À libération lente Drug Delivery par Elvax 40W pour le Retina Rat: Implications pour le traitement des maladies chroniques

Summary

Ce document décrit comment Elvax 40W peut être utilisé comme un procédé à libération lente pour l'administration de médicaments à la rétine de rat adulte. Le protocole de préparation, de chargement et délivrant le complexe médicament-résine de l'œil est décrite.

Abstract

Maladies de la rétine sont difficiles à traiter que la rétine se trouve au fond de l'œil. Les méthodes invasives de délivrance de médicaments sont souvent nécessaires pour traiter ces maladies. Maladies rétiniennes chroniques telles que l'oedème de la rétine ou de la néovascularisation nécessite généralement plusieurs injections intra-oculaires pour traiter efficacement la maladie. Cependant, les risques associés à ces injections augmentent avec la livraison répétée de la drogue. Par conséquent, les méthodes de prestation des services doivent être mis en place afin de minimiser les risques de réinjection. Plusieurs autres études ont développé des méthodes pour délivrer des médicaments au fil du temps étendue, à travers des matériaux capables de libérer des substances chimiques lentement dans l'oeil. Dans cette enquête, nous décrivons l'utilisation de Elvax 40W, une résine de copolymère, d'agir comme un véhicule pour la livraison de médicaments à la rétine de rat adulte. La résine est faite et chargé avec le médicament. Le complexe médicament-résine est ensuite implanté dans la cavité vitréenne, où elle libère lentement le médicament au-dessus de timoi. Cette méthode a été testée en utilisant du 2-amino-4-phosphonobutyrate (APB), un analogue du glutamate qui bloque la lumière de réponse de la rétine. Il a été démontré que l'APB est lentement libéré à partir de la résine, et a été capable de bloquer la réponse rétinienne à 7 jours après l'implantation. Ceci indique que l'administration de médicaments à libération lente en utilisant cette résine de copolymère est efficace pour le traitement de la rétine, et pourrait être utilisée avec d'autres tests sur le plan thérapeutique.

Introduction

Le traitement des maladies chroniques comme le diabète et l'hypertension artérielle présente de nombreux défis, comme ces maladies nécessitent des traitements pour des périodes de temps prolongées, souvent pour la vie. Cela a appelé à l'élaboration de systèmes de délivrance de médicaments à libération lente, ce qui réduit la nécessité de la fréquence des prises. L'efficacité de ces méthodes à libération lente a été démontré par le développement des pompes à insuline, afin de réduire le nombre d'injections d'insuline nécessaires pour traiter le diabète. Les maladies chroniques de l'œil, en particulier celles qui affectent ses couches internes, nécessitent l'administration fréquente de médicaments grâce à des procédures invasives. L'une de ces maladies chroniques affectant l'œil humain est liée à l'âge de dégénérescence maculaire (DMLA). Elle affecte la rétine centrale, qui est une couche de tissu nerveux situé à l'arrière de l'œil responsable de l'initiation vision. La DMLA est la principale cause de cécité dans le monde occidental ^1. Un défi particulier au traitement de remaladies-intestinaux est que le médicament est nécessaire pour atteindre cette couche profonde dans les yeux, ce qui nécessite souvent des méthodes invasives de livraison. Les médicaments sont habituellement administrés à la chambre vitrée et la rétine en utilisant des injections intravitréennes. Cependant, à chaque injection il existe un risque de complications post-injection, y compris l'endophtalmie, décollement de la rétine, hémorragie vitréenne cataracte et ^2. Ce risque est multiplié par chaque réinjection du médicament.

Réduction du besoin de plusieurs injections serait un avantage majeur dans le traitement de la DMLA. Pour traiter la forme humide de la DMLA, où croissance de nouveaux vaisseaux est une caractéristique, la stratégie thérapeutique établie est de cibler les facteurs de croissance endothéliaux (VEGF) utilisant des inhibiteurs du VEGF ^3. À l'heure actuelle, ceux-ci sont offerts par des injections répétées intravitréennes. De même, dans le traitement de l'oedème maculaire, une complication fréquente de la rétinopathie diabétique, les corticostéroïdes sont fournis par des injections répétées <sjusqu'à> 4. La livraison de ces médicaments grâce à des méthodes de libération lente pourrait en effet réduire le risque de complications post-injection.

La notion d'un système de livraison de médicament à libération lente a été décrite pour la première utilisation d'un véhicule de caoutchouc de silicone à livrer de petites molécules dans les tissus animaux ^5. Depuis, d'autres méthodes de libération lente ont été développés pour délivrer des molécules plus grandes, dont plusieurs ont été testés dans les yeux. des supports de particules, telles que les microsphères biodégradables, le poly-lactide-co-glycolide (PLGA), des nanoparticules et des vésicules phospholipidiques (liposomes) peuvent être utiles en tant que véhicules de délivrance ^{à 6,7.} Des liposomes et des nanoparticules de PLGA ont été comparés dans un milieu in vitro pour leur aptitude à délivrer des agents anti-cancer à travers la sclérotique dans le temps ^7. Les deux véhicules ont été efficaces en libérant lentement les médicaments. Cependant, l'étude a été effectuée seulement dans un environnement in vitro. Bochot et al. (2002) ⁸ testésl'efficacité des liposomes pour délivrer des molécules à la rétine in vivo. Ils ont démontré que les liposomes livrer avec succès des petits oligonucléotides à la rétine de lapin. Les auteurs ont suggéré que les liposomes peuvent être bénéfiques dans le traitement de maladies de la rétine ^8. Cependant, la nature de ces vésicules à flotter dans le corps vitré signifie qu'ils vont probablement brouiller ou altérer la vision ^9.

Okabe et al. (2003) ¹⁰ utilisé des disques de polymère non biodégradable composée de 33% d'acétate de vinyle-éthylène à appliquer bêta-méthasone chez le lapin. Ils ont implanté des disques dans une poche sclérale et démontré la libération efficace du médicament dans le corps vitré et la rétine pendant un mois ^10. Toutefois, dans ce protocole particulier, l'implant est relativement large et rigide, et a nécessité une intervention chirurgicale plus complexe comprenant une grande incision sclérale et la suture.

Une étude antérieure a enquêté sur le tissue réponse à divers véhicules polymères par leur implantation dans la cornée de l'œil du lapin, et ont trouvé que les copolymères éthylène-acétate de vinyle lavées dans de l'alcool n'ont pas provoqué une inflammation ou une irritation. Ces complexes ont été montrés pour soutenir la prestation de composés plus grands dans les tissus animaux pendant des périodes de temps prolongées, certains dépassant jusqu'à 100 jours dépendant de la drogue ^11. Un tel type de résine de copolymère a été développé industriellement sous la forme d'Elvax 40W (40% en poids d'éthylène-acétate de vinyle teneur en comonomère avec un additif d'amide "W" pour améliorer le traitement des pastilles). Cette résine de copolymère est une substance inerte qui est stable à la température ambiante et corporelle. Il n'a pas été démontré de causer des allergies ou de la toxicité dans les tissus biologiques. Cette résine a effectivement livré une grande variété de médicaments dans différents modèles expérimentaux qui étudient les fonctions des divers systèmes, comme le système canalaire mammaire ^12, le cortex auditif primaire ^{13,14 <}/ Sup>, et la grenouille du système visuel ^15. Cette résine a également été utilisé dans les yeux pour délivrer des médicaments au développement de tortue ^{16,17, 18,19} embryon de poulet, et furet adulte rétines ^20. Dans le système nerveux central de rat, la résine n'a été utilisé que dans le cerveau ^{de 21 à 23,} mais son utilisation dans l'oeil de rat n'a pas été documentée.

Les avantages de l'utilisation de cette résine de copolymère à délivrer des médicaments à la rétine lentement par rapport aux autres procédés, est qu'il est un composé stable qui ne provoque pas l'inflammation ou l'irritation de l'oeil. A la différence des supports de particules, le complexe médicament-résine ne serait pas gêner la vision après l'implantation, comme il reste généralement au niveau du site de livraison au lieu de flotter dans l'humeur vitrée. Il ne nécessite qu'un procédé d'implantation facile dans la cavité vitréenne à proximité du limbe de l'oeil, et ne nécessiterait pas de suture après l'implantation. Récemment, il ya eu une émergence dans plusieurs systèmes de distribution de nouvelles, commetechnologie des cellules encapsulées (ECT) ^{24,25, 26} hydrogels, et microfilms ^27. Toutefois, le procédé utilisé dans la présente étude pour préparer et délivrer le complexe médicament-résine est à la fois facile à suivre et peu coûteux, étant de ce fait plus avantageuse pour une utilisation dans un environnement de recherche de base. Le défi de l'utilisation de ce complexe pour fournir des traitements médicamenteux à long terme est de déterminer la concentration optimale du médicament qui permettra de maximiser les bénéfices thérapeutiques d'avoir moins d'injections intravitréennes.

Cet article vise à démontrer l'utilisation du complexe médicament-résine pour le traitement à long terme de la rétine de rat adulte. L'efficacité de ce mode de distribution est testée en utilisant l'analogue du glutamate 2-amino-4-phosphonobutyrate (APB) en tant que médicament. Blocs APB la lumière de réponse des cellules bipolaires ON en imitant le glutamate, un neurotransmetteur endogène dans la rétine ^28. Lorsque APB est en concurrence avec le glutamate pour son récepteur, il bloque le light réponse. APB a été utilisé dans des études physiologiques pour contrôler la fonction rétinienne et de mesurer son effet en utilisant des méthodes électrophysiologiques tels que électrorétinogramme (ERG). Dans des études antérieures, l'APB a été utilisé à la fois à court terme ²⁹ et le traitement à long terme de la rétine en développement; celle-ci consistait à donner une seule dose par injection intra-oculaire par jour pendant 30 jours ^30. La même quantité d'APB (0,092 mg dans une solution saline stérile, à une concentration de 50 uM) a été utilisée pour toutes les préparations injectables, comme le suggère précédente ^28,29,31 de travail. Nous avons choisi APB pour tester le complexe médicament-résine comme un véhicule à libération lente pour délivrer des médicaments dans l'œil. Les méthodes décrites dans cette étude sont similaires aux méthodes décrites précédemment concernant la préparation de la drogue résine complexe ^16,32; Cependant, nous avons également en détail l'utilisation en particulier dans l'oeil de rat adulte. Après l'implantation chirurgicale de la résine APB-chargé dans l'oeil, ERG a été effectuée pour déterminer si APB abolit la rréponse à la lumière etinal, et donc de savoir si l'APB a été lancé avec succès dans le vitré et la rétine.

Protocol

Toutes les expériences menées sont en conformité avec la Déclaration ARVO pour l'utilisation d'animaux dans ophtalmique et Vision Research, et avec l'approbation de l'Université du comité d'éthique animale de l'Aquila et le Comité d'éthique de l'expérimentation animale de l'Université nationale australienne. Des rats adultes (P100-200) ont été utilisés tout au long de cette étude. 1 Préparez les boulettes de résine de copolymère <li…

Representative Results

Plein champ électrorétinogramme (ERG) a été utilisé pour détecter l'effet de l'APB sur la rétine. Pour plus de détails sur la façon dont l'ERG a été réalisée, se reporter aux études 33,34 suivantes. En bref, après anesthésie de l'animal, une électrode d'or a été placée sur la cornée de l'oeil, et l'électrode de référence est placée dans le cuir chevelu antérieure entre les deux yeux, à enregistrer l'activité électrique de la rétine. Les stimuli ont…

Discussion

Cette étude a démontré l'utilisation d'un complexe médicament-résine pour la distribution à libération lente de médicaments de la rétine. Nous nous sommes efforcés de présenter une méthode qui est relativement peu coûteux et facile à appliquer dans un petit modèle animal.

Etant donné que la fonction de APB est d'agir comme un analogue du glutamate, il bloquera la réponse rétinienne dans l'oeil. Les résultats montrent que APB provoqué le blocage de la répo…

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