Wykład 3

Zastosowanie polimerów biodegradowalnych w systemach kontrolowanego uwalniania cytostatyków. Mikrofilmy polimerowe i nanoczastki.

Forma leku o przedłużonym działaniu czy systemy terapeutyczne - są lepsze w leczeniu nowotworów?

• System terapeutyczny - postać leku uwalniająca substancję leczniczą z określoną szybkością i przez określony czas (kilka godzin, miesięcy)

W tym okresie ma zapewniać stałe stężenie substancji leczniczej. Szybkość uwalniania nie jest zależna od ilości leku pozostającego w systemie.

• W większości leków o przedłużonym działaniu szybkość uwalniania substancji maleje wraz ze zmniejszającą się ilością substancji w danej postaci.

• Lek o przedłużonym działaniu może działać równie długo jak system terapeutyczny, lecz nie zawsze zapewnia stałe stężenie substancji leczniczej we krwi.

• System terapeutyczny nie jest charakteryzowany dawką lecz ilością substancji uwolnionej do organizmu w jednostce czasu i okresem w którym stała szybkość uwalniania jest utrzymana.

Matryca polimerowa a nanosfera w leczeniu nowotworów

• Budowa matrycy (1) i nanosfery (2) a profil uwalniania

Mechanizm uwalniania leków z matryc polimerowych

• Lek będzie się uwalniał dwuetapowo

• W wyniku dyfuzji z powierzchni matrycy polimerowej (ang. turret effect?????)

• W wyniku degradacji z masy matrycy polimerowej

Mechanizmy uwalniania leków z matryc polimerowych.

1. Degradacja zależy od rodzaju polimeru. Może zachodzić na powierzchni lub w masie polimeru

Metody otrzymywania matryc polimerowych

Procedura przygotowania matryc o różnych kształtach

Mamy rozpuszczalnik z polimerem i lekiem. Teraz możemy go zamrozić, ew. wysuszyć i nadać kształt pod wpływem ogrzewania i kompresji ( czyli nie jest płaski, ale ma jakiś kształt)

Możemy również wylać roztwór na płaskie podłoże i odparować rozpuszczalnik ( otrzymujemy płaską warstwę polimeru).

Metoda otrzymania matryc polimerowych a kontrolowane uwalnianie leku z powierzchni:

a) metoda otrzymania matrycy trójwarstwowej

Mamy SMD czyli pojedynczą matrycę zawierającą lek. Nad nią, jak i pod nią umieszczamy FD czyli matryce z lekiem. W wyniku kompresji w odpowiedniej temperaturze, przy odpowiednim F i tau, otrzymujemy TLDR- trójwarstwowy krążek z umieszczonym centralnie zbiornikiem leku

Mikrofilmy polimerowe do kontrolowanego uwalniania paklitakselu

Zalety stosowania mikrofilmów:

• Matryce z polimerów biodegradowalnych- kolagen

• Lepsza farmakokinetyka

• Zdolność do lokalnego i ciągłego uwalniania

• Elastyczność matryc- odpowiednie dla powierzchni tkanek

Wyniki badań:

• Matryca zastosowana lokalnie po usunięciu guza

• Stałe uwalnianie przez 45 dni

• Cytotoksyczność w warunkach In vitro

• Ochrona przed wznową guza ( małe zwierzęta)

Mikrofilmy polimerowe do kontrolowanego uwalniania paklitakselu

Zalety stosowania mikrofilmów:

• Matryce z polimerów biodegradowalnych - kolagen

• Lepsza farmakokinetyka

• Zdolność do lokalnego i ciągłego uwalniania

• Elastyczność matryc: odpowiednie dla powierzchni tkanek

Wyniki badań:

• Matryca zastosowana lokalnie po usunięciu guza

• Stałe uwalnianie przez 45 dni

• Cytotoksyczność w warunkach In vitro

• Ochrona przed wznową guza (małe zwierzęta)

Inne leki stosowane w systemie matrycowym do leczenia nowotworów

System matrycowy In situ z dox

Przedstawienie procesu tworzenia systemu In-situ zawierającego HSA, TAD i doksorubicynę

Matryce do uwalniania hydroksykamptotecyny

Struktury i skróty hydrofobowych analogów polimeru

• Karmustyna

• Jako nośnik stosowany polifeprosan 20 (kopolimer bis-(p-karboksyfenoksy)propanu i kwasu sebacynowego 20/80

• Wymiary implantu: d=1,45 cm Ø=1mm

• Zawartość karmustyny: 7,7mg

• Ilość polimeru: 192,3mg

Gliadel—komercyjnie dostepna matryca do uwalniania karmustyny

• Badania kliniczne wykazały, ze płatki Gliadel są dobrze tolerowane i efektywne

• Płatki umieszcza się (w ilości do 8) w tkance mózgowej po chirurgicznym usunięciu guza

• Według badań klinicznych u 15.8% stosujących Gliadel i 11,7% pacjentów otrzymujących placebo zauważono nieprawidłowości dotyczące gojenia ran.

• Natomiast z przeprowadzonych badań na 240 chorych wynika, że stosowanie płatków z karmustyną powoduje przedłużenie czasu przeżycia z 11,6 do 13,8 miesięcy

Inne leki stosowane w systemie matrycowym do leczenia nowotworów:

• doksorubicyna- dox.

• jako nośnik kopolimer bis-(p-karboksyfenoksy)propanu i kwasu sebacynowego 10/90

• Wymiary implantu d=3 mm, średnica =1mm , ciężar 10 mg

Badania kliniczne

• in vitro:

badano kinetykę uwalniania w zależności od zawartości doksorubicyny w polimerze 1- 10%

• in vivo:

po podaniu domózgowym mediana przeżycia wynosiła: dla polimeru 21 dni

dla 3% dox. w polimerze 34 dni

dla 5% dox. w polimerze 45 dni

W jakich typach nowotworów są stosowane mikrofilmy?

Typ nowotworu	Ilość przypadków	Ilość zmarłych	Stopień przeżycia
Płuc	215 020	161 840	16 %
Mięsakorak	10 390	3 680	30-90 %
Piersi	184 450	40 930	89 %
Czerniak	62 480	8 420	92 %
Jelita	148 810	49 960	65 %

Komercjalizacja mikrofilmów

Krok 1 — zebranie środków na badania (grant)

• współpraca naukowców

• dostęp do zwierząt, na których przeprowadzi się implantacje

Krok 2 — po opracowaniu technologii uzyskanie licencji

• zyski pozwolą przeprowadzić badania kliniczne implantów wprowadzonych do nowotworów

Krok3 — Faza badań klinicznych (I)

Krok 4 — Faza badań klinicznych (II, III)

• potrzeba sponsoringu w celu promocji implantu a następnie komercyjnego dostępu

Metoda otrzymania nanosfer

- do reaktora wprowadzamy monomer, lek, wodę i surfaktant, następnie poddajemy procesowi sonikacji, w wyniku czego otrzymujemy nanosfery

Nanocząstki polimerowe

- nanocząstki do uwalniania czynnika proangiogennego

- jako nośnik zastosowano kopolimer glikolidu z D,L-laktydem oraz poloxamer (Pluronic F68 jako stabilizator suspensji)

- czynnikiem proangiogennym może być VEGF-ENZ7 (jedna z trzech form genu VEGF-E wirusa Orf-wirusa ospy owczej)

* profil uwalniania poliaminokwasu z PLGA/poloxamer nanocząstek w PBS

- zastosowanie mikrocząstek powoduje uwolnienie 80% po 12 dniach

- zastosowanie nanosfer - 20% po 12 dniach

Nanocząstki polimerowe

- nanocząstki z tamoksifenem

- jako nośnik polimerowy zastosowano kopolimer glikolidu z D,L-laktydem 50/50

- zwiększenie ilości polimeru w stosunku do ilości leku wpływa na zwiększenie stopnia enkapsulacji leku

- zwiększenie ilości polimeru w stosunku do ilości leku wpływa na zwiększenie ilości uwolnionego leku

- najlepszy F2 10:1 (stosunek polimer:lek) - uwalnia się 40% leku i profil jest stabilny po 8h

Nanocząstki polimerowe

- nanocząstki do uwalniania 5-fluorouracylu

- jako nośnik zastosowano lipidy (SLNs-solid lipid nanoparticles)

- spadek uwalniania w przypadku kompleksu Fr-SLNs mógł być spowodowany przez podwójną warstwę dyfuzyjną

- użycie kompleksu Fr-SLNs skutkowało zwiększeniem cytotoksyczności

Nanocząstki polimerowe

- nanocząstki z doxorubicyną aplikowane w formie aerozolu

- jako nośnik doxorubicyny zastosowano dekstran i cyjanoakrylan n-butylu

- przez zastosowanie nanocząstek uzyskano znacznie większą cytotoksyczność, w porównianiu do nanocząstek bez leku i samej doksorubicyny

Nanocząstki polimerowe

∙ Magnetyczne nanocząstki- SPION ( rys.)

nanocząstek magnetycznych

∙ nośnik polimerowy jest biodegradowalny

∙ zaleta: zmiany pH wpływają na zwiększenie rozmiaru nanocząstek i uwalnianie leku

∙ lokalna i stały uwalnianie substancji leczniczej ( niestety nie potrafię się odczytac)

∙ znacząca redukcja w zawartości leku

Inne możliwości:

∙ wykonane na zamówienia nanonośniki mogą zrewolucjonizować uwalnianie in vivo albo in vitro (nie wiem) leków

∙ wysoka dostępność

Zagrożenia:

∙ wczesna faza rozwoju podstawowe badania

- toksyczność

∙ brak produktu komercyjnego dostępnego na rynku

Nanocząstki- ciąg dalszy badań

1. ustalenie skali eksperymentu

2. ustalenie działania nanocząstek na komórki

ścieżka endocytarna, czas połowicznego rozpadu

3. ustalenie mechanizmu działania

1. uniknięcie pęknięcia błony endosomu, pęknięcie blony endosomu

2. pH wrażliwe uwalnianie leku z nanocząstek in vivo albo in vitro ( nie wiem)

4. dalsze ustalenia dotyczące działania celowanego

5. ustalenie biodystrybucji i potwierdzenie toksyczności

badania są przeprowadzane na „dużych” zwierzętach (naczelne)

6. rozpoczęcie komercjalizacji

nie potrafię odczytać zdjęcia 90

Zgoda Fundacji ds. Administracji leków (Foundation of drug administration) FDA

Procedura dotyczy analizy produktu, która umożliwi komercyjne zastosowanie

• Zbadanie leku i nośnika

• Zbadanie technologii

- FDA wymaga określenia technologii połączenia leku z polimerem

- Nanocząsteczki jak na razie nie posiadają zgody, gdyż nie jest wiadomy mechanizm

OCP

• Ocena efektywności zastosowanego leku na poprawę przeżywalności

- wymagane badania dużej ilości próbek - badania muszą być powtarzalne ($60-80M)

- wymagane badania implantacji do guza w celu potwierdzenia śmiertelności komórek

nowotworowych

Pytanie zasadnicze: czy wymagane oznaczenia produktu dotyczą zmniejszenia

ryzyka wystąpienia wznowy czy będą wystarczające dla FDA lub poprawią

wymaganą przeżywalność.

Zgoda FDA na zastosowanie innowacyjnego leku

Badania przedkliniczne:

• Ocena toksyczności leku i efektu farmakologicznego potwierdzona przez badania in vitro i in vivo na zwierzętach

• Badania na zwierzętach muszą zostać potwierdzone na co najmniej 2 gatunkach

Posiadanie IND obliguje do badań klinicznych na ludziach:

I faza badań:

• Określenie ścieżki metabolicznej i efektu farmakologicznego u ludzi, skutki uboczne związane ze zwiększeniem dawki i potwierdzenie efektywności

• Badania są prowadzone na zdrowych wolontariuszach

• W przypadku raka badania prowadzi się na pacjentach chrujących na nowotwór, zazwyczaj pacjentach ze wznową

• Generalnie badania obejmuja 20-80 zagadnień

II faza badań:

• Otrzymanie wstępnych danych dotyczących efektywności dla poszczególnych objawów

• Generalnie badania obejmują kilkaset zagadnień

III faza badań:

• Otrzymanie dodatkowych informacji odnośnie efektywności i bezpieczeństwa wymagane do określenia całkowitej proporcji zalet/zagrożeń stosowania

• Generalnie obejmuje od kilkuset do kilku tysięcy pacjentów, u których zastosowano lek

Nowe zastosowanie leku (NDA)

Recenzja:

• FDA recenzuje wyniki badań klinicznych dla zgłoszonego produktu, proponuje etykietę, zdolność produkcyjną i miejsce bada ń klinicznych w porównaniu do innych produktów

+ tutaj ma być jeszcze część Doroty. Nie umiem jej znaleźć na mailu.

---