新型多西他赛口服纳米粒的体内研究

文件类型:原始研究文章

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1 伊朗德黑兰伊斯兰阿扎德大学科学与研究处化学工程系。

2 巴格亚塔拉医科大学化学伤害研究中心,伊朗德黑兰。

3 伊朗马什哈德马什哈德医科大学药学院纳米技术研究中心。

抽象

多西紫杉醇药物的不良溶解性,低生物稳定性和高毒性导致食用受限,常见副作用和功效低下。产品的当前商业形式Taxotere®,静脉注射后,由于溶血作用使血红蛋白和红细胞分离,引起超敏反应。另外,该患者通过延长药物注射而遭受严重的治疗方案。药物在癌症治疗中的最重要优势是要考虑患者的舒适度和治疗过程中的接受度,以及选择最有效的药物以实现癌细胞的最高改善。根据我们先前的研究,在这项研究中,稳定的多西他赛负载的纳米胶束用于治疗C26结肠癌小鼠。合成的纳米胶束在动物试验中具有令人满意的结果,并具有诸如药物的口服形式,小于15 nm的粒径,适当的PDI,足够的泽塔电位以保持物理稳定性和维持粒径的足够特性,职业无毒性以及很高的特性。功效比商业产品Taxotere®。此外,合成口服药物对C26结肠癌的较低副作用可称为该研究的另一个优势。

关键词


介绍

在美国,癌症是造成死亡的第二大原因,并且每年导致全球22.9%的死亡[1]。近来,已经进行了数种研究和研究来治疗癌症并消除癌细胞,主要集中在减少药物副作用上。癌症是一种细胞疾病,是由改变细胞分化和增殖的控制过程引起的[2]。当前的癌症治疗方法通常包括积极的方法,例如减少肿瘤大小的初次化疗,可能的手术切除肿瘤以及最终的放疗和完全化疗[3]。所有癌症治疗的共同目标是同时去除最大数量的癌细胞并同时破坏最小数量的正常细胞。患者生活质量的改善及其预期寿命与上述目标[4]直接相关。

尽管抗癌药物对肿瘤细胞的作用比对正常细胞的作用大,但由于处方的高剂量引起的严重副作用使患者在有时间产生作用之前就停止服药[5,6]。近几十年来,科学家发现了纳米技术在改善药物输送系统和靶向治疗质量方面的优势。改善药物输送技术,从而降低药物毒性和提高药效,对患者有各种好处,并为制药公司创造了新的市场[7]。使用口服药物递送系统和药物制剂中的纳米颗粒被认为是新技术。粒径和粒径分布是新的纳米粒子系统的重要特征[8]。这些因素对纳米粒子的体内分布,生物命运,毒性以及纳米粒子到达目标点的能力都有影响[9]。

静脉内施用的纳米颗粒,可以简单地由防御系统确定,并可以被血流中的巨噬细胞清除。除了纳米颗粒的粒径外,其疏水性表面还决定了纳米颗粒中血液调理素的含量[10,11]。为了增加靶向性,需要增加纳米颗粒在血流中的保留时间,这主要可以通过使调理作用最小化来实现。在这方面可以采取以下行动[12,13]:

-涂有聚合物或亲水性表面活性剂的纳米颗粒。

-具有共聚物的纳米颗粒,所述共聚物包含亲水性部分,例如聚环氧乙烷,聚乙二醇,泊洛沙明,泊洛沙姆,吐温80。

当前,聚合物纳米颗粒被广泛用于口服药物递送,并且与其他技术相比具有多个优势[14,15]。它们在胃肠道中稳定,可以固定负载的药物,以抵抗酶促反应,pH和药物泵抑制剂。此外,成功的纳米颗粒系统应具有高的载药能力,这导致需要较少量的基质材料进行给药。

最近,Nanomicelles被用于口服药物递送。胶束归类于纳米颗粒组,并且具有两个部分:疏水性内部部分和亲水性外部部分。因此,它可以将疏水性药物包裹在其核心中,并且可以通过人体的亲水性液体介质将疏水性药物简单地传递到目标点[16]。

多西他赛是一种抗癌药物,属于类毒素组,具有与紫杉醇相似的分子形状,但在G2 / M相中可更有效地抑制微管的解聚[17、18、19]。

多西他赛用于局部晚期乳腺癌,转移性乳腺癌,卵巢癌,肺癌,子宫癌,前列腺癌,头颈癌和胃肠道癌[12,20,21,22]。

在商业产品中,Taxotere®低溶解度(4/13µ通过使用聚山梨酯80非离子表面活性剂(吐温80)[10、12、19],可以增加多西紫杉醇在水中的微克紫杉醇微克/毫升)[Tween 80]。该药物在医院通过注射一小时静脉内给药[23]。每三周可根据患者情况更改药物剂量。它的副作用可以被称为骨髓抑制,包括中性粒细胞减少症,血小板减少症和贫血,敏感性反应,如发红,哮喘,血压下降,水肿,包括体重增加,水肿和腹水,脱发,单核细胞,腹泻,恶心和呕吐。 [24,25,26]。目前,大多数药物仅通过静脉内注射给药。口服方法可能是其简便性和患者更好接受的最佳替代方法之一,尤其是对于需要频繁给药的慢性疾病。

As mentioned in the previous study, synthesized oral docetaxel nanomicelles have a size of less than 15 nm, proper polydispersity index (PDI), sufficient zeta potential for physical stability and maintaining particle size, high drug encapsulation capacity, non-toxicity of career, and high efficacy than the commercial product 紫杉醇®。合成的纳米胶束已经用于动物试验。在这项研究中,将评估和讨论具有不同吐温和表面活性剂的合成纳米胶束的动物试验结果。

实验内容

材料和方法

总结了用于制备纳米胶束的材料(如表1所示)。

总结了已用于制备纳米胶束的设备清单(如表2所示)。

载有DTX的萘香酚的制备

为了制备负载DTX的菜豆油,考虑到每次仅考虑一个因素,使用了不同表面活性剂(吐温)和稳定剂(MCT油和芝麻油),蒸馏水和溶解温度的不同组成。研究变量汇总(如表中所示) 3).

研究了每个样品的透明度,大小和表面电荷,以选择优化的合成方法并确定组成。验证的结果(500 nm以下的萘酚,负电荷的表面,以及完全的透明性)导致材料和成分的选择。确定了包括55%重量的优化样品。吐温20和80的表面活性剂类型,20%wt。稳定剂和55%wt。蒸馏水[27]。

在15 mL Falcon管中测量组分,并在热的纯净水浴中加热至50°C。通过涡旋将溶液搅拌4分钟 ’间隔。 30分钟后将溶液冷却至37°C。加入1%的DTX,并将其在37°C下放置40分钟。溶液的混合连续进行。继续搅拌30分钟,并超声处理1〜2分钟,以获得均匀的液体[27]。

类似地合成不含Tween 80和20和不含DTX的制剂,并认为它们是对照。

拟南芥评估

配方的详细信息如下所示(如表4所示)。

TEM照片显示了合成配方的球形[24]。合成的纳米胶束的球形使其具有最大的控制包封药物释放和保护的能力,这在我们先前的研究中已经详细讨论过[24]。与其他纳米粒子形状[27、28、29、30、31、32]相比,球形具有最长的包封药物迁移路径,并且与水相的接触面最小。

Zeta电位

定义了粒度,多分散指数(PDI)和Zeta电位(如表5所示)。 Tween 80纳米胶束的平均粒径为14.03±1.23 nm,吐温20纳米胶束的132.55±使用MCT油作为稳定剂时为12.88 nm,而Tween 80纳米胶束的平均粒径为145.2±11.32 nm,吐温20纳米胶束的波长为289.75±15.37 nm,使用芝麻油作为稳定剂。对于所有组合物,含有芝麻油的纳米胶束均大于100 nm,并且芝麻稳定剂PDI不足(PDI>0.5)。根据研究’为了获得适当尺寸的DTX负载纳米颗粒,其他有关配方I至IV的评论仍在继续。

所有配方中的zeta电位均为负值,可提供足够的静电排斥力,从而实现物理稳定性并防止颗粒积聚。式I和II的平均尺寸和PDI小于式III和IV的平均尺寸和PDI。结果表明,吐温80的尺寸和均匀性更好。

制备的纳米胶束需要在5%葡萄糖中稀释才能用于动物试验。还研究了右旋糖中制剂I的大小和ζ电位。在制剂I中使用灭菌的5%葡萄糖代替蒸馏水。此外,测量MOPS缓冲液中的ζ电势。平均粒径为15.2±1.45 with PDI= 0.23±0.031。 ζ电位为-10.1mV。结果表明,使用葡萄糖和水之间没有显着差异。

大小和表面特征决定了胃肠道的扩展和药物吸收率。纳米胶束的小尺寸增加了比表面积,纳米胶束与上皮的接触表面增加了,因此非特异性药物通过受体被细胞吸收或内吞的可能性更大[33,34]。研究表明,小于50 nm的纳米职业吸收肠细胞,因此,小尺寸制剂可增加肠细胞的吸收。该药物通过淋巴系统传播,因此,它抑制肝脏代谢的首过效应。它增加了血液中的比表面积并减少了癌细胞的生长[35]。根据结果​​,制备的吐温80纳米胶束具有胃肠道口服吸收的所有粒径要求。

表面活性剂分为离子和非离子两组。离子基团用于溶解部分可溶的物质,而非离子基团用于溶解严重不溶的物质[36]。临界浓度(CMC)和聚集数(Ng )是评估质量的主要参数。由于Tween具有较低的CMC(稀释液中的萘啶菌酮稳定性和低剂量给药能力)和适当的聚集数,因此被用于许多类型的研究中[30]。在研究中使用了10至100 nm的纳米颗粒。此外,其低毒性允许以口服形式使用,并且非离子特性增加了非离子疏水多西紫杉醇的溶解度。

清晰度是重要的特征之一。制备脂肪水乳液的亲水亲脂天平(HLB)需要在10的范围内< HLB <18. HLB = 15的Tween 80和HLB = 16。6的Tween 20提供了透明溶液[37,38,39,40]。两种表面活性剂均具有最大的亲水性,没有充当稳定剂,这使得纳米胶束过程可逆以按时进行药物释放[41,42,43,44]。

制备的纳米胶束的负ζ电势抑制了颗粒积累,并通过静电排斥提供了更好的物理稳定性。负载DTX的配方显示出比没有紫杉醇负OH基团引起的Zeta电位更高的Zeta电位。

体内研究

从伊朗牧场研究所购买了25只雌性BALB / c小鼠用于研究。小鼠为4-5周大,体重为13-17gr。所有动物试验均在伊朗马什哈德的Buali(阿维森纳)研究所进行,实验动物在场’ rights and laws.

C-26肿瘤在小鼠的背部生长,并且已经审查了与商业产品相比,新型DTX制剂的功效。

老鼠被剃光了 如图1所示,以及100-150µ将1升麻醉溶液(甲苯噻嗪10毫克/千克,氯胺酮10毫克/千克)注入每只小鼠 peritoneum. The 麻醉溶液在25毫升5%葡萄糖中含有4.5毫升氯胺酮和1.5毫升甲苯噻嗪。小鼠20分钟后失去知觉,其中50个细胞中有300,000个C-26细胞µ注射1升PBS subcutaneously to the shaved areas (Fig. 1).

7天后在小鼠背部产生了明显的肿瘤(图2)。药物治疗从这一阶段开始,选择具有适当大小,肿瘤状况和体重的小鼠并用苦味酸涂漆。每组包括5只小鼠,并在脖子,尾巴,左手,右手和无色上进行标记。分别称重每只小鼠的体重并确定其药物剂量。最后,以10 mg / kg的商业药物Taxotere®注射后,将优化制备的负载DTX的纳米胶束分别以50和100 mg / kg的剂量饲喂给小鼠,将葡萄糖和100 mg / kg的空纳米胶束强迫饲喂给小鼠。控制老鼠’在这种情况下,证人组使用5%葡萄糖口服液。药物稀释是在5%葡萄糖注射液中进行的。

登记后将小鼠放在盒子中。每隔一天评估一次肿瘤大小和小鼠体重,持续60天。肿瘤体积测量如下:

 

L,W和H分别是肿瘤的长度,宽度和高度。

根据实验室动物’权利和法律,应通过浓缩氯仿吸入器终止小鼠的生命,以免在以下情况下遭受痛苦:a)小鼠的体重变得小于其主要体重的15%,b)肿瘤的大小变得大于2,000 mm3,c)肿瘤的一维尺寸超过20毫米。

结果与讨论

纳米载体的稳定性是药物输送的关键[41]。口服药物受到胃肠道状况的限制,例如上皮吸附限制,pH和酶促反应。在胃和肠中,pH值分别从1到8不等。这种变化导致药物蛋白的氧化,脱氨基或水解,并降低了活性。如果可以克服这些障碍,药物可能到达上皮细胞被吸收。 DTX通过跨细胞机制摄入。 DTX通过囊泡样物质进入细胞[27,28]。

制备的胶束的稳定性必须足以抑制其快速溶解并避免与胃肠道相反地稀释。在模拟的胃液(SGF,pH 1.6)和模拟的肠液(SIF,pH 6.5)中,于37°C进行制备的制剂的稳定性12小时。结果表明,在最初的2小时内,SGF的粒径变化较小,而在随后的6小时内,SIF的粒径则有所增加。 拿破仑在肠道中的保存时间少于6小时[27,30],并且其物理稳定性是适当的。同样,式I在胃肠道介质中显示出更高的稳定性[27]。

体内肿瘤抑制功效

评价所有制剂的体内肿瘤抑制功效。图3所示 两种剂量分别为50和100 mg / kg的DTX负载的纳米胶束,制剂I的体内肿瘤抑制功效与商业产品Taxotere相比®,剂量为10 mg / kg,且纳米胶束不含DTX,M-BLK。制剂I的抑制功效,包括剂量和商业产品Taxotere®与M-BLK和右旋糖相比,可以评估。结果表明,剂量为100 mg / kg的制剂I显着抑制了肿瘤的生长,剂量为50 mg / kg的制剂I优于市售产品, Taxotere®但是,这并不重要。

图4显示了在治疗期间患有C-26肿瘤的小鼠的体重。该图显示体重没有明显变化。

Fig. 5 demonstrates survival rates after 50 days of study. As it shows, 60% of the mice under treatment with the Formulation I, 100 mg/kg, were survived after 44 days, while 80% of the mice under treatment with the commercial product, 紫杉醇®10mg / kg,在30天后消失,并且唯一的存活持续42天,用制剂I处理的50mg / kg的小鼠中有40%在44天后存活。接受右旋糖治疗的对照组在第42天的存活率为40%,服用M-BLK的小鼠中只有20%在第42天存活。最方便的存活率是配方I,100 mg / kg。

以50和100 mg / kg的两种剂量进行了动物试验。负载DTX的纳米胶束100 mg / kg,与市售产品相比,10 mg / kg可以显着抑制肿瘤生长26天。总结动物试验和所有 在实验室结果中,配方I被定义为最佳优化的纳米胶束。由于药物的新陈代谢,未使用较高剂量。当肿瘤面对高剂量的药物时, 多药耐药性(MDR)机制将被激活,疗效将降低[45]。

癌症肿瘤由于其异常的血管生成而具有较大孔的更易渗透的动脉,因此纳米颗粒比正常组织中更倾向于聚集在肿瘤组织中。这称为增强的渗透率和保留(EPR)效果[45]。这项研究中制备的纳米胶束具有被动靶向特性,在肿瘤中蓄积,并且显示出比市售产品更好的功效。制剂I 100 mg / kg表现出最佳疗效。此外,用制备的纳米胶束处理不足的小鼠比市售产品更好,更稳定,在50天内的第44天中,有60%的小鼠存活了下来’动物试用期。这意味着与市售产品相比,该制剂可以令人满意地抑制由肿瘤引起的死亡率。如图5所示,该商品的死亡率很高,而制剂I的最高存活率可以证明其低毒性。

结论

与市售产品相比,多西他赛纳米胶束在动物试验中已成功合成和给药。合成的纳米胶束在动物试验中具有令人满意的结果,并且具有适当的特性,例如药物的口服形式,小于15 nm的尺寸,适当的多分散指数(PDI),足够的zeta物理稳定性和维持粒径的潜力,职业无毒,并且比市售产品具有更高的功效。同样,合成口服药物对C26结肠癌的较低副作用可以称为该研究的另一个优势。研究结果表明,拟议中的DTX纳米胶束可以口服给药,值得在以后的研究中进行药代动力学,组织分布和组织病理学研究。

致谢

这项研究得到伊朗马什哈德市马什哈德大学阿维森纳研究所的支持。

利益冲突

作者声明在当前工作中没有利益冲突。

 

 
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