Biodegradábilis, gyógyszerhordozó nanorészecskék

Átírás

1 Biodegradábilis, gyógyszerhordozó nanorészecskék Kiss Éva ELTE Határfelületi- és Nanoszerkezetek Laboratórium 1

2 Munkatársak Pénzes Csanád Botond Hill Katalin Schnöller Donát Gyulai Gergő Pribransky Kinga Faragó Eszter Hórvölgyiné Pető Ida ELTE Határfelületi- és Nanoszerkezetek Laboratórium

3 Együttműködők Bősze Szilvia, Horváti Kata, Bacsa Bernadett, Mező Gábor, Hudecz Ferenc MTA-ELTE Peptidkémiai Kutatócsoport Szabó Nóra Országos Korányi TBC és Pulmonológiai Intézet Kálmán Mihály SE I. Anatómiai Intézet Keszthelyi Tamás MTA Kémiai Kutatóközpont Támogatók: TB-INTER Jedlik NKTH BIOSPONA TeT-08-SG-STAR OTKA 68120, BIOSURF Jedlik NKTH FP7 NanoBond 3

4 Kolloidális gyógyszerhordozók 4

5 Kolloidális gyógyszerhordozók Mikro- és nanorészecskék Megoldható: a csomagolással Korszerű gyógyszerhordozók: késleltetett hatóanyagleadás szabályozott hatóanyagleadás célzott hatóanyagtranszport lokalizált hatóanyagleadás nem vízoldható hatóanyag bevitele érzékeny hatóanyag bevitele jobb eloszlatás (nagyobb diszperzitásfok), jobb biohasznosulás, kisebb dózis ritkább gyógyszerbevitel a hatóanyag célbajuttatásával a mellékhatások mérséklése A mikro- és nanorészecskék típusa, összetétele, mérete, szerkezete 5

6 Kolloidális gyógyszerhordozók Részecskék osztályozása Szerves molekulák, egyetlen szintetikus molekula, kovalens kötésekkel és nagy molekulatömeggel: polimer-hatóanyag konjugátum dendrimer, keresztkötött polimer gél, polimer mikrorészecskék (polimerizáció, vagy emulziós módszer) polimer nanorészecskék (polimerizáció, vagy lecsapás) Kisebb molekulákból, önrendeződéssel előálló aggregátumok: liposzómák (lipidből), nioszomák (nemionos tenzidből) poliszomák (blokk-kopolimerből) poliplexek kolloszómák

7 Polimer nanorészecske Poliészter típusú polimer: PLA, PLGA kopolimer, biodegradábilis, biokompatibilis Hatóanyag becsomagolás : Hatóanyag szállítás: előállítás közben, a mag hidrofób jellegű kiürülés, felületi hidrofilizálás passzív irányítás: méret, és méreteloszlás Hatóanyagfelszabadulás: a polimer mátrix hidrolízis útján degradálódik: erózió és porozitás növekedés, a hidrolízis termékek nem toxikusak 7

8 Nanorészecskék előállítása Emulziós/ oldószer elpárologtatási módszer Nanoprecipitációs módszer - oldószercsere Szerves fázis: PLGA+hatóanyag stabilizátor A keletkező részecskék sztérikus stabilizálása Hidrofilozálás: felületi biokompatibilitás Rediszpergálhatóság Vizes fázis tisztítás, liofilizálás keverés szerves oldószer elpárologtatás d <200nm 8

9 PLGA nanorészecskék szűk méreteloszlás: nm jó stabilitás (4 hét, c NaCl : 0,1-1 M) könnyű rediszpergálhatóság

10 Hatóanyagok A Mycobacterium tuberculosis által okozott fertőzés: TBC a kórokozó a légzőszerven keresztül jut a tüdőbe, a falósejtek bekebelezik (elpusztítják) Hagyományos, hatásos antibiotikumok: pl. izoniazid de hosszú idejű kezelés (6-9 hónap) mellékhatások túlélés a falósejtben ( alvó állapot ) rezisztencia O N NH NH 2 új hatóanyagjelöltek keresése hatóanyag célbajuttatása 10

11 Hatóanyagok Új hatóanyagjelöltek (in silico módszerrel) a baktérium túléléséhez elengedhetetlen enzim(ek)et várhatóan gátló molekulák Célbajuttatás: specifikus kötődés polaritás változtatás INH-konjugátum: pal-t 5 (INH) 2 A tuftsin a természetes fagocitózist stimuláló peptid, ennek rövid szakasza is hasonló bioaktivitást mutat: TKPKG= T 5, A palmitinsav a konjugátum lipofilitását növeli.

12 Monoréteg modell Hatóanyag transzport határfelületeken keresztül sejtmembránhoz való affinitás, kölcsönhatás a lipid molekulákkal beépülés valószínűsége A sejtmembrán lipid kettősrétegének egyszerűsített modellje Lipid molekulák rendezett monorétege víz/levegő határfelületen: Langmuir-mérleg

13 Membrán affinitás 1 elektromérleg Lipid illékony oldószeres oldata, rendezett monomolekulás Wilhelmy-lemez réteg kialakítása, kívánt tömörség (oldalnyomás) 1 mozgó gát elektromérleg Wilhelmy-lemez 2 2 Hatóanyag vizes oldatának injektálása az alsó fázisba, a lipidréteggel való kölcsönhatás víz komprimálás/expanzió hatóanyag drug 2 : 24 cm /perc

14 Penetráció Hatóanyag injektálása / mn/m Δπ = a penetráció által kiváltott oldalnyomás növekedés t / s t (sec) a membrán affinitás mértéke

15 Izoniazid és INH-redSer konjugátum 4 mn/m 3 0 =15 mn/m 0 =20 mn/m Az INH-nak nincs tartós kölcsönhatása a lipid réteggel (egyik tömörségnél sem) A konjugált formának nagyobb az affinitása a lipid réteghez Szignifikáns és tartós kölcsönhatás a lipid réteggel t sec INH INH-konjug INH-konjug INH

16 TB7 és konjugátuma 5 4 (mn/m) TB7-konj TB t (s)

17 TB8 és konjugátuma 8 TB8-konj 7 6 (mn/m) TB t (s)

18 Izoniazid konjugátuma pal-t 5 (INH) 2 penetrációja Kezdeti film tömörség (mn/m) 15 (mn/m) t (s)

19 Hatóanyagok jellemzése, polaritás A konjugálás növelte a hidrofób jelleget: INH INH-konj1 INH-konj2 TB7 TB7-konj TB8 TB8-konj kedvező membrán affinitás log P log [hatóanyag] [hatóanyag] o v pal-t 5 (INH) 2 logp= -0.2 (INH logp= -1.12) log p növekszik (nagyságrend) vízoldhatóság csökken Vizes közegű kolloid rendszer

20 Nanokapszulázás Nanoprecipitációval előállított PLGA nanorészecskék (SEM) 1 μm INH 1 μm pal-t 5 (INH) INH pal-t 5 -(INH) 2 V rel A hatóanyag-konjugátum nanokapszulázása méretnövekedést okozott d /nm

21 Nanokapszulázás Vegyület Részecske méret a Nm Polidiszp. a Hatóanyag tartalom b w% Kapszulázási hatékonyság b % INH 135 ± ± ± ± 5 pal-t 5 (INH) ± ± ± 6 92 ± 7 a dinamikus fényszórás mérés b spektrofotometriás meghatározást megelőzően, hidrolízis: 0,1M NaOH (l=260 nm)

22 Biológiai viselkedés In vitro: táptalajon növesztett Mtb-vel MIC és CFU meghatározás: INH és PLGA(pal-T 5 (INH) 2 ) hasonlóan hatásos In vivo: Mtb-vel fertőzőtt tengerimalacok tüdő lép máj vese INH 8/8 6/7 7/7 8/8 PLGA (pal-t 5 (INH) 2 ) 6/7 5/6 7/7 7/7 kioltás után 8 héttel CFU leolvasás (negatív / összes) (22 kezelés után és 26-i áldozás) Kezelés: INH PLGA(pal-T5(INH)2) 45 mg/ttkg 15mg (INH)/ttkg

23 Nanoprecipitáció A kísérleti körülmények hatása a lecsapás eredményére, a részecskeméretre, stabilitásra, rediszpergálhatóságra polimer minősége, kémiai összetétel, relatív molekulatömeg, koncentráció a szerves fázis minősége, összetétele, a vizes fázis minősége, összetétele a stabilizátor minősége és mennyisége, a szerves és vizes fázis mennyiségének aránya, a hőmérséklet hatása a keverés módja Részecseméret csökkentés átjutás a vér-agy gáton? 23

24 Részecskeméret d (nm) 500 nm A lecsapás körülményeivel befolyásolható a részecskeméret

25 Köszönöm a figyelmet! 25