Abstrakt

Arzneimittelverabreichung 2015: Herstellung und Anwendung neuartiger intakter fester Lipid-Nanovesikel – Zhijun Yang – Hong Kong Baptist University

Zhijun Yang und Aiping Lu

Es ist uns gelungen, intakte feste Lipid-Nanovesikel herzustellen, die pharmazeutische Wirkstoffe (API) enthalten und nach Rehydrierung Liposomen mit der Fähigkeit zur kontrollierten Wirkstofffreisetzung bilden. Um dies zu demonstrieren, wurden feste Lipid-Nanovesikel hergestellt, indem eine Mischung aus Liposomen mit oder ohne Liganden wie DSS oder CA9, eingeschlossenen wasserlöslichen API wie Albuterol oder siRNA oder Insulin, gemischt mit dem Kryoprotektivum Lactose und einem Weichmacher aus Glycerin und Wasser, lyophilisiert wurde. Die Liposomstruktur, der eingeschlossene API und die Fähigkeit zur kontrollierten Wirkstofffreisetzung blieben nach der Lyophilisierung und Rehydrierung erhalten, und die Wirksamkeit der Freisetzung in vivo wurde bestätigt. Da feste Lipid-Nanovesikel besser an eine Vielzahl von APIs und Dosierungsformen anpassbar sind als Liposomen oder andere Nanopartikel, ermöglicht unsere neuartige Erfindung eine viel breitere Nutzung der Liposomentechnologie in zahlreichen pharmazeutischen, chemischen und biologischen Situationen. Mikrovesikel (Ektosomen oder Mikropartikel) sind eine Art extrazellulärer Vesikel (EV), die von der Zellmembran abgesondert werden. In mehrzelligen Organismen werden Mikrovesikel und andere EVs sowohl in Geweben (im interstitiellen Raum zwischen Zellen) als auch in verschiedenen Arten von Körperflüssigkeiten gefunden. Mikrovesikel sind durch eine Phospholipid-Doppelschicht begrenzt und können so klein wie kleinste EVs (30 nm Durchmesser) oder bis zu 1000 nm groß sein. Im Gegensatz zu intrazellulär gebildeten EVs, die als Exosomen bezeichnet werden. Mikrovesikel spielen eine Rolle bei der interzellulären Kommunikation und können Moleküle wie mRNA, miRNA und Proteine ??zwischen Zellen transportieren. Obwohl Mikrovesikel zunächst als Zellmüll eingestuft werden, können sie den antigenen Inhalt der Ursprungszelle widerspiegeln und eine Rolle bei der Zellmarkierung spielen. Wie andere EVs sind sie an verschiedenen physiologischen Prozessen beteiligt, darunter der Bekämpfung von Tumoreffekten, der Tumorimmunverdeckung, der Metastasierung, der Tumor-Stroma-Kommunikation, der Angiogenese und der Geweberegeneration. Mikrovesikel können auch fehlgefaltete Proteine, zytotoxische Wirkstoffe und Stoffwechselabfälle aus der Zelle entfernen. Veränderungen der Mikrovesikelwerte können auf Krankheiten wie Krebs hinweisen. Verschiedene Zellen können Mikrovesikel aus dem Plasmafilm freisetzen. Zu den Quellen von Mikrovesikeln gehören Megakaryozyten, Blutplättchen, Monozyten, Neutrophile, Tumorzellen und die Plazenta. Blutplättchen spielen eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung der Hämostase: Sie fördern die Bildung von Blutgerinnseln und verhindern so Blutverlust. Darüber hinaus verbessern sie das Immunsystem, da sie das Molekül CD154 (CD40L) exprimieren. Blutplättchen werden durch Entzündungen, Infektionen oder Verletzungen aktiviert und nach ihrer Aktivierung werden Mikrovesikel, die CD154 enthalten, aus den Blutplättchen freigesetzt. CD154 ist ein wichtiges Molekül bei der Entwicklung der humoralen Immunreaktion der T-Zelle. CD154-Knockout-Mäuse sind nicht in der Lage, IgG, IgE oder IgA als Reaktion auf Antigene zu produzieren. Mikrovesikel können auch Prionen und Moleküle wie CD41 und CXCR4 transportieren.Endothel-Mikropartikel sind kleine Bläschen, die von Endothelzellen abgesondert werden und im Blut zirkulieren. Das Mikropartikel besteht aus einer Plasmaschicht, die eine geringe Menge Zytosol umgibt. Die Schicht des Endothel-Mikropartikels enthält Rezeptoren und andere Zelloberflächenmoleküle, die den erkennbaren Nachweis der Endothelwurzel des Mikropartikels ermöglichen und seine Unterscheidung von Mikropartikeln anderer Zellen, wie z. B. Blutplättchen, ermöglichen. Obwohl im Blut normaler Menschen zirkulierende Endothel-Mikropartikel gefunden werden können, wurden bei Patienten mit bestimmten Krankheiten, darunter Bluthochdruck und Herz-Kreislauf-Erkrankungen sowie Präeklampsie und verschiedene Arten von Vaskulitis, erhöhte Mengen zirkulierender Endothel-Mikropartikel festgestellt. Es wurde gezeigt, dass die Endothel-Mikropartikel in einigen dieser Infektionszustände unterschiedliche Zelloberflächenmoleküle aufweisen, die einen Zustand der Endothelschädigung widerspiegeln. Daher könnten Endothel-Mikropartikel als Indikator oder Aufzeichnung des funktionalen Zustands des Endothels bei Krankheiten nützlich sein und möglicherweise eine Schlüsselrolle bei der Pathogenese bestimmter Krankheiten spielen, darunter rheumatoide Arthritis. Mikropartikel werden von zahlreichen anderen Zelltypen gewonnen. Mikrovesikel und Exosomen werden von zwei geringfügig unterschiedlichen Mechanismen gebildet und freigesetzt. Diese Prozesse führen zur Bildung von interzellulären Hemmbläschen. Mikrovesikel sind kleine, von Plasmaschichten abgeleitete Partikel, die durch äußere Reifung und Spaltung der Plasmaschicht in den extrazellulären Raum freigesetzt werden. Dieser Wachstumsprozess umfasst verschiedene Hemmungswege, darunter den Anstieg von intrazellulärem Kalzium und die Neuordnung der Zellstruktur. Die Bildung und Bildung von Mikrovesikeln umfasst kontraktile Mechanismen, die einschränkende Schichten zusammenziehen, bevor sie die Schichtverbindung abtrennen und das Vesikel in den extrazellulären Raum treiben. Das Keimen von Mikrovesikeln erfolgt an neuen Stellen auf der Zellschicht, die mit bestimmten Lipiden und Proteinen angereichert sind, die ihren zellulären Ursprung widerspiegeln. An diesen Stellen werden Proteine, Lipide und Nukleinsäuren gezielt zu Mikrovesikeln gebunden und in die Umgebung abgegeben. Exosomen sind schichtversiegelte Vesikel, die intrazellulär gebildet werden und kleiner als 100 nm sind. Im Gegensatz zu Mikrovesikeln, die durch einen Prozess der Filmreifung oder Exozytose gebildet werden, werden Exosomen zunächst durch Endozytose gebildet. Exosomen werden durch Invagination innerhalb eines Zellkerns gebildet, um ein intrazelluläres Vesikel zu bilden, das als Endosom oder endozytisches Vesikel bezeichnet wird. Im Allgemeinen werden Exosomen gebildet, indem die Nutzlast (z. B. Lipide, Proteine ??und Nukleinsäuren) im Inneren des Endosoms isoliert wird. Wenn es gebildet ist, verbindet sich das Endosom mit einer Struktur, die als multivesikuläres Molekül (MVB) bezeichnet wird. Das MVB, das isolierte Endosomen enthält, zirkuliert schließlich mit dem Plasmafilm, was bei der Exozytose der Exosomen entsteht. Wenn es geformt ist,Sowohl Mikrovesikel als auch Exosomen (auch extrazelluläre Vesikel genannt) bewegen sich im extrazellulären Raum in der Nähe der Freisetzungsstelle, wo sie von anderen Zellen aufgenommen werden oder langsam zerfallen können. Darüber hinaus überwinden einige Vesikel durch Ausbreitung große Distanzen und tauchen schließlich in natürlichen Flüssigkeiten wie der Zerebrospinalflüssigkeit, dem Blut und dem Urin auf.