Préparation et caractérisation de la personne et de multi-drogue Loaded Physiquement piégé micelles polymériques
Summary
The goal of this protocol is to describe the preparation and characterization of physically entrapped, poorly water soluble drugs in micellar drug delivery systems composed of amphiphilic block copolymers.
Abstract
Copolymères séquencés amphiphiles comme bloc polyethyleneglycol- acide -polylactic (PEG b- PLA) peuvent auto-assembler dans des micelles-dessus de leur concentration micellaire critique formant noyaux hydrophobes entourés par des obus hydrophiles dans des environnements aqueux. Le noyau de ces micelles peut être utilisé pour charger, des médicaments peu solubles hydrophobes comme le docétaxel (DTX) et l'évérolimus (EVR). Caractérisation systématique de la capacité de la structure micellaire et la charge de médicament est importante avant in vitro et in vivo peut être réalisée. Le but du protocole décrit ci-après est de fournir les étapes de caractérisation nécessaires à la réalisation des produits micellaires normalisés. DTX EVR et ont des solubilités intrinsèques de 1,9 et 9,6 pg / ml respectivement préparation de ces micelles peut être réalisé par coulée au solvant qui augmente la solubilité aqueuse de DTX et EVR à 1,86 et 1,85 mg / ml, respectivement. La stabilité des médicaments dans les micelles evald'atténuations à la température ambiante pendant 48 heures indique que 97% ou plus des médicaments sont conservées en solution. La taille des micelles a été évaluée en utilisant la diffusion dynamique de la lumière et a indiqué que la taille de ces micelles est inférieure à 50 nm et dépend de la masse moléculaire du polymère. La libération du médicament à partir des micelles a été évaluée en utilisant la dialyse dans des conditions d'évier à pH 7,4 à 37 o C pendant 48 h. Courbe résultats de l'ajustement indiquent que la libération du médicament est entraîné par un premier processus de commande indiquant qu'il est entraînée diffusion.
Introduction
Copolymères séquencés amphiphiles avec structure en répétant composées de domaines hydrophiles et hydrophobes peuvent spontanément auto-assembler pour former trois ensembles macromoléculaires dimensions connues comme les micelles polymériques. Ces structures ont un noyau hydrophobe interne entouré par une enveloppe hydrophile. Le noyau hydrophobe a la capacité d'incorporer des médicaments hydrophobes soit par piégeage physique ou par des interactions hydrophobes par conjugaison chimique à l'ossature du polymère. 1 De nombreux avantages exister à l'utilisation de ces copolymères à blocs pour former des micelles pour l'administration de médicaments. Ceux-ci comprennent l'incorporation de médicaments peu solubles, ce qui améliore la pharmacocinétique des médicaments incorporés, et la biocompatibilité et / ou de la biodégradabilité des polymères en fait une solution de rechange sans danger à des solubilisants classiques. 2 Un autre avantage de l'utilisation des micelles polymères est leur taille de particule colloïdale, entre 15- 3 150 nm, ce qui les rend attrayants pour parenteral livraison. Par conséquent, au cours des 20 dernières années micelles polymères ont émergé comme les systèmes de délivrance de médicaments viables pour les médicaments solubles dans l'eau en particulier pour le traitement du cancer 3,4.
Actuellement, il existe cinq formulations micellaires polymères pour la thérapie du cancer subissant des essais cliniques. 4 Quatre des micelles dans les essais cliniques sont copolymères diblocs à base de PEG tandis que le dernier est un copolymère triséquencé d'oxyde de polyéthylène contenant. La taille de ces micelles varie de 20 nm à 85 nm. L'avantage d'utiliser des polymères à base de PEG est leur biocompatibilité et en fonction de la deuxième séquence peut aussi être biodégradable. Récemment de nouveaux systèmes de délivrance de médicaments basés sur le bloc polyethyleneglycol- acide -polylactic (PEG b -PLA) micelles polymères ont été développés pour la livraison simultanée de plusieurs médicaments anticancéreux. Les micelles PEG-b- PLA sont à la fois biocompatible et biodégradable. Ces multi-drogues micelles chargées ont montré queynergistic inhibition de différents modèles de cancers in vitro et in vivo et 2,5,6 ajustement dans le paradigme actuel de l'utilisation de plusieurs médicaments dans la chimiothérapie pour prévenir la résistance et abaisser la toxicité. Par conséquent, il ya un grand intérêt dans la préparation et la caractérisation de ces systèmes de délivrance de médicaments micellaires pour une utilisation dans le cancer et d'autres états pathologiques.
Dans le travail ci-dessous, nous avons défini un processus étape par étape par laquelle ces micelles peuvent être préparés et caractérisés avant de les évaluer dans des états pathologiques d'intérêt. Aux fins de ce travail deux agents anti-cancéreux mal-solubles, le docétaxel (DTX) et l'évérolimus (EVR) ont été choisis. Les deux DTX et EVR sont des composés peu solubles dans l'eau avec solubilité dans l'eau intrinsèques à 1,9 et 9,6 pg / ml respectivement. 7,8 Deux PEG-b -PLA polymères avec des poids moléculaires différents ont été utilisés dans ce protocole que les blocs de construction pour le polymère formulée à des micelles,ces polymères sont PEG 2000 – b -PLA 1800 (3800 Da) et le PEG 4000 – b -PLA 2200 (6200 Da). PEG-b de micelles -PLA peuvent donc fournir une plate-forme unique en tant que nanocarrier pour DTX et EVR individuellement et en combinaison. Les réactifs / Matériels et équipements requis nécessaires pour préparer et caractériser ces micelles sont énumérés dans le tableau 1.
Protocol
Representative Results
Discussion
The use of polymeric micelles for drug delivery continues to expand due to their versatility and ability to deliver hydrophobic drugs for various disease states. Therefore, the techniques needed to prepare and characterize these formulations prior to use in cell culture or animals is a critical first step to determine the best pairing between the drug and the polymer. PEG-b-PLA are excellent amphiphilic block copolymers for drug delivery purposes. However, the block length of the hydrophilic and hydrophobic s…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This study was supported by the grant from AACP New Pharmacy Faculty Research Award Program, Medical Research Foundation of Oregon New Investigator Grant, Oregon State University-Startup fund, and Pacific University, School of Pharmacy Start-up fund.
Materials
| PEG2000-b-PLA1800 | Advanced Polymer Materials, Inc | 6-01- PLA/2000 | PLA MW can be specified on ordering |
| PEG4000-b-PLA2200 | Advanced Polymer Materials, Inc | 6-01- PLA/4000 | PLA MW can be specified on ordering |
| Docetaxel | LC Laboratories | D-1000 | 100 mg |
| Everolimus | LC Laboratories | E-4040 | 100 mg |
| Acetonitrile | EMD/VWR | EM-AX0145-1 | HPLC grade; 4 L |
| Round bottom flask | Glassco/VWR | 89426-496 | 5 mL |
| RV 10 Control Rotary Evaporators | IKA Works | 8025001 | Rotoevaporator |
| Shimadzhu HPLC with DAD detector | Shimadzhu | RP-HPLC | |
| Slide-a-lyzer dialysis casette MWCO 7000 | Thermo Scientific, Inc | 66370 | 3 mL |
| Phosphate buffer pH 7.4 200 mM | VWR | 100190-870 | 500 mL |
| Malvern NanoZS | Malvern Instruments, UK | DLS | |
| Nylon filter | Acrodisc/VWR | 28143-242 | 13 mm; 0.2µM |
| Phosphoric acid, NF | Spectrum Chemical/VWR | 700000-626 | 100 mL |
| GraphPad Prism | www.graphpad.com | Analysis software | |
| Zorbax SB-C8 Rapid Resolution cartridge | Agilent Technologies | 866953-906 | 4.6 ×75mm, 3.5 micron |
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