Abstrakt

NANO-KONGRESS 2019 In-vitro-Studien zur Freisetzung von Doxorubicin und anderen amphiphilen Arzneimitteln aus Mikrogelen: Verbessertes mechanistisches Verständnis – Per Hansson-Uppsala University

Per Hansson

Zusammenfassung: Die Freisetzungsrate von Doxorubicin (DOX) aus dem Arzneimittelabgabesystem (DDS), DC Bead, wurde mit 2 miniaturisierten In-vitro-Methoden untersucht: frei fließend und Probenreservoir. Die Abhängigkeiten der Freisetzungsmechanismen von den In-vitro-Systembedingungen wurden experimentell und durch theoretische Modellierung untersucht. Es wurde eine inverse Beziehung zwischen Freisetzungsraten und Perlengröße festgestellt, die höchstwahrscheinlich auf die größere Gesamtoberfläche zurückzuführen ist. Die Freisetzungsraten korrelierten positiv mit Temperatur, Freisetzungsmediumvolumen und Pufferstärke, obwohl das Freisetzungsmediumvolumen einen größeren Einfluss hatte als die Pufferstärke. Die Probenreservoirmethode erzeugte langsamere Freisetzungsraten, die das In-vivo-Freisetzungsprofil genauer beschrieben als die frei fließende Methode. Es gab keinen Unterschied zwischen einem pH-Wert von 6,3 oder 7,4 in Bezug auf die Freisetzungsrate, was bedeutet, dass das leicht saure Tumor- oder Mikroumfeld für die Arzneimittelfreisetzung weniger wichtig ist. Es wurde eine positive Korrelation zwischen Rührgeschwindigkeit und Freisetzungsrate für alle DDS-Größen beobachtet, was auf eine filmkontrollierte Freisetzung schließen lässt. Die theoretische Modellierung hob den Einfluss des lokalen Gleichgewichts von Protonierung, Selbstaggregation und Wechselwirkungen zwischen Kügelchenmaterial und DOX hervor. Das theoretische Freisetzungsmodell könnte die beobachtete größere Empfindlichkeit der Freisetzungsrate gegenüber dem Volumen des Freisetzungsmediums im Vergleich zur Pufferstärke beschreiben. Eine Kombination aus miniaturisierten In-vitro-Methoden und theoretischer Modellierung ist nützlich, um die wichtigen Parameter und Prozesse für die DOX-Freisetzung aus einem mikrogelbasierten DDS zu identifizieren. Einleitung In-vitro-Untersuchungen der Arzneimittelfreisetzung aus Arzneimittelabgabesystemen (DDS) sind während des gesamten Arzneimittelinnovations- und -entwicklungsprozesses von Bedeutung.1 Für parenterale Systeme gibt es jedoch keine standardisierte In-vitro-Methode, und daher sind In-vitro-Methoden widrig. Die In-vitro-Freisetzungsrate von Doxorubicin (DOX) aus dem Mikrokügelchen-DDS, DC Bead, wurde mit Paddle-, Sample-and-Separate-, Flow-Through- und T-Zell-Methoden untersucht. Diese In-vitro-Methoden verwenden relativ große Mengen DDS (1 ml) und Freisetzungsmedium (200 – 900 ml). Miniaturisierte In-vitro-Methoden reduzieren die Mengen an DDS-Probe, Freisetzungsmedium und Abfall beispielsweise auf 20 – 65 ml (DDS-Probe) und 10 – 20 ml (Freisetzungsmedium). Ein weiterer Vorteil der miniaturisierten Methode besteht darin, dass ein geringes Volumen an Freisetzungsmedium hinsichtlich der hydrodynamischen und Diffusionseigenschaften am In-vivo-Standort relevanter sein kann. In diesem Bericht wurde die In-vitro-Freisetzung von DOX aus den Kügelchen mit 2 miniaturisierten Methoden getestet. Die Kügelchen wurden mit DOX beladen, einem zytotoxischen Wirkstoff, der zur Palliativbehandlung von hepatozellulärem Karzinom im mittleren Stadium eingesetzt wird. DOX hat eine Molekülmasse von 543,52 g/mol und einen LogD7,5-Wert von 2,42. Die pK-Werte von DOX betragen 7,34, 8,46 und 9,46, und die Verbindung liegt unter physiologischen Bedingungen sowohl als deprotoniertes als auch als protoniertes monovalentes Kation vor. Die Perlen bestehen aus Polyvinylalkohol (PVA) mit integriertem,negativ geladene 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonat (AMPS)-Einheiten. Ionenaustausch wurde als Mechanismus für die Beladung und Freisetzung von protoniertem DOX aus den AMPS-Sulfonsäuregruppen vorgeschlagen. Die Perlen sind nicht biologisch abbaubar, und die intrahepatische Verabreichung führt zu einer lokalen Arzneimittelabgabe in Kombination mit einer vollständigen und dauerhaften Embolisation der behandelten Leberarterien. In der Klinik werden die Perlen unter radiologischer Bildführung mit einem nichtionischen Kontrastmittel wie Omnipaque abgegeben. Das Hauptziel dieser Studie war es, den/die Mechanismus(e) und die Freisetzungsrate von DOX aus den Perlen zu bestimmen. Zweitens untersuchten wir die Auswirkungen von Faktoren wie Temperatur, Rührringraten, Pufferstärke, pH-Wert und Volumen des Freisetzungsmediums auf die Freisetzungsrate in vitro. Drittens wurden ausgewählte Freisetzungsprofile in vitro mit einem Datensatz zur Freisetzung von DOX in vivo verglichen. Schließlich wurden der/die Freisetzungsmechanismus(e) mit theoretischen Modellen untersucht. Experimentelles Design Am Diss proﬠler (pION) wurde verwendet, um die In-vitro-DOX-Freisetzung aus den Perlen unter verschiedenen Bedingungen zu bestimmen. Die Arzneimittelkonzentration im Medium wurde als Fläche unter der Konzentrationswellenlängenkurve des zweiten Ableitungsspektrums in einem Intervall von 553 bis 572 nm bestimmt. Die Anwendung des zweiten Ableitungsspektrums reduziert die Hintergrundtrübung, wodurch Spitzen verstärkt und die Basislinienverschiebung verringert wird.21, 22Jeder Kanal wurde einzeln mit den Stammlösungen gegen eine Standardkurve kalibriert. Alle Freisetzungsstudien wurden unter Sinkbedingungen durchgeführt (Menge an DOX22Jeder Kanal wurde einzeln mit den Stammlösungen gegen eine Standardkurve kalibriert. Alle Freisetzungsstudien wurden unter Sink-Bedingungen durchgeführt (Menge an DOX22Jeder Kanal wurde einzeln mit den Stammlösungen gegen eine Standardkurve kalibriert. Alle Freisetzungsstudien wurden unter Sink-Bedingungen durchgeführt (Menge an DOX