelen door invasieve procedures. Een van deze chronische ziekte die het menselijk oog leeftijdsgebonden maculaire degeneratie (AMD). Het beïnvloedt de centrale retina, die een laag van neuraal weefsel aan de achterkant van het oog die belast is met vision. AMD is de belangrijkste oorzaak van blindheid in de westerse wereld ^1. Een bijzondere uitdaging bij de behandeling van retinal ziekten dat het geneesmiddel moet deze laag in het oog, die vereist vaak invasieve levering bereikt. Geneesmiddelen worden gewoonlijk toegediend aan de glasachtige kamer en retina met intravitreale injecties. Echter, met elke injectie bestaat het risico van de injectie complicaties, waaronder endoftalmitis, netvliesloslating, cataract en glasvocht bloedingen ^2. Dit risico wordt vermenigvuldigd met elk opnieuw injecteren van het geneesmiddel.

Het verminderen van de noodzaak voor meerdere injecties zou een groot voordeel in de behandeling van AMD zijn. Om de natte vorm van AMD, waar nieuwe groei vaartuig een kenmerk behandelen, de vastgestelde therapeutische strategie is om de endotheliale groeifactoren (VEGF) met VEGF inhibitoren ³ targeten. Momenteel worden deze geleverd door herhaalde intravitreale injecties. Ook in de behandeling van macula oedeem, een veel voorkomende complicatie van diabetische retinopathie, corticosteroïden worden via herhaalde injecties <sinschrijven> 4. Levering van deze geneesmiddelen door langzame afgifte methoden kunnen inderdaad het risico van de injectie complicaties.

Het begrip langzame afgifte geneesmiddelafgiftesysteem werd eerst omschreven met een siliconenrubber voertuig kleine moleculen te leveren in dierlijk weefsel ^5. Sindsdien zijn andere langzame afgifte methoden ontwikkeld om grotere moleculen, waarvan verschillende zijn getest in het oog brengen. Particle dragers, zoals bioafbreekbare microbolletjes poly-lactide-co-glycolide (PLGA) nanodeeltjes en fosfolipide blaasjes (liposomen) kunnen bruikbaar zijn als afgiftevehikels ^6,7 zijn. PLGA nanodeeltjes en liposomen werden vergeleken in een in vitro omgeving voor hun vermogen om anti-kanker middelen leveren in de sclera boven ^7. Beide voertuigen waren effectief langzaam loslaten van de drugs. Echter, is het onderzoek uitsluitend wordt uitgevoerd in een in vitro omgeving. BOCHOT et al. (2002) ⁸ getestede werkzaamheid van liposomen moleculen leveren aan de retina in vivo. Zij hebben aangetoond dat liposomen kleine oligonucleotiden succes leveren in het konijn netvlies. De auteurs suggereerden dat liposomen bij de behandeling van retinale ziekten ⁸ zijn. De aard van deze vesicles te zweven in het glasvocht betekent dat zij waarschijnlijk zullen vervagen of gezichtsvermogen aantasten ^9.

Okabe et al. (2003) ¹⁰ gebruikte niet bioafbreekbaar polymeer schijven gemaakt van 33% etheen-vinylacetaat beta-methasone toepassing bij konijnen. Ze geïmplanteerd discs in een sclera zak en toonde de effectieve afgifte van het geneesmiddel in het glasvocht en het netvlies voor maximaal een maand ^10. Echter, in dit protocol, het implantaat relatief groot en stijf, en vereist een meer complexe chirurgische procedure waaronder een grote sclerale incisie en hechtingsmateriaal.

Een eerdere studie onderzocht de tissue reactie op verschillende polymeer voertuigen door implanteren in het hoornvlies van konijnenogen en vond dat etheen-vinylacetaat copolymeren gewassen in alcohol ontsteking of irritatie veroorzaakte. Deze complexen bleken de afgifte van grotere verbindingen in dierlijk weefsel behouden gedurende langere tijd, wat dan tot 100 dagen afhankelijk van het geneesmiddel ^11. Een dergelijk type copolymeer hars werd industrieel ontwikkelde in de vorm van Elvax 40W (40% gew ethyleenvinylacetaat comonomeergehalte met een "W" amide-toevoegsel verbeteren pellet handling). Dit copolymeer hars een inerte stof die stabiel is bij zowel kamer en lichaamstemperatuur. Het is niet aangetoond dat allergieën of toxiciteit in biologisch weefsel. Deze hars effectief leverde een grote verscheidenheid van geneesmiddelen in verschillende experimentele modellen die de werking van verschillende systemen, zoals de borstklier ductaal systeem ^12, de primaire auditieve cortex ^{13,14 <onderzoeken}/ Sup>, en de kikker visuele systeem ^15. Deze hars is ook gebruikt in het oog om drugs te leveren aan de ontwikkeling schildpad ^{16,17, 18,19} kippenembryo, en volwassen fret netvliezen ^20. In de rat centrale zenuwstelsel, heeft de hars alleen gebruikt in de hersenen ^21-23, maar het gebruik in het oog rat niet is gedocumenteerd.

De voordelen van dit copolymeer hars drugs langzaam leveren aan het netvlies ten opzichte van andere methoden, is dat het een stabiele verbinding die geen ontsteking of irritatie veroorzaakt in het oog. Unlike deeltje dragers, zou de geneesmiddel-harscomplex niet gezichtsvermogen aantasten na implantatie, zoals meestal blijft de plaats van afgifte in plaats van drijvend in het glaslichaam. Het zou vereisen slechts een eenvoudige implantatieproces in de glasachtige holte nabij de limbus van het oog en zou hechten niet vereist na implantatie. Onlangs is er een opkomst in verscheidene nieuwe systemen zijn, zoalsingekapselde cel-technologie (ECT) ^24,25, hydrogels ²⁶ en microfilms ^27. De methode die in de huidige studie voorbereiding en leveren van de drug-hars complex is zowel gemakkelijk te volgen en goedkoop, waardoor die meer voordelig voor gebruik in een basisch onderzoeksomgeving. De uitdaging om dit complex langdurige medicamenteuze behandelingen leveren om de optimale concentratie van het geneesmiddel dat de therapeutische voordelen van minder intravitreale injecties maximaliseren bepalen.

Dit document beoogt het gebruik van de drug-hars complex voor langdurige behandeling van de retina volwassen ratten tonen. De effectiviteit van deze wijze van levering getest met glutamaat analoge 2-amino-4-phosphonobutyrate (APB) als geneesmiddel. APB blokkeert het licht respons van de ON bipolaire cellen door het nabootsen glutamaat, een endogene neurotransmitter in de retina ^28. Wanneer APB concurreert met glutamaat voor de receptor, het blokkeert de light respons. APB is gebruikt in fysiologische studies retinale functie regelen en meten van het effect met elektrofysiologische werkwijzen zoals elektroretinografie (ERG). In vorige studies werd APB gebruikt voor zowel korte ²⁹ en langdurige behandeling van de ontwikkeling retina; deze hield in dat een enkele dosis via intraoculaire injectie daags gedurende 30 dagen ^30. Dezelfde hoeveelheid APB (0.092 mg in steriele zoutoplossing in een concentratie van 50 uM) werd gebruikt voor alle injecties zoals in eerder werk ^28,29,31. We kozen APB aan de drug-hars complex als een slow-release voertuig om drugs te leveren in het oog te testen. De in dit onderzoek methoden lijken op eerder beschreven werkwijzen die de bereiding van het geneesmiddel-harscomplex ^16,32; maar we ook detail het gebruik ervan met name in de ogen van volwassen ratten. Na chirurgische implantatie van de APB-geladen hars in het oog, ERG werd uitgevoerd om vast te stellen of APB schaft de retinal lichte reactie, en dus of APB is met succes uitgebracht in het glasvocht en het netvlies.

Protocol

Alle experimenten uitgevoerd in overeenstemming waren met de ARVO verklaring voor het gebruik van dieren in Oogheelkundige en Vision Research, en met goedkeuring van de Universiteit van L'Aquila Dier Ethische Commissie en de Australian National University Dierproeven ethische commissie. Volwassen ratten (P100-200) werden gebruikt in deze studie. 1 Bereid de copolymeerhars Pellets Breng 20 Elvax 40W pellets in een kleine glazen beker in de zuurkast. Vul de beker met 1…

Representative Results

Full-veld elektroretinografie (ERG) werd gebruikt om het effect van APB op het netvlies te detecteren. Voor details over hoe de ERG werd uitgevoerd, hebben betrekking op de volgende studies 33,34. Kortom, na verlamming van het dier, werd een gouden elektrode geplaatst op het hoornvlies van het oog, en de referentie-elektrode werd in de voorste hoofdhuid tussen de ogen, de elektrische activiteit van het netvlies te nemen. Stimuli werden gegenereerd met behulp van elektronische flitser en de intensiteit varieer…

Discussion

Dit document toonde het gebruik van een geneesmiddel-harscomplex de langzame afgifte van geneesmiddelen aan de retina. Ons doel een werkwijze die relatief goedkoop en gemakkelijk te passen in een kleine diermodel presenteren.

Aangezien de functie van APB is om als glutamaat analoog, zal de retinale respons in het oog te blokkeren. De resultaten tonen dat de APB veroorzaakt verstopping van de retinale respons met een week postimplantatie. Dit geeft aan dat APB succesvol werd vrijgelaten in he…

Materials

Elvax 40W Pellets	Du Pont, DE, USA
Dimethyl sulfoxide (DMSO)	Sigma-Aldrich Co. LLC., MO, USA
2-amino-4-phosphonobutyric acid (APB)	Sigma-Aldrich Co. LLC., MO, USA	A1910
Dichloromethane	Sigma-Aldrich Co. LLC., MO, USA	34856
Fast Green FCF	Sigma-Aldrich Co. LLC., MO, USA
Drierite, calcium sulfate	Sigma-Aldrich Co. LLC., MO, USA	238910
Ketamine, Ilium Ketamil	Troy Laboratories Pty. Ltd., NSW, Australia
Xylazine, Ilium Xylazil-20	Troy Laboratories Pty. Ltd., NSW, Australia
Atropine Sulphate, Minims eye drops	Bausch & Lomb Pty. Ltd., NSW, Australia
Tetracaine Hydrochloride, Minims eye drops	Bausch & Lomb Pty. Ltd., NSW, Australia
Chloramphenicol, Chlorsig ointment	Aspen Pharma Pty. Ltd., NSW, Australia
Pentobarbital, Lethabarb	Virbac Australia Pty. Ltd., NSW, Australia
Lignocaine Hydrochloride, Ilium Lignocaine-20	Troy Laboratories Pty. Ltd., NSW, Australia
Uni-Core Punch Tool	World Precision Instruments Inc., FL, USA
Curved Forceps	World Precision Instruments Inc., FL, USA
Operating Microscope, Zeiss OPMI 99	Zeiss, West Germany
25G Insulin Needle	Terumo Corp., Tokyo, Japan
Dumont Tweezers	World Precision Instruments Inc., FL, USA