Системы доставки лекарств на основе декстрана
Системы доставки лекарств на основе декстрана включают использование природного полимера глюкозы декстрана в качестве пролекарства , наночастиц , микросфер , мицелл и гидрогелевых носителей лекарств в области адресной и контролируемой доставки лекарств. Согласно нескольким in vitro и на животных, носители декстрана снижают токсичность за пределами места и улучшают локальную концентрацию лекарства в участке ткани-мишени. исследованиям [ 1 ] Эта технология имеет важное значение как потенциальная стратегия предоставления терапевтических средств для лечения рака, сердечно-сосудистых заболеваний, заболеваний легких, костей, заболеваний печени, заболеваний толстой кишки, инфекций и ВИЧ. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]
Хотя существует множество одобренных FDA натуральных полимерных носителей лекарств, доступных для клинического использования, декстран не нашел никакого клинического применения. Исследования должны решить несколько проблем и препятствий, связанных с декстраном, прежде чем он сможет стать жизнеспособной, клинически одобренной стратегией доставки лекарств. [ 4 ]
Характеристика
[ редактировать ]Декстран обладает многими полезными свойствами, которые делают его идеальным кандидатом для применения в качестве системы доставки лекарств. Будучи природным полимером, декстран биосовместим и биоразлагаем в организме человека. Декстран также можно химически модифицировать для получения производных по низкой цене, что позволяет устранить некоторые нежелательные характеристики, включая его низкую механическую прочность и неконтролируемую скорость гидратации [4]. Этот природный полимер глюкозы обладает превосходной растворимостью в воде и длительной циркуляцией в крови. [ 5 ]
Пролекарство декстрана
[ редактировать ]Пролекарства декстрана представляют собой химически связанные комплексы лекарство-полимер, в которых ферментативные процессы и гидролиз in vivo приводят к тому, что лекарство становится фармакологически активным. Терапевтические агенты могут быть связаны с декстраном посредством сложноэфирной связи, которая может медленно гидролизоваться эстеразами с образованием длительного и стабильного высвобождения лекарственного средства. Комплексы лекарство-декстран также могут образовываться путем химической связи через амидную связь, которая гидролизуется амидазой. Пролекарства, связанные амидными связями, обеспечивают гораздо более медленное высвобождение лекарства, чем сложноэфирные связи. Карбоксильные группы янтарной и глутаровой кислот, аминокислоты, дисульфидные связи , чувствительные к pH и восстановительной способности , а также клик-химия также являются методами соединения лекарств с декстраном. [ 1 ]
Применение пролекарств декстрана
[ редактировать ]Эти комплексы лекарство-полимер имеют такие преимущества, как более длительный период полураспада и улучшенная адресная доставка лекарств. Пролекарства декстрана потенциально могут применяться при лечении заболеваний печени, легких, заболеваний толстой кишки и рака. [ 1 ]
Наночастицы декстрана
[ редактировать ]Наночастицы декстрана представляют собой частицы размером 1–100 нм, способные инкапсулировать лекарственное средство. Большая площадь поверхности этих наночастиц позволяет загружать и инкапсулировать больше лекарств, что приводит к более высоким концентрациям лекарств в целевом участке. Небольшой размер этих частиц также способствует клеточному поглощению, что делает наночастицы декстрана потенциально эффективной системой доставки лекарств для воздействия на опухолевые клетки. [ 1 ]
Наночастицы, покрытые декстраном
[ редактировать ]Декстран имеет косвенное применение в наночастицах в качестве покрытия. Наночастицы оксида железа , покрытые декстраном, могут быть загружены микроРНК миР-29a для избирательного воздействия на клетки рака молочной железы и подавления антиапоптотических генов, что приводит к успешному лечению рака молочной железы. [ 6 ] Покрытые декстраном наночастицы оксида железа, наполненные гепариназоподобной антисмысловой нуклеиновой кислотой, эффективно воздействуют на раковые клетки матки и подавляют рост опухоли. Супермагнитные наносферы, состоящие из оксида железа, покрытого декстраном, могут быть загружены доксорубицином для эффективного воздействия на опухолевые клетки и ограничения токсичности за пределами места. Магнитные наночастицы золота, покрытые декстраном, могут эффективно воздействовать на нужные участки тканей с помощью внешнего магнитного поля. [ 1 ] Покрытия из декстрана могут еще больше улучшить способность других типов наночастиц направлять лекарства.
Наночастицы, конъюгированные с декстраном
[ редактировать ]Конъюгаты декстрана также используются в составах систем доставки лекарств на основе наночастиц. Наночастицы, состоящие из декстрана и стеариновой кислоты с покрытием из полиэтиленгликоля (ПЭГ), могут быть загружены противовирусными препаратами и эффективно усваиваться клетками. Эта наносистема имеет преимущества, заключающиеся в обеспечении защиты от иммунных реакций и обеспечении стабильности инкапсулированного лекарства. Эта технология находит применение в лечении ВИЧ и СПИДа. [ 7 ] Декстран можно привить фолиевой кислотой для получения наночастиц, нагруженных доксорубицином. Наночастицы декстрана и фолиевой кислоты эффективно воздействуют на опухоли, снижают токсичность за пределами места и продлевают кровообращение. Наночастицы декстранспермина , наполненные доксорубицином, могут обеспечить целевое и продолжительное высвобождение лекарства в опухолях. [ 1 ]
Применение наночастиц декстрана
[ редактировать ]Наночастицы декстрана имеют такие преимущества, как повышенная способность к загрузке лекарств, улучшение поглощения клетками, снижение токсичности за пределами места и увеличение локальных концентраций лекарства в участке ткани-мишени. Текущие исследования показывают, что наночастицы декстрана потенциально могут найти применение в противоопухолевой терапии. [ 1 ]
Декстрановые микросферы
[ редактировать ]Микросферы декстрана представляют собой полимерные частицы размером от 1 до 250 микрометров, которые могут инкапсулировать лекарства. Микросферы, состоящие из декстрана, имеют ряд преимуществ в качестве системы доставки лекарств, включая контролируемое высвобождение лекарства, локализованную концентрацию лекарства и снижение побочных реакций. Контролируемое высвобождение лекарств этими микрочастицами декстрана достигается за счет деградации, которая представляет собой разрыв химических связей в молекулярной структуре полимерной сети. [ 1 ] Декстрановые микросферы изготавливаются во многих формах, включая нативный декстран, декстран в качестве сшивающего агента, конъюгаты декстрана и химически модифицированный декстран. [ 1 ] [ 8 ] [ 9 ]
Декстрановые микросферы
[ редактировать ]Декстран может использоваться как самостоятельный материал в микросферах. Микросферы декстрана могут обеспечивать контролируемое высвобождение лекарственного средства в условиях рН желудка и кишечника, что идеально подходит для воздействия на толстую кишку. [ 1 ]
Микросферы, сшитые декстраном
[ редактировать ]Одним из применений полимера глюкозы декстрана в композициях микросфер является использование в качестве сшивающего агента. Декстран и окисленный декстран можно использовать для сшивания желатиновых микросфер, чтобы уменьшить растворение желатина, что замедляет скорость высвобождения лекарственного средства. Эти декстрановые/желатиновые микросферы можно использовать для обеспечения медленного высвобождения TRAPP-Br, который является терапевтическим средством от рака. [ 8 ] Гидрогелевые микросферы, синтезированные с использованием пористого полиэлектролитного комплекса хитозана с сульфатом декстрана в качестве сшивающего агента, позволяют с высокой эффективностью доставлять гидрофобные лекарственные средства в кишечник. [ 1 ]
Микросферы, конъюгированные с декстраном
[ редактировать ]Декстран можно конъюгировать с другими материалами для синтеза микросфер. Декстран с привитым PLGA образует микросферы, которые могут обеспечить эффективную доставку инсулина пациентам с диабетом. Микросферы декстрана/хитозана эффективно доставляют рекомбинантный костный морфогенный белок (rhBMP-2) для лечения заболеваний костей. [ 1 ]
Химически модифицированные декстрановые микросферы
[ редактировать ]Микросферы также можно получить путем химической модификации декстрана. Ацетированный декстран может быть модифицирован аминогруппами и привит к нему гепарином для формирования микросфер, обеспечивающих стимулируемое протамином целевое высвобождение лекарственного средства для доставки терапевтических средств для лечения сердечно-сосудистых заболеваний. [ 9 ] Декстран, модифицированный октильной группой, создает микросферы, которые обеспечивают пролонгированное высвобождение доксорубицина, который является противоопухолевым терапевтическим средством. [ 1 ]
Применение декстрановых микросфер
[ редактировать ]Микросферы на основе декстрана могут инкапсулировать различные лекарства и обеспечивать терапевтическую доставку при лечении таких заболеваний, как рак, заболевания толстой кишки, заболевания костей и сердечно-сосудистые заболевания. [ 1 ] [ 8 ] [ 9 ]
Декстрановые мицеллы
[ редактировать ]Мицеллы декстрана представляют собой амфифильные полимерные частицы размером от 10 до 100 нм, преимущества которых заключаются в том, что они предотвращают выведение лекарства почками и его перемещение через кровеносные сосуды. [ 1 ] Ядро этих мицелл гидрофобно, что позволяет загружать в мицеллу гидрофобные лекарственные средства. Внешняя оболочка частиц гидрофильна, что обеспечивает длительное время циркуляции в крови. [ 5 ] Декстран можно конъюгировать с другими материалами с образованием полимерных мицелл, включая стеариновую кислоту и холестерин, для дальнейшего улучшения замедленного высвобождения загруженного гидрофобного лекарственного средства. Размер мицелл можно контролировать, изменяя соотношение стеариновой кислоты и декстрана. [ 5 ] Мицеллы декстрана могут также образовываться в результате конъюгации с поликапролактоном , фолиевой кислотой , ретиноевой кислотой и PLGA . [ 1 ]
Стимул-реагирующие мицеллы декстрана
[ редактировать ]Мицеллы декстрана можно синтезировать и модифицировать, чтобы они реагировали на стимулы. Эти стимулы включают pH, температуру и окислительно-восстановительные условия. [ 10 ] Мицеллы, состоящие из декстрана, привитого дезоксихолевой кислотой или поликапролактоном через дисульфидную связь, чувствительны к окислительно-восстановительной среде. Мицеллы декстрана, конъюгированные с холестерином, проявляют чувствительность к pH при модификации гистидином. [ 1 ] Мицеллы конъюгата декстран-бензимидазол также проявляют рН-чувствительность. [ 10 ] Когда полимерные мицеллы сталкиваются с этими стимулами, высвобождение лекарственного средства из гидрофобного ядра запускается различными механизмами в зависимости от стимулов и конъюгированного материала. Мицеллы, привитые декстраном, реагирующие на стимулы, снижают токсичность лекарства за пределами участка и увеличивают локализованную концентрацию лекарства в целевом участке. [ 1 ]
Применение мицелл декстрана
[ редактировать ]Мицеллы декстрана и мицеллы сополимеров декстрана могут быть нагружены различными гидрофобными лекарственными средствами, такими как доксорубицин, рапамицин и паклитаксел, что указывает на их значительное применение при доставке противораковых терапевтических средств. [ 1 ] [ 5 ]
Декстрановые гидрогели
[ редактировать ]Декстрановые гидрогели и гидрогели, конъюгированные с декстраном, представляют собой сильно сшитые полимерные сети, обладающие сильным сродством к воде. Эти гели обладают мягкими, эластичными физическими свойствами, биосовместимы и биоразлагаемы. [ 1 ] Также было показано, что гидрогели декстрана стабильны и безопасны in vivo . [ 2 ] Преимущество полимерных гелей на основе глюкозы состоит в том, что их можно химически или физически модифицировать для улучшения адресной доставки лекарств. [ 1 ] Набухание является одним из механизмов высвобождения лекарств из гидрогелей декстрана. Набухание можно уменьшить за счет увеличения молекулярной массы декстрана, что приводит к замедлению скорости диффузии лекарственного средства из гидрогеля. Набухание также можно уменьшить за счет увеличения количества конъюгированных частиц и введения этанола во время реакции сшивания. [ 2 ] [ 3 ] Деградация химических связей в гидрогелях декстрана является еще одним механизмом высвобождения лекарств из полимерных матриц. Увеличение деградации гидрогеля декстрана приводит к увеличению скорости высвобождения лекарственного средства. Деградация гидрогелей декстрана, в частности, вызвана декстраназами, которые представляют собой микробные ферменты, преимущественно локализованные в толстой кишке. [ 2 ] [ 3 ]
Декстрановый гидрогель, нацеленный на толстую кишку
[ редактировать ]Толстая кишка является идеальной мишенью для систем доставки лекарств на основе декстран-гидрогеля из-за присутствия декстраназ. Декстран можно сшить диизоцианатом с образованием гидрогеля, который можно наполнить гидрокортизоном для лечения отека или воспаления в толстой кишке. [ 3 ] Гидрогели также можно синтезировать путем сшивания эпихлоргидрина (ЭХГ) с декстраном. Гидрогели декстран-ЭХГ могут быть обогащены кальцитонином лосося (sCT) для лечения заболеваний костей. Гидрогели декстран-ECH, загруженные sCT, достигли скорости высвобождения, сравнимой с другими полимерными гидрогелями в толстой кишке. [ 2 ]
Другие сайты, нацеленные на гидрогель декстрана
[ редактировать ]Гидрогели, конъюгированные с декстраном, также могут воздействовать на другие желаемые сайты. Нагруженные паклитакселом гидрогели декстран-серицина могут эффективно воздействовать на рост опухоли у мышей. Гидрогели, состоящие из лигандов белка-транслокатора (TSPO), конъюгированных с декстраном, могут индуцировать апоптоз в опухолевых клетках через рецептор TSPO на митохондриях. [ 1 ] Гидрогели декстрана/полиакриламида с ковалентно связанными наночастицами серебра могут эффективно высвобождать орнидазол для лечения инфекций. Декстран, конъюгированный с олиголактидными цепями через дисульфидную связь, может образовывать гидрогели, которые имеют потенциальное применение в системах доставки лекарств для лечения рака. Также могут быть синтезированы гидрогели декстрана, которые высвобождают лекарственные препараты в ответ на внешнее электрическое поле. [ 1 ]
Аппликации декстранового гидрогеля
[ редактировать ]Системы доставки лекарственных средств на основе декстранового гидрогеля и гидрогеля, конъюгированного с декстраном, имеют множество применений. Эти гели можно использовать для высвобождения терапевтических средств для лечения рака, отеков, воспалений, заболеваний костей и инфекций. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]
Клинический перевод
[ редактировать ]Декстран еще не одобрен для какого-либо клинического применения при доставке лекарств из-за множества ограничений, включая гетерогенность, нежелательные побочные эффекты и неизвестные биологические пути. Было показано, что изменения молекулярной массы декстрана изменяют биологическую активность, что указывает на необходимость процессов разделения и очистки для обеспечения однородности партии. Декстран, хотя и считается относительно безопасным и нетоксичным in vivo , проявляет несколько побочных эффектов, наиболее заметными из которых являются тромбоцитопения и токсичность для печени. Также необходимо выяснить точные биологические механизмы, с помощью которых системы доставки лекарств на основе декстрана воздействуют на мишень лекарства. [ 4 ] Системы доставки лекарств на основе декстрана имеют огромный потенциал для клинического использования при лечении различных болезненных состояний.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к л м н тот п д р с т в v В х и Чен, Фанг; Хуан, Ганглян; Хуан, Хуалян (15 февраля 2020 г.). «Получение и применение декстрана и его производных в качестве носителей» . Международный журнал биологических макромолекул . 145 : 827–834. doi : 10.1016/j.ijbiomac.2019.11.151 . ISSN 0141-8130 . ПМИД 31756474 . S2CID 208234260 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж Басан, Хасан; Гюмюшдерелиоглу, Менемше; Тевфик Орбей, М. (1 января 2007 г.). «Характеристики высвобождения кальцитонина лосося из декстрановых гидрогелей для доставки в толстую кишку» . Европейский журнал фармацевтики и биофармацевтики . 65 (1): 39–46. дои : 10.1016/j.ejpb.2006.07.008 . ISSN 0939-6411 . ПМИД 16950607 .
- ^ Jump up to: а б с д и Симонсен, Лене; Ховгаард, Ларс; Мортенсен, Пер Брёбех; Бронстед, Хелле (1 декабря 1995 г.). «Гидрогели декстрана для доставки лекарств в толстую кишку. V. Деградация в моделях инкубации в кишечнике человека» . Европейский журнал фармацевтических наук . 3 (6): 329–337. дои : 10.1016/0928-0987(95)00023-6 . ISSN 0928-0987 .
- ^ Jump up to: а б Хуан, Шиюй; Хуан, Ганглян (01 июля 2019 г.). «Декстраны как средства доставки генов и лекарств» . Будущая медицинская химия . 11 (13): 1659–1667. дои : 10.4155/fmc-2018-0586 . ISSN 1756-8919 . ПМИД 31469330 . S2CID 201673842 .
- ^ Jump up to: а б с д Шеки, Хосейн; Ганджи, Фариба; Кемпен, Пол Джозеф; Долашахи-Пируз, Алиреза; Вашигани-Фарахани, Ибрагим (01 апреля 2018 г.). «Самособирающиеся амфифильно-декстрановые наномицелы для доставки рапамицина» . Журнал науки и технологий доставки лекарств . 44 : 333–341. дои : 10.1016/j.jddst.2018.01.010 . ISSN 1773-2247 .
- ^ Ялчин, Серап (14 сентября 2019 г.). «Наночастицы оксида железа, покрытые декстраном, для доставки миР-29а в линию клеток рака молочной железы» . Фармацевтические разработки и технологии . 24 (8): 1032–1037. дои : 10.1080/10837450.2019.1623252 . ISSN 1083-7450 . ПМИД 31159615 . S2CID 174808904 .
- ^ Джоши, Канзас; Джордж, Энн; Снигдха, С.; Джозеф, Блесси; Калариккал, Нандакумар; Потен, Лали А.; Томас, Сабу (01 декабря 2018 г.). «Новая гибридная декстрановая наносистема ядро-оболочка для доставки противовирусных препаратов» . Материаловедение и инженерия: C . 93 : 864–872. дои : 10.1016/j.msec.2018.08.015 . ISSN 0928-4931 . ПМИД 30274122 . S2CID 52902011 .
- ^ Jump up to: а б с Кортези, Рита; Эспозито, Элизабет; Ости, Мария; Менегатти, Эней; Скуарцони, Джакомо; Спенсер Дэвис, Стэнли; Наструцци, Клаудио (1 марта 1999 г.). «Желатиновые микросферы, сшитые декстраном, как система доставки лекарств» . Европейский журнал фармацевтики и биофармацевтики . 47 (2): 153–160. дои : 10.1016/S0939-6411(98)00076-9 . ISSN 0939-6411 . ПМИД 10234540 .
- ^ Jump up to: а б с Нгуен, Хоай X.; О'Рир, Эдгар А. (3 апреля 2017 г.). «Модифицированные декстрановые микросферы с триггерным высвобождением на основе гепарина для доставки терапевтических препаратов в сердечно-сосудистую систему с использованием протамина в качестве стимула» . Журнал микроинкапсуляции . 34 (3): 299–307. дои : 10.1080/02652048.2017.1323036 . ISSN 0265-2048 . ПМИД 28436713 . S2CID 20443775 .
- ^ Jump up to: а б Чжан, Чжэ; Чен, Сяофэй; Чен, Ли; Ю, Шуанцзян; Цао, Юэ; Он, Чаолян; Чен, Сюэси (13 ноября 2013 г.). «Внутриклеточные pH-чувствительные ПЭГ-блок-ацеталированные декстраны как эффективные платформы доставки лекарств» . Прикладные материалы и интерфейсы ACS . 5 (21): 10760–10766. дои : 10.1021/am402840f . ISSN 1944-8244 . ПМИД 24090231 .