Administration intratrachéale de formulation de poudre sèche chez la souris
Summary
Les formulations de poudre sèche pour inhalation ont un grand potentiel dans le traitement des maladies respiratoires. Avant d’entrer dans les études humaines, il est nécessaire d’évaluer l’efficacité de la formulation de poudre sèche dans les études précliniques. Une méthode simple et non envahissante de l’administration de la poudre sèche chez les souris par l’itinéraire intratrachéal est présentée.
Abstract
Dans le développement de formulations de poudre sèche inhalable, il est essentiel d’évaluer leurs activités biologiques dans des modèles animaux précliniques. Ce document présente une méthode non envahissante de livraison intratrachéale de formulation sèche de poudre chez les souris. Un dispositif de chargement de poudre sèche constitué d’une pointe de pipette de chargement de gel de 200 μL reliée à une seringue de 1 mL par l’intermédiaire d’un robinet d’arrêt à trois voies est présenté. Une petite quantité de poudre sèche (1-2 mg) est chargée dans la pointe de la pipette et dispersée par 0,6 mL d’air dans la seringue. Parce que les pointes de pipette sont jetables et peu coûteuses, différentes formulations de poudre sèche peuvent être chargées dans différentes pointes à l’avance. Diverses formulations peuvent être évaluées dans le cadre d’une même expérience animale sans nettoyage de l’appareil et remplissage de dose, ce qui permet de gagner du temps et d’éliminer le risque de contamination croisée par la poudre résiduelle. L’étendue de la dispersion de la poudre peut être inspectée par la quantité de poudre restant dans la pointe de la pipette. Un protocole d’intubation chez la souris avec une source lumineuse sur mesure et une canule de guidage est inclus. L’intubation appropriée est l’un des facteurs clés qui influencent l’administration intratrachéale de la formulation de poudre sèche à la région pulmonaire profonde de la souris.
Introduction
La voie pulmonaire de l’administration offre de divers avantages en fournissant la thérapeutique pour des actions locales et systémiques. Pour le traitement des maladies pulmonaires, une concentration locale élevée de médicament peut être obtenue par administration pulmonaire, réduisant ainsi la dose requise et réduisant l’incidence des effets secondaires systémiques. De plus, les activités enzymatiques relativement faibles dans les poumons peuvent réduire le métabolisme prématuré des médicaments. Les poumons sont également efficaces pour l’absorption des médicaments pour l’action systémique en raison de la grande surface bien perfusée, de la couche de cellules épithéliales extrêmement mince et du volume sanguin élevé dans les capillaires pulmonaires1.
Les formulations de poudre sèche inhalée ont été largement étudiées pour la prévention et le traitement de diverses maladies telles que l’asthme, la maladie pulmonaire obstructive chronique, le diabète sucré et la vaccination pulmonaire2,3,4. Les médicaments à l’état solide sont généralement plus stables que sous forme liquide, et les inhalateurs à poudre sèche sont plus portables et conviviaux que les nébuliseurs5,6. Dans le développement de formulations de poudre sèche inhalée, l’innocuité, le profil pharmacocinétique et l’efficacité thérapeutique doivent être évalués dans des modèles animaux précliniques après administration pulmonaire7. Contrairement aux humains qui peuvent inhaler activement de la poudre sèche, l’administration pulmonaire de poudre sèche aux petits animaux est difficile. Il est nécessaire d’établir un protocole efficace d’administration de poudre sèche aux poumons des animaux.
Les souris sont largement utilisées comme modèles animaux de recherche parce qu’elles sont économiques et qu’elles se reproduisent bien. Ils sont également faciles à manipuler et de nombreux modèles de maladies sont bien établis. Il existe deux approches principales pour administrer de la poudre sèche au poumon de la souris : l’inhalation et l’administration intratrachéale. Pour l’inhalation, la souris est placée dans une chambre du corps entier ou du nez seulement où la poudre sèche est aérosolisée et où les animaux respirent l’aérosol sans sédation8,9. Un équipement coûteux est nécessaire et l’efficacité de l’administration des médicaments est faible. Bien que la chambre du corps entier puisse être techniquement moins difficile, la chambre d’exposition du nez seulement pourrait minimiser l’exposition des médicaments à la surface du corps. Quoi qu’il en soit, il est toujours difficile de contrôler et de déterminer avec précision la dose administrée aux poumons. La poudre sèche est principalement déposée dans la région du nasopharynx où la clairance mucociliaire est proéminente10. De plus, les souris à l’intérieur de la chambre sont soumises à un stress important pendant le processus d’administration car elles sont contraintes et privées de nourriture et d’eau11. Pour l’administration intratrachéale, il s’agit généralement de l’introduction de la substance directement dans la trachée. Il existe deux techniques différentes pour y parvenir : la trachéotomie et l’intubation orotracheal. Le premier nécessite une intervention chirurgicale qui fait une incision dans la trachée, qui est invasive et rarement utilisée pour l’administration de poudre. Seule la deuxième technique est décrite ici. Par rapport à la méthode d’inhalation, l’administration intratrachéale est la méthode la plus couramment utilisée pour l’administration pulmonaire chez la souris en raison de son efficacité d’administration élevée avec une perte minimale de médicament12,13. C’est une méthode simple et rapide pour livrer avec précision une petite quantité de poudre en quelques milligrammes à la souris. Bien que la souris soit anatomiquement et physiologiquement distincte de l’homme et que l’anesthésie soit nécessaire pendant le processus d’intubation, l’administration intratrachéale contourne les voies respiratoires supérieures et offre un moyen plus efficace d’évaluer les activités biologiques de la formulation de poudre sèche telles que l’absorption pulmonaire, la biodisponibilité et les effets thérapeutiques14,15.
Pour administrer de la poudre sèche par voie intratrachéale, la souris doit être intubée, ce qui pourrait être difficile. Dans cet article, la fabrication d’un insufflateur de poudre sèche sur mesure et d’un dispositif d’intubation est décrite. Les procédures d’intubation et d’insufflation de poudre sèche dans le poumon de la souris sont démontrées.
Protocol
Representative Results
Discussion
En ce document, des dispositifs faits sur mesure pour l’insufflation sèche de poudre et l’intubation intratrachéale sont présentés. Dans l’étape de chargement de la poudre, la poudre sèche est chargée dans une pointe de pipette de chargement de gel de 200 μL. Il est important de taper doucement la pointe pour permettre l’emballage en vrac de poudre à l’extrémité étroite de la pointe. Cependant, si la poudre est emballée trop étroitement, ils resteront coincés dans la pointe et ne pourront pas êt…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Les auteurs tiennent à remercier M. Ray Lee, M. HC Leung et M. Wallace So pour leur aimable aide dans la fabrication de la source lumineuse et de l’insufflateur de poudre; et l’installation de base de la faculté pour l’aide en imagerie animale. Les travaux ont été soutenus par le Research Grant Council, Hong Kong (17300319).
Materials
| BALB/c mouse | Female; 7-9 weeks old; Body weight 20-25 g | ||
| CleanCap Firefly Luciferase mRNA | TriLink Biotechnology | L-7602 | |
| Dry Powder Insufflator | PennCentury | Model DP-4M | |
| Ketamine 10% | Alfasan International B.V. | NA | |
| Light emitting diode (LED) torch | Unilite Internation | PS-K1 | |
| Mannitol (Pearlitol 160C) | Roquette | 450001 | |
| Non-filter round gel loading pipette tip (200 µL) | Labcon | 1034-800-000 | |
| Nylon floss | Reach | 30017050 | |
| One milliliter syringe without needle | Terumo | SS-01T | |
| Optical fibre | Fibre Data | OMPF1000 | |
| PEG12KL4 peptide | EZ Biolab | (PEG12)-KLLLLKLLLLKLLLLKLLLLK-NH2 | |
| Plastic Pasteur fine tip pipette | Alpha Labotatories | LW4061 | |
| Three-way stopcock | Braun | D201 | |
| Xylazine 2% | Alfasan International B.V. | NA | |
| Zerostat 3 anti-static gun | MILTY | 5036694022153 |
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