リバーシブルジスルフィド架橋ミセルの生産のための簡便かつ効率的なアプローチ
Summary
To deliver cancer drugs to tumor sites with high specificity and reduced side effects, new methods based on nanoparticles are required. Here, we describe disulfide cross-linked micelles that can be easily prepared by hydrogen peroxide-mediated oxidation and are able to dissociate efficiently under a reducing tumor environment to release payloads.
Abstract
ナノメディシンは、生物医学アプリケーションのスケールでナノメートルの粒子の独特の特性を活かした治療の新たな形です。治療結果を最大にするために、薬剤に関連する副作用を軽減するための薬物送達を向上させる現代のナノ医療の基礎の一部です。特に、ナノ粒子は、癌治療に広く応用されています。デザイン、アプリケーション、および腫瘍の微小環境に基づいて、生産の高度な柔軟性を提供するナノ粒子は、臨床診療への迅速な翻訳をより効果的であることが予測されています。高分子ミセル、ナノキャリアは、薬物送達用途のために人気があります。
この記事では、我々は明確に定義された両親媒性の線状の樹状共重合体（telodendrimer、TD）の自己組織化に基づく薬物負荷、ジスルフィド架橋されたミセルを合成するためのシンプルで効果的なプロトコルを記述します。 TDは、ポリエチレンGLから構成されています親水性セグメントおよび溶液ベースのペプチド化学を用いて、アミン末端PEGに段階的に取り付けられたコア用疎水性部分としてチオール化コール酸クラスタとしてycol（PEG）。例えば、パクリタキセル（PTX）のような化学療法剤は、標準的な溶媒蒸発法を使用してロードすることができます。 O 2媒介性酸化は、以前のTD上の遊離チオール基からイントラミセルジスルフィド架橋を形成するために利用されました。しかし、反応が遅く、大量生産のために実行可能ではなかったです。最近、H 2 O 2媒介酸化法は、より実現可能かつ効率的な方法として調査し、それが以前に報告された方法よりも96倍高速でした。このアプローチを用いて、PTX装填、ジスルフィド架橋されたナノ粒子50gを正常に狭い粒度分布および高い薬物負荷効率で製造されています。得られたミセル溶液の安定性は、共培養Wなどの破壊条件を用いて分析します還元剤を伴うまたは伴わない洗剤、ドデシル硫酸ナトリウム、第i。その非架橋対応物と比較した場合、薬物負荷、ジスルフィド架橋されたミセルは、以下の溶血活性を示しました。
Introduction
ナノテクノロジーは、生物医学分野1の数を恩恵を受けている高速新興分野です。ナノ粒子は、従来の治療法の他の種類と実現不可能な特性を設計およびチューニングのための機会を提供しています。ナノキャリアは、生分解に対する薬物の安定性を向上させる、薬物の循環時間を延長、薬物の溶解度の問題を克服し、および標的薬物送達のために、1,2-同時送達造影剤のために微調整することができます。ナノ粒子ベースの送達システムは、癌の画像化および治療に有望です。腫瘍血管系は、巨大分子への漏出性であり、強化された透過性および保持（EPR）効果3を介して腫瘍部位でのナノ粒子の循環の優先的な蓄積につながることができます。積極的に抗がん剤の担体として追求されているいくつかのナノキャリア（ 例えば、リポソーム、ヒドロゲル、および高分子ミセル）の中でも、高分子ミセルは、番目の上に広い人気を得ています電子十年間4,5。
高分子ミセルは、静脈内投与には、潜在的にユニマーにそれらの解離をもたらす、臨界ミセル濃度（CMC）以下に希釈することができる、熱力学的システムです。架橋戦略はユニマーにミセル解離を最小化するために使用されてきました。しかし、過度に安定化されたミセルは、それによって全体的な治療効果を低下させる、標的部位での放出の薬物を防止することができます。いくつかの化学的アプローチが作るために検討されている架橋酸化還元に応答して、または、そのような還元可能なジスルフィド結合6,7およびpH-切断可能な8または加水分解可能なエステル結合の9,10などの外部刺激に分解可能。
我々は以前11-15 telodendrimers（TD）と呼ばれる樹状コール酸（CA）ブロック、直鎖ポリエチレングリコール（PEG）コポリマーからなるミセル、ナノ粒子の設計および合成が報告されています</SUP>。これらのTDは、PEG NK -CAyとして表現されている（キロダルトンではn =分子量（K）、yはコール酸（CA）単位の数を=）。それらは、疎水性コア中のパクリタキセル（PTX）およびドキソルビシン（DOX）などのカプセル化薬剤におけるそれらの小さなサイズ、長い貯蔵寿命、及び高い効率によって特徴付けられます。例えばPEG、リジン、およびCAなどTDのビルディングブロックは、生体適合性であり、そしてPEGコロナの存在は、細網内皮系によってミセル化ナノ粒子の非特異的な取り込みを防止する、「ステルス」ナノ粒子特性を付与することができます。
チオール化線形樹枝状ポリマーは、簡単に私たちの標準のTDの樹状オリゴリジン骨格にシステインを導入することによって生成することができます。この記事では、のTDの疎水性コア（ 図1）にジスルフィド架橋を導入することによって、可逆的に架橋されたミセル薬物送達システムを製造するための容易なプロトコルを提示します。
Protocol
Representative Results
Discussion
いくつかのナノ粒子は、薬物送達におけるそれらの潜在的使用のために検討されています。リポソームドキソルビシンおよびパクリタキセル（PTX）は、ヒト血清アルブミンナノ凝集物は、癌治療のためにFDAによって承認さnanotherapeutics間にある-loaded。臨床的に有効なものの、これらnanotherapeuticsの両方のサイズが比較的「大」であり、それらは肝臓および肺に蓄積する傾向があります。比較的?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors thank Ms.Alisha Knudson for the editorial help. They would also like to acknowledge the financial support from the NIH/NCI (3R01CA115483, to K.S.L.), the DoD PRMRP Award (W81XWH-13-1-0490, to K.S.L.), the NIH/NCI (1R01CA199668, to Y.L.), and the NIH/NICHD (1R01HD086195, to Y.L.).
Materials
| MeO-PEG5K-NH2 | Rapp Polymere | 125000-2 | |
| Fmoc-Lys(Fmoc)-OH | Aaptec | AFK107 | |
| Fmoc-Lys(Boc)-OH | Anaspec | AS-20132 | |
| Fmoc-Cys(Trt)-OH | Aapptec | AAC105 | |
| Dimethylformamide | Fisher Scientific | BP1160-4 | |
| Ethyl ether | Fisher Scientific | E134-20 | |
| N,N-Diisopropylethylamine | Sigma Aldrich | D125806 | |
| Trifluoroacetic acid | Sigma Aldrich | T6508 | Corrosive, handle with care |
| 4-methyl piperidine | Alfa-Aesar | L-02709 | |
| Ebes linker | Anaspec | AS-61924 | |
| Cholic acid | Sigma Aldrich | C1129 | |
| 1,2-Ethanedithiol | Sigma Aldrich | 02390 | Handle inside fume hood. Bleach gloves after usage |
| Triisopropylsilane | Sigma Aldrich | 233781 | |
| Chloroform (anhydrous) | Sigma Aldrich | 288306 | |
| Hydrogen peroxide solution 30% | Aaron Industries | NA | |
| HoBt-Cl | Aaptec | CXZ096 | |
| DIC | Sigma Aldrich | D125407 | |
| Female athymic nude mice (Nu/Nu strain), 6–8 weeks age | Harlan (Livermore, CA) | ||
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