Herstellung und Charakterisierung von Einzel-und Multi-Wirkstoff beladen Körperlich Eingeschlossene Polymermicellen
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
Amphiphile Blockcopolymere wie Polyethylenglykol- Block -Polymilchsäure (PEG-b-PLA) können durch Selbstorganisation Micellen oberhalb ihrer kritischen Mizellenkonzentration bilden hydrophobe Kerne durch hydrophile Schale in wässrigen Umgebungen umgeben. Der Kern dieser Mizellen können genutzt werden, um hydrophobe, schlecht wasserlöslichen Medikamenten wie Docetaxel (DTX) und Everolimus (EVR) zu laden. Systematische Charakterisierung der Mizellen-Struktur und Wirkstoffbeladung Fähigkeiten sind wichtig, vor der in vitro und in vivo-Studien durchgeführt werden. Das Ziel des hierin beschriebenen Protokolls ist es, die notwendigen Schritte zur Charakterisierung standardisierten micellare Produkte erzielen. DTX EVR intrinsische Löslichkeiten von 1,9 und 9,6 ug / ml Die Herstellung dieser Mizellen kann durch Lösungsmittelgießen, welche die Wasserlöslichkeit des DTX EVR bis 1,86 und 1,85 mg / ml erhöht erreicht werden. Arzneimittelstabilität in Mizellen evalüber 48 Stunden bei Raumtemperatur ausgewertet zeigt an, dass 97% oder mehr der Arzneimittel in Lösung gehalten wird. Mizellengröße wurde unter Verwendung der dynamischen Lichtstreuung bewertet und zeigte, daß die Größe dieser Micellen unter 50 nm und hing von dem Molekulargewicht des Polymers. Wirkstofffreisetzung aus den Micellen wurde mittels Dialyse unter Sink-Bedingungen bei pH 7,4 bei 37 ° C über 48 Stunden beurteilt. Kurvenanpassung Ergebnisse zeigen, dass Wirkstofffreisetzung ist von einem Prozess erster Ordnung anzeigt, dass sie die Diffusion angetrieben.
Introduction
Amphiphilen Blockcopolymeren mit sich wiederholenden Struktur aus hydrophilen und hydrophoben Domänen spontan selbstorganisieren, um dreidimensionale makromolekularen Anordnungen als polymere Mizellen zu bilden. Diese Strukturen haben eine innere hydrophobe Kern, der von einer hydrophilen Schale umgeben ist. Der hydrophobe Kern hat die Fähigkeit, hydrophobe Arzneimittel entweder durch physikalischen Einschluß durch hydrophobe Wechselwirkungen oder durch chemische Konjugation an das Polymergerüst einzubauen. 1 Viele Vorteile bestehen bei der Verwendung dieser Blockcopolymere Micellen zur Arzneimittelabgabe zu bilden. Diese umfassen den Einbau von schlecht löslichen Arzneimitteln, die Verbesserung der pharmakokinetischen Eigenschaften der eingearbeiteten Arzneimittel und die Biokompatibilität und / oder die biologische Abbaubarkeit der Polymeren macht sie eine sichere Alternative zu herkömmlichen Lösungsvermittlern. 2 Ein weiterer Vorteil der Verwendung von polymeren Mizellen ist ihre kolloidale Teilchengröße zwischen 15- 150 nm 3, so dass sie für pa attraktivrenteral Lieferung. Deshalb in den letzten 20 Jahren polymere Mizellen wurden als lebensfähig Drug Delivery-Systemen für schlecht wasserlösliche Arzneimittel vor allem für die Krebstherapie 3,4 entstand.
Derzeit gibt es fünf polymere mizellaren Formulierungen für die Krebstherapie in der klinischen Erprobung. 4 Vier der Mizellen in klinischen Studien sind auf PEG-Basis Diblockcopolymere während das letzte ein Triblockcopolymer Polyethylenoxid enthält. Die Größe dieser Micellen variiert von 20 nm bis 85 nm. Der Vorteil der Verwendung von PEG basierenden Polymere ist ihre Biokompatibilität und abhängig vom zweiten Block kann auch biologisch abbaubar sein. Kürzlich neuen Drug Delivery-Systemen auf Basis von Polyethylenglykol- Block -Polymilchsäure (PEG-b -PLA) polymere Mizellen sind für die gleichzeitige Bereitstellung von mehreren Krebsmedikamente entwickelt. Die PEG-b- PLA Mizellen sind sowohl biokompatibel und biologisch abbaubar. Diese Mehr Arzneimittel beladene Mizellen wie gezeigtynergistic Hemmung von verschiedenen Krebsmodellen in vitro und in vivo 2,5,6 und passen in die aktuelle Paradigma unter Verwendung mehrerer Chemotherapeutika, um Widerstand zu verhindern und Absenken Toxizität. Daher gibt es ein großes Interesse in der Herstellung und Charakterisierung dieser mizellaren Arzneistoffabgabesysteme zur Verwendung bei Krebs und anderen Krankheitszuständen.
In der Arbeit unten haben wir einen Schritt-für-Schritt-Verfahren, mit denen solche Mizellen können hergestellt und charakterisiert, bevor sie in die Bewertung von Krankheitszuständen von Interesse werden skizziert. Für den Zweck dieser Arbeit zwei schlecht löslichen Antikrebsmitteln, Docetaxel (DTX) und Everolimus (EVR) wurden ausgewählt. Sowohl DTX und EVR sind schlecht wasserlösliche Verbindungen mit intrinsischen Wasserlöslichkeit bei 1,9 und 9,6 & mgr; g / ml. 7,8 zwei PEG-b -PLA Polymeren mit unterschiedlichen Molekulargewichten wurden in diesem Protokoll als Bausteine für die formulierten polymeren verwendet Micellendiese Polymere PEG 2000 – b -PLA 1800 (3800 Da) und PEG 4000 – b -PLA 2200 (6200 Da). PEG-b -PLA Mizellen kann deshalb eine einzigartige Plattform als Nanotransporter für DTX und EVR einzeln und in Kombination. Die benötigten Reagenzien / Erforderliche Materialien und Geräte für die Vorbereitung und charakterisieren diese Mizellen sind in Tabelle 1 aufgeführt.
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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