Abstrakt

Infektionskrankheiten 2015: Lipidbasierte Nanoformulierungen antimikrobieller Peptide zur Behandlung bakterieller Infektionskrankheiten – Matougui Nada – Universität Angers

Matougui Nada 1 , Groo Anne-Claire 1 , Umerska Anita 1 , Hakansson Joakim 2 , Joly-Guillou Marie-Laure 3 und Saulnier Patrick 1, 3

Der rasche Anstieg medikamentenresistenter Infektionen stellt ein akutes Problem dar, das den Gesundheitssektor weiterhin vor Herausforderungen stellt und das Interesse an neuen antimikrobiellen Strategien weckt. Antimikrobielle Peptide (AMPs) haben ein hohes Potenzial als neue Therapeutika gegen Infektionskrankheiten, da sie aufgrund ihres schnellen und unspezifischen Wirkmechanismus weniger anfällig für Resistenzen sind. Die in die Studie einbezogenen neuen Peptide sind gut definierte AMPs, die eine antimikrobielle Wirkung und ein akzeptables Sicherheitsprofil aufweisen. Ziel dieser Arbeit ist es, das Potenzial von Lipidnanokapseln (LNCs) für die AMP-Abgabe zu untersuchen, insbesondere ihre Fähigkeit, das Peptid vor Abbau zu schützen und gleichzeitig die richtige Arzneimittelaktivität aufrechtzuerhalten. Die LNCs werden als öliger Kern beschrieben, der aus mittelkettigen Triglyceriden besteht und von einer Tensidhülle aus Lecithin und PEG-Tensiden umgeben ist. Ihre Lipidkerne sind nicht günstig, da sie hydrophile Moleküle einkapseln können. Um die Peptidbeladung zu fördern, wurde die Eingliederung der kationischen Peptide in die Hülle der LNCs ins Auge gefasst. Es wurden zwei Strategien getestet: Adsorption der AMPs auf der Oberfläche der LNCs durch Inkubation unter magnetischem Rühren oder Einbau geladener Linker in die Formulierung der LNCs. Die unter verschiedenen Bedingungen durchgeführte Inkubation zeigt eine gute Bindung der Peptide an die Oberfläche der LNCs. Die minimalen Hemmkonzentrationen (MIC) der LNC-AMPs wurden für die empfindlichen Stämme bestimmt. Die Ergebnisse zeigen eine Erhaltung der antibakteriellen Aktivität des nativen Peptids und in einigen Fällen eine Abnahme der MIC. Die Lipidkomponenten von lipidbasierten Nanoformulierungen (LNFs) sind im Allgemeinen Phospholipide, Cholesterin und Triglyceride (Copland et al., 2005, Rawat et al., 2008), aber auch Gallensalze und freie Fettsäuren (Liu et al., 2007a). Diese Hilfsstoffe sind relativ harmlos, biokompatibel und in vivo biologisch abbaubar. Nanoformulierungen haben aufgrund ihrer größenabhängigen Eigenschaften viel Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Unter den zahlreichen Nanoformulierungen haben Lipid-Nanoformulierungen (LNFs) aufgrund ihrer hohen Biokompatibilität und Flexibilität zunehmend an Interesse gewonnen. Die Leistungsfähigkeit von Lipid-Nanoformulierungen wird stark von ihrer Zusammensetzung und Struktur beeinflusst. Therapeutische Peptide machen einen wachsenden Anteil des Pharmamarktes aus. Die größte Herausforderung für ihre Entwicklung zu kommerziellen Produkten ist jedoch ihre inhärente physikochemisch und biologische Instabilität. Wichtige Peptide wie Insulin, Calcitonin und Cyclosporin werden in LNFs eingearbeitet. Die Assoziation oder Einkapselung von Peptiden in lipidbasierten Trägern hat sich als Schutz der labilen Moleküle vor enzymatischer Degradation erwiesen. In dieser Übersicht werden Strategien zur Formulierung von Peptiden und einige Methoden zur Bewertung der Assoziationseffizienz beschrieben. Die Vorteile und Nachteile solcher Träger werden ebenfalls beschrieben.Die biokompatible Lithiummikroemulsion mit Peceol®, Lecithin, Ethanol und Wasser wurde untersucht, um die optimale Zusammensetzung hinsichtlich Wirkstoffgehalt, physikochemischen Eigenschaften und Stabilität zu ermitteln. Die Solubilisierung von Lithium in der Mikroemulsion erwies sich als kompatibel mit einem Wirkstoff-Tensid-Bindungsmodell. Lithiumionen wurden überwiegend in der Kopfgruppe des Lecithins solubilisiert, was die Grenzflächeneigenschaften des Systems erheblich veränderte. Pseudoternäre Phasendiagramme von wirkstofffreien und wirkstoffbeladenen Mikroemulsionen wurden bei einem konstanten Ethanol/Lecithin-Gewichtsverhältnis (40/60) erstellt. Die lithiumbeladene Mikroemulsion ist im Peceol®-reichen Teil des Phasendiagramms vollständig verschwunden; für die Bildung einer stabilen Mikroemulsion waren kritische Anteile von Lecithin und Ethanol erforderlich. Die Auswirkungen der Lithiumkonzentration auf die Eigenschaften und die physikalische Stabilität von Mikroemulsionen wurden mithilfe von Mikroskopie, Karl-Fischer-Titrationen, Rheologieanalysen, Leitfähigkeitsmessungen und Zentrifugationstests untersucht. Die untersuchten Mikroemulsionen erwiesen sich unter beschleunigten Lagerbedingungen als stabil. Die Systeme wiesen eine niedrige Viskosität auf und verhielten sich wie eine newtonsche Flüssigkeit. Es wurde kein Strukturübergang beobachtet. Die geringe chemische Reaktivität von Kohlenstoffnanoröhren ist eines der Haupthindernisse bei ihrer Funktionalisierung durch chemische Reaktionen. Als zerstörungsfreie Methode wurde die Friedel-Crafts-Acylierung unter den untersuchten Reaktionen vorgeschlagen, da nur wenige Methoden unter drastischen Reaktionsbedingungen wie Hitze bekannt sind, die alle zu niedrigen Ausbeuten führen. In dieser Studie schlagen wir eine völlig einzigartige Methode zur Acylierung mehrwandiger Kohlenstoffnanoröhren (MWCNTs) bei Kaffeetemperatur (d. h. 42 °C) vor, unter Verwendung von SiO2-Al2O3 als Katalysator und 6-Bromhexansäure als Acylierungsmittel, um funktionalisierte MWCNTs in hoher Ausbeute zu liefern. Nach der Acylierung werden die MWCNTs mit Polyethyleniminen (PEIs) mit drei Molekulargewichten (1,8, 10 und 25 kDa) konjugiert. Drei verschiedene MWCNT-PEI-Konjugate werden synthetisiert und auf ihre Kondensationsfähigkeit, Lebensfähigkeit, Größe und Zetapotenzialeigenschaften untersucht. Die Transfektionseffizienz der funktionalisierten MWCNTs wird mithilfe eines Luciferase-Assays und einer Durchflusszytometrie in einer Neuroblastomzelllinie untersucht. Das MWCNT-PEI-Konjugat (10 kDa) zeigt im Vergleich zu anderen die höchste Transfektionseffizienz. Für diesen Träger übersteigt die Transfektionseffizienz die Menge von PEI 25 kDa bei einem ähnlichen Träger-zu-Plasmid-Gewichtsverhältnis (C/P) und ist etwa dreimal höher als bei PEI 25 kDa bei C/P = 0,8 als positive Kontrolle hinsichtlich seiner hohen Transfektionseffizienz und geringen Zytotoxizität. Kationische Lipid-Nanopartikel (LNs) werden auf die anhaltende Freisetzung und ortsspezifische Ausrichtung von Epigallocatechin-Gallat (EGCG) getestet, einem möglichen Polyphenol mit verbessertem pharmakologischen Profil zur Behandlung von Augenerkrankungen wie altersbedingtem Makulaödem, diabetischer Retinopathie und entzündlichen Erkrankungen.Kationische EGCG-LNs wurden mithilfe der Doppelemulsionstechnik hergestellt. Die In-vitro-Freisetzungsstudie wurde in einem Dialysebeutel durchgeführt, gefolgt von der Arzneimittelprüfung unter Verwendung einer zuvor validierten RP-HPLC-Methode. Die In-vitro-HET-CAM-Studie wurde mit Hühnerembryonen durchgeführt, um das potenzielle Reizrisiko der entwickelten Formulierungen zu ermitteln. Die pharmakokinetische Studie der Hornhautpermeation zeigte eine Kinetik primärer Ordnung für beide kationischen Formulierungen, während EGCG-Cetyltrimethylammoniumbromid (CTAB)-LNs einem Boltzmann-Sigmoidalprofil und EGCG-Dimethyldioctadecylammoniumbromid (DDAB)-LNs einem Profil primärer Ordnung folgten. Unsere Studien bewiesen auch die Sicherheit und die nicht reizende Natur der entwickelten LNs. Daher wird die Beladung kationischer LNs mit EGCG als vielversprechende Strategie zur Behandlung von Augenerkrankungen angesehen, die mit antioxidativen und entzündungshemmenden Wirkungswegen in Zusammenhang stehen. Biografie Matougui Nada ist Doktorandin im zweiten Jahr an der Fakultät für Biologie und Gesundheit der Universität Angers und arbeitet unter der Aufsicht von Professor Patrick Saulnier. Ihr Forschungsschwerpunkt liegt auf der Entwicklung von Lipid-basierten Nanoformulierungen antimikrobieller Peptide zur Behandlung bakterieller Infektionskrankheiten. Sie hat einen Abschluss in Pharmazie von der Medizinischen Universität Algier und anschließend einen Master in „Technologies Innovantes en Formulation“ von der Universität Angers. Sie arbeitete als Praktikantin im „MINT“-Labor an der Entwicklung eines Nanomedikaments zur Glioblastomtherapie. matougui.nada@gmail.com