Slow-Release-Drug Delivery durch Elvax 40W, um die Ratte Retina: Implikationen für die Behandlung von chronischen Erkrankungen

Summary

Dieses Papier beschreibt, wie Elvax 40W kann als Slow-Release-Verfahren für die Arzneimittelabgabe an die erwachsenen Ratte Netzhaut verwendet werden. Das Protokoll für die Herstellung, Laden und Zuführen des Arzneimittel-Harz-Komplex für das Auge beschrieben.

Abstract

Erkrankungen der Netzhaut sind schwierig zu behandeln, wie die Netzhaut liegt tief in die Augen. Invasive Methoden der Arzneimittelabgabe sind häufig erforderlich, um diese Krankheiten zu behandeln. Chronische Netzhauterkrankungen wie Netzhautödeme oder Neovaskularisation benötigen in der Regel mehrere intraokulare Injektionen, um den Zustand effektiv zu behandeln. , Welche Risiken mit den Injektionen nicht zu erhöhen aber bei wiederholter Verabreichung des Arzneimittels. Daher müssen alternative Versandmethoden, um die Risiken der Wiedereinleitung zu minimieren festgelegt werden. Mehrere andere Untersuchungen haben Methoden entwickelt, um Medikamente über längere Zeit zu liefern, durch Materialien, die zur Freisetzung Chemikalien langsam in die Augen. In dieser Untersuchung, skizzieren wir die Verwendung von Elvax 40W, ein Copolymer-Harz, um als Vehikel für die Arzneimittelabgabe an der erwachsenen Ratte Netzhaut wirken. Das Harz wird hergestellt und mit dem Arzneistoff beladen. Der Arzneimittel-Harz-Komplex wird dann in den Glaskörperraum, wo sie langsam über ti das Arzneimittel implantiertmich. Dieses Verfahren wurde unter Verwendung von 2-Amino-4-phosphonobutyrate (APB), Glutamat-Analogon, das das Licht blockiert Antwort der Netzhaut getestet. Es wurde gezeigt, dass die APB wurde langsam aus dem Harz freigesetzt, und konnte die Netzhautantwort durch 7 Tage nach der Implantation zu blockieren. Dies zeigt, dass langsam Wirkstofffreisetzung mit dieser Copolymer-Harz ist wirksam für die Behandlung der Netzhaut, und konnte mit therapeutisch weitere Tests verwendet werden.

Introduction

Die Behandlung von chronischen Krankheiten, wie Diabetes und Bluthochdruck stellt viele Herausforderungen, da diese Erkrankungen erfordern im allgemeinen für die Behandlung über längere Zeiträume, die oft für das Leben. Dies hat zur Entwicklung von langsamer Freisetzung Arzneimittelabgabesysteme, die die Notwendigkeit für häufige Dosierung reduzieren bezeichnet. Die Wirksamkeit dieser Methoden langsame Freisetzung wurde durch die Entwicklung von Insulinpumpen nachgewiesen worden, um die Zahl der Insulin-Injektionen benötigt, um Diabetes zu behandeln reduzieren. Chronische Erkrankungen des Auges, insbesondere bezogen auf seinen inneren Schichten, erfordern die häufige Verabreichung von Arzneimitteln durch invasive Verfahren. Eine solche chronische Krankheit, die das menschliche Auge ist altersbedingte Makuladegeneration (AMD). Es wirkt sich auf die zentrale Netzhaut, die eine Schicht von Nervengewebe auf der Rückseite des Auges zu initiieren Sehen verantwortlich liegt. AMD ist die häufigste Ursache für Erblindung in der westlichen Welt ^ein. Eine besondere Herausforderung bei der Behandlung von WiederDarm-Erkrankungen ist, dass das Medikament wird benötigt um dieses tiefen Schicht im Auge, die oft invasive Methoden der Lieferung erfordert erreichen. Medikamente werden in der Regel an den Glaskörperraum und der Netzhaut mit intravitrealen Injektionen verabreicht. Jedoch bei jeder Injektion besteht die Gefahr von Komplikationen nach der Injektion, einschließlich Endophthalmitis, Netzhautablösung, Katarakt und Glaskörperblutungen ^2. Dieses Risiko wird mit jeder Wiedereinleitung des Medikaments multipliziert.

Wodurch die Notwendigkeit für Mehrfachinjektionen wäre ein großer Vorteil bei der Behandlung von AMD. Um die feuchte Form der AMD, wo neue Gefäßwachstum ist ein Markenzeichen zu behandeln, ist die etablierte therapeutische Strategie, um die endotheliale Wachstumsfaktoren (VEGF) mit VEGF-Inhibitoren ³ Ziel. Derzeit werden diese durch wiederholte intravitreale Injektionen geliefert. Ähnlich wird in der Behandlung von Makula-Ödem, eine häufige Komplikation der diabetischen Retinopathie, Kortikosteroide werden durch wiederholte Injektionen zuge <sbis> 4. Abgabe dieser Arzneimittel durch langsame Freisetzung Verfahren könnte in der Tat das Risiko von Komplikationen nach der Injektion.

Der Begriff einer langsamen Wirkstofffreisetzung System wurde unter Verwendung eines Silikonkautschuk-Fahrzeug für kleine Moleküle in tierische Gewebe liefern ⁵ beschrieben. Seitdem wurden andere langsame Freisetzung Verfahren entwickelt worden, um größere Moleküle, von denen mehrere in dem Auge getestet zu liefern. Partikelträger, wie biologisch abbaubare Mikrokügelchen, Poly-Lactid-co-Glycolid (PLGA) Nanopartikeln und Phospholipid-Vesikel (Liposomen) können die als Abgabevehikel ^6,7 sein. PLGA-Nanopartikel und Liposomen wurden in einer in vitro-Umgebung für ihre Fähigkeit, Antikrebsmittel für die Lederhaut mit der Zeit ⁷ liefern verglichen. Beide Fahrzeuge waren wirksam in langsam die Freigabe der Drogen. Jedoch wurde die Studie nur bei einem in vitro-Umgebung durchgeführt. Bochot et al. (2002) ⁸ getestetDie Wirksamkeit der Liposomen auf Moleküle an der Retina in vivo zu liefern. Sie haben gezeigt, dass kleine Liposomen Oligonukleotiden erfolgreich zu liefern, um das Kaninchen Netzhaut. Die Autoren schlugen vor, dass Liposomen könnte nützlich bei der Behandlung von Netzhauterkrankungen ⁸ sein. Die Natur dieser Vesikel in den Glaskörper schwimmen bedeutet jedoch, dass sie wahrscheinlich zu verwischen oder Vision ⁹ beeinträchtigen.

Okabe et al. (2003) ¹⁰ verwendete nicht biologisch abbaubare Polymerscheiben aus 33% Ethylen-Vinylacetat auf Beta-methasone Kaninchen angewendet. Sie implantiert Scheiben in eine Skleratasche und demonstriert die wirksame Freisetzung des Arzneimittels in den Glaskörper und der Retina für bis zu einem Monat ^10. Aber in diesem besonderen Protokoll wurde das Implantat relativ groß und starr und benötigt eine komplexe chirurgische Verfahren einschließlich einer großen Skleraeinschnitt und Nähen.

Eine frühere Studie untersuchten die tissue Antwort auf verschiedene Polymervehikel durch Implantieren sie in die Hornhaut von Kaninchen-Augen und fanden, daß Ethylen-Vinylacetat-Copolymeren mit Alkohol gewaschen keine Entzündung oder Reizung verursachen. Diese Komplexe wurden gezeigt, um die Abgabe von größeren Verbindungen in tierischen Geweben für längere Zeiträume aufrecht zu erhalten, etwas mehr als bis zu 100 Tage abhängig von der Droge ^11. Ein solcher Typ von Copolymer-Harz ist industriell in Form von Elvax 40W entwickelt (40 Gew% Ethylen-Vinylacetat-Comonomer-Gehalt mit einem "W" Amidadditiv Pellet Handhabung zu verbessern). Dieses Copolymer-Harz ist eine inerte Substanz, die sowohl bei Raum und Körpertemperatur stabil ist. Es hat nicht gezeigt, dass Allergien oder Toxizität in biologischem Gewebe verursachen. Dieses Harz effektiv in verschiedenen experimentellen Modellen, die die Funktionen von verschiedenen Systemen, wie der Brustmilchgangsystem ¹² des primären auditorischen Cortex ^{13,14 <untersuchen} lieferte eine große Vielzahl von Arzneimitteln/ Sup>, und der Frosch visuelle System ^15. Dieses Harz hat sich auch in die Augen eingesetzt, um Drogen zu entwickeln Schildkröte ^{16,17, 18,19} Hühnerembryo zu liefern, und erwachsene Frettchen Retina ^20. Bei der Ratte zentrale Nervensystem wurde das Harz nur im Gehirn ^21-23 verwendet worden, aber ihre Verwendung in der Rattenauge ist nicht belegt.

Die Vorteile der Verwendung dieser Copolymer-Harz, Medikamente langsam zu der Netzhaut gegenüber anderen Verfahren zu liefern, ist, dass es eine stabile Verbindung, die nicht Entzündung oder Reizung des Auges verursacht. Anders als Partikelträger, die Arzneimittel-Harz-Komplex nicht Vision nach der Implantation zu beeinträchtigen, wie es an der Stelle der Abgabe statt schweben in den Glaskörper bleibt in der Regel. Es wäre nur eine einfache Implantationsprozess erfordern, in den Glaskörperraum nahe dem Limbus des Auges und nicht Nähen nach der Implantation erforderlich. Kürzlich gab es ein Auftreten in mehrere neuartige Abgabesysteme, wie beispielsweise(Encapsulated Cell Technology ECT) ^24,25 Hydrogele ²⁶ und ²⁷ Mikrofilme. Jedoch ist die in der vorliegenden Studie zum Zubereiten und Abgeben des Arzneimittel-Harz-Komplex verwendete Verfahren sowohl einfach zu folgen und kostengünstig, wodurch sie zur Verwendung in einer Grundlagenforschung Umwelt vorteilhafter. Die Herausforderung, mit diesen komplexen, langfristige medikamentöse Behandlungen zu liefern ist, um die optimale Konzentration des Arzneimittels, die die therapeutischen Vorteile von weniger intravitreale Injektionen maximieren bestimmen.

Dieses Papier soll die Verwendung der Arzneimittel-Harz-Komplex für die Langzeitbehandlung von Erwachsenen Rattenretina demonstrieren. Die Wirksamkeit dieser Art der Verabreichung wird unter Verwendung des Glutamat analogen 2-Amino-4-phosphonobutyrate (APB) als Medikament getestet. APB blockiert die Lichtreaktion der ON bipolaren Zellen durch die Nachahmung von Glutamat, einen endogenen Neurotransmitter in der Netzhaut ^28. Wenn APB konkurriert mit Glutamat für seinen Rezeptor, blockiert es die Light Antwort. APB hat in physiologische Studien genutzt, um Netzhautfunktion steuern und messen ihre Wirkung mit elektrophysiologischen Methoden wie Elektroretinographie (ERG). In früheren Studien hat APB sowohl für kurzfristige ²⁹ und Langzeitbehandlung der Entwicklungsnetzhaut verwendet; Letztere bestand darin, dass eine Einzeldosis über intraokulare Injektion täglich für ³⁰ Tage 30. Die gleiche Menge an APB (0,092 mg in steriler Salzlösung in einer Konzentration von 50 uM) wurde für alle Injektionen verwendet werden, wie in früheren Arbeiten ^28,29,31 vorgeschlagen. Wir wählten APB die Arzneimittel-Harz-Komplex als slow-release Fahrzeug Medikamente in das Auge zu liefern testen. Die in dieser Studie beschriebenen Verfahren sind ähnlich wie die zuvor beschriebenen Verfahren, die die Herstellung der Arzneimittel-Harz-Komplex ^16,32; aber wir auch ausführlich seine Verwendung speziell in der erwachsenen Ratte Auge. Nach der chirurgischen Implantation der APB-beladenen Harzes in das Auge wurde ERG durchgeführt, um festzustellen, ob APB hebt den Retinal Lichtverhalten und damit, ob APB wurde erfolgreich in den Glaskörper und Netzhaut freigesetzt.

Protocol

Alle Experimente durchgeführt, waren in Übereinstimmung mit der ARVO Erklärung für die Nutzung von Tieren in der Augenheilkunde und Vision Research und mit Zustimmung der Universität von L'Aquila Tierethikkommission und der Australian National University Tierversuche Ethikkommission. Adulte Ratten (P100-200) wurden in dieser Studie verwendet. 1. Bereiten Sie die Copolymer-Harzpellets Zeigen 20 Elvax 40W Pellets in einem kleinen Becherglas im Abzug. Füllen Sie d…

Representative Results

Vollfeld Elektroretinogramm (ERG) wurde verwendet, um die Wirkung der APB auf der Netzhaut zu erfassen. Für Details, wie die ERG durchgeführt wurde, um den folgenden Studien 33,34 beziehen. Kurz, nachdem das Tier zu betäuben, eine Goldelektrode wurde auf der Hornhaut des Auges angeordnet ist, und die Referenzelektrode in der vorderen Kopfhaut zwischen den Augen angeordnet ist, um die elektrische Aktivität der Netzhaut aufzuzeichnen. Stimuli wurden mit einem Elektronenblitzgerät erzeugt wird und die Inten…

Discussion

Dieses Papier demonstriert die Verwendung eines Arzneimittel-Harz-Komplex für die langsame Freisetzung Abgabe von Arzneimitteln an die Netzhaut. Unser Ziel war es, ein Verfahren, das relativ kostengünstig und einfach in einem Kleintiermodell anzuwenden ist, zu präsentieren.

Da die Funktion des APB ist als Glutamat-Analogon handelt, wird es den Netzhautreaktion im Auge zu blockieren. Die Ergebnisse zeigen, dass die Blockade verursacht APB des Netzhautreaktion um eine Woche nach der Implant…

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