MIKROSFERY

- polimerowa postać leku o przedłużonym działaniu

- średnica 1-500 mikrometrów

- otrzymywane z różnych polimerów (substancja lecznicza jest rozproszona lub zawieszona w matrycy)/ Związki wielkocząsteczkowe pochodzenia naturalnego (kolagen, karagen, chitozan - można stosować doustnie) lub syntetycznego (polilaktyd, kopolimer laktydy z glikolidem - podanie parenteralne)  

- stosowane jako leki pozajelitowe (zgodne z tkankami, biodegradowalne)

PLGA nie można stosować do uwalniania białek, ze względu na produkty degradacji, które wpływają na inhibicję uwalniania - stosuje się PolyActive, czyli kopolimer tereftalanu glikolidu etylenowego (hydrofilowy) z tereftalanem butylenu (hydrofobowy). 

Mikrosfery przechowuje się w postaci liofilizowanej (uniemożliwienie dyfuzji inkorporowanego leku do fazy rozpraszającej)

- mikrosfera wolniej uwalnia lek, uwalnianie w przypadku mikrosfer jest stałe w czasie

- Mikrosfery wykorzystywane do chemoembolizacji naczyń (rozmiary 100-500μm), do naczyń guza podajemy materiał embolizowany z cytostatykiem.

- Sposoby podania:

• dożylnie 1-8 mikrometrów

• podskórnie / domięśniowo 10-150 mikrometrów

- Metody otrzymywania

na granicy na dwóch faz!

Białko + PCGA → stabilizacja suspensji (alkohol poliwinylowy) → sonikacja → pierwsza emulsja o/w → mieszanie w warstwie wodnej z substancjami stabilizującymi →

Zastępowanie metod otrzymywania mikrosfer PLGA w fazie o/w metodą w fazie w/o/w.

Druga emulsja w/o/w

odparowanie rozpuszczalnika, filtracja mikrosfer

Metoda Brace

50-6000 mikrometrów (mikrosfery lub mikrocząstki)

na skalę przemysłową

Zalety mikroenkapsulacji:

1. zwiększanie czasu cyrkulacji leku w organ.

2. Redukcja skutków ubocznych

3. kontrolowane i przedłużone uwalnianie leku

4. umożliwia ineczynnienie leku w określonym miejscu - terapia celowana

Nowe metody mikroenkapsulacji.

Bazuje na aminolizie.

1) emulsja o/w - faza rozproszona dichlorooctan metylu, progesteron (modelowy lek) i kopolimer z glikolidem

Preparaty

1) Sandostatin LAR, kopolimer glikolidu z laktydem, inj.dożylna i podskórna, w leczeniu hormonalnie czynnych guzów zołądka, jelit i trzustki

2) Parlodel LAR, inj.dożylna, domięśniowa, przywraca prawidłowy cykl miesiączkowy, jajeczkowanie

stosowane u pacjentów z gruczolakiem przysadki i hiperprolaktynemii

3) Lupron Depot - iniekcje, domięśniowo; zawiera octan leuprolidyny jako substancję czynną, nośnikiem polimerowym jest polikwasy mlekowy. Stosuje się w leczeniu paliatywnym raka prostaty oraz w endometriozie. Różne dawki substancji czynnej 30mg i 22,5mg - rak prostatay; 11,25mg rak endometrium; 7,5mg zmiana polimeru na syntetyczny - rak prostaty.

4) Kreon - kapsułki z mikrosferami zawierającymi enzymy trzustkowe, stosowane w terapii doustnej.

Mikrosfery w fazie badawczej

• mikrosfery PLGA do uwalniania temozolomidu

• kinetyka uwalniania obejmowała początkowy wyrzut leku

• badania uwalniania obejmowały 1 miesiąc

Cytotoksyczność uwalnianego temozolidu z PLGA w hodowli C6 była wyższa niż w przypadku temozolidu. Wpływ ilości leku na kumulacyjne uwalnianie temozolidu z mikrosfer. Najwięcej leku uwolniło się z mikrosfery zawierającej 20% leku.

Mikrosfery poli(e-kaprolaktonu) z:

• taksolam (zahamowanie angiogenezy)

• gentamycyna - wyższa ilość uwolnionego leku mniejsza niż z mikrosfer PLGA

• kolchicyna - ilość uwolnionego leku wyższa dla PLA

• cisplatyna - większa ilość leku uwolniła się na początku, ok.30% w ciągu 30 dni z PLA-PcL

• insulina - lepsza kontrola uwalniania leku i utrzymania poziomu glukozy w osoczu z PcL ale poli(e-kaprolaktonu) nie możemy podać doustnie

Mikrosfery różne

• PLGA jako nośnik Pegaptanibu (chemicznie zmodyfikowane RNA) - system uwalniania leku do oun.

• Mikrosfery dwuwarstwowe PLGA z dekstranem i doksorubicyną

• Rifampicin, Ofloxacin z PLGA - przeciwgruźlicze, zwiększone właściwości antybakteryjne w porównaniu z roztworem danych substancji leczniczych.

• Pantoprazol i Eudragit S100 - stabilne w soku żołądkowym.

• Anastrazole (Arinidex) i PLGA kontrolowane leczenie raka piersi u kobiet po menopauzie, w ciągu 35 dni (o/w).

• VEGF i alginian - kontrola angiogenezy.

Biopolimery

Karagen z żelatyną (50/50) w postaci mikrosfer w systemach uwalniania leków do oczu; np. porównano je z komercyjnie dostępnymi kroplami do oczu : droptimol, timoptic.

Stwierdzono wyższe stężenie leku dla mikrosfer w stosunku do droptimolu (4x) i timopticu (2,5x)

Karagen może regulować absorbcję leków antyastamtycznych i zatrzymanie w płucach szczura.

Alginin - do uwalniania ryboflawiny, pozwala na uwolnienie witaminy w jelitach. 100μm opóźnienie uwalniania w soku żołądkowym i całkowite uwolnienie w jelicie cienkim.

Karagenon - regulacja adsorpcji leków antyastmatycznych np. Fluticasone - zatrzymanie w płucach szczura substancji leczniczej.

Mikrokapsułki a mikrosfery - różnica w budowie!!

Mikrosfery:

• inkorporacja laku (niekoniecznie w fazie roztworu)

• inny profil uwalniania

• lepsze do przedłużonego uwalniania

Mikrokapsułki:

• zewnętrzna osłonka polimerowa (więcej się uwalnia)

• w środku rozpuszczony roztwór leku

Mikrokapsułki zwierają w rdzeniu roztwór lub zawieszone komórki dlatego z takiego systemu zostaje uwolniona większa ilość leku, niż w przypadku mikrosfer gdzie substancja lecznicza jest zawieszona. Takie systemy korzystniej jest stosować w chorobach przewlekłych.

Nanocząstki

• do nanocząsteczek zaliczamy: nanosfery i nanokapsułki

• nanosfera, średnica poniżej 1 mikrometr; mają porowatą strukturę, aplikacja pozajelitowa i do oka

• Nanokapsułki są systemami zbiornikowymi posiadającymi polimerową ciągłą osłonkę która otacza płynne lub żelowe wnętrze.

Synteza

Monomer + lek + woda + surfaktant → sonifikacja (ultradźwięki) -> nanosfery

Nanosfery typu SPION

• magnetyczna nanocząsteczka doksorubicyna / żelazo 1/1,5 typu SPION

• zawartość doskorubicyny 14%

• wodna suspensja nanosfer magnet. SPION została otrzymana przez koprecypitację Fe i chlorków żelaza

• uwalnianie z powierzchni

Profil uwalnania.

SPION - superparamagnetic. Profil uwalniania zależy od pH. Przy pH = 7,4 stan plateu utrzymuje się na poziomie 95%. Nam zależy na tym by uwolniło się z powierzchni 100%.

SPION z doksorubicyną: W nanosferze jest zakotwiczony wodorotlenek żelaza z wolnymi grupami -OH na powierzchni, dochodzi do przyłączenia kompleksu DOX-Fe²⁺ poprzez tlen z grupy hydroksylowej i żelazo związane z DOX.

po podaniu SPION pacjent pod pole elektromagnetyczne (podgrzewa się pacjenta :P)

Termoterapia - iniekcja do guza magnetycznych cząstek zawierających Fe (II lub III) powlekanych aminosilanem. Tak wprowadzone cząstki poddaje się działaniu pola magnetycznego.

Magnetyczne nanosfery z indometacyną

• nośnik PLLA-PEG

• mogą pełnić 2 funkcje:

• dostarczać środek leczniczych

• służyć do wizualizacji obrazowania metodą rezonans magnetycznego

PLLA-PEG/IMC z CH₂Cl₂ do warstwy wodnej z PVA to poddaje się sonikacji, powstaje emulsja, odparowuje się rozpuszczalnik i powstają nanocząstki.

Profil uwalniania do 4h jest prostoliniowy

Nanosfery w diagnostyce laboratoryjnej

• średnica 12 nanometrów

• zawierają złoto (detekcja nowotworów)

• fototerapia nowotworów (zależy od składu nanocząsteczki metalicznej i rozmiaru)

Sferyczne złoto jest stabilne w porównaniu do innych metali np. Cu; 4-80nm.

• Diagnostyka raka szyjki macicy i raka piersi

• Au + PEG/przeciwciało

Np. nanosfery z Au o średnicy 12nm skonjugowano z przeciwciałem anty - EGFR i zawieszono komórkach SiHa (komórki raka szyjki macicy)

Chcemy uchwycić przejście zmiany łagodnej - nierakowej w złośliwą.

Nanosfery z fazie badań

• amfifilowe poliestry jako nanocząsteczki PLA opłaszczone PcL-PED w terapii celowanej

Nanosfery lipidowe

• niepolimerowe, biozgodne i biodegradowalne mikrocząsteczki, które mogą być podawane we wstrzyknięciach

• zbudowane są z niejonowych substancji amfifilowych innych niż fosfolipidy

• PEG + niesteroidowy antyestrogen Tamoxifen : silny Burst effect (gwałtowny wyrzut leku z powierzchni) w linii komórek raka piersi, nie był spowodowany gwałtowną biodegradacją, ale obecnością leku na powierzchni. Toksyczność leku polegała na hemolizie.

• Cyklosporyna A (mała biodostępność przy podaniu doustnym) + Pcl ( nośnik dosć długo degradujący): zmniejszenie toksyczności i wzrost biodostępności.

• Cartelol + Pcl: zwiększenie absorpcji leku.

• Chitozan i cyklodekstran: uwalnianie insuliny.

Substancje aminofilowe inne niż fosfolipidy; amfoteryczna B.

• Dziś doustnie Fungizon

• Liposomalna forma Ambizone.

Liposomy.

Preparaty na bazie liposomów Stealth

Diclak, Ambison, Lipohep (miejscowe leczenie powierzchniowe, ograniczenie obrzęków);

Doxil:

IgG - Doxil: ekspresja białka D240 (marker śródbłonkowy)

2CB - Doxul: indukcja apoptozy; monoklinalne - gwałtowny spadek (z wykresu) śmiertelność komórek chorych, rak mózgu.

Modyfikacje liposomów:

wprowadzenie p/ciał monoklonalnych

w środku wodny rdzeń z doksorubicyną

dwuwarstwa lipidowa łącząca PEG

p/ciało monoklonalne

Liposomy pH-wrażliwe

• pH-wrażliwość umożliwia uwalnianie leku do cytozolu lub jądra kom. zanim ulegnie lizosomalnej degradacji

• czynniki odpowiedzialne za pH-wrażliwość:

• PH (palmitoilonomocysteina)

• OA (kwas oleinowy)

• CHEMS (wodorobursztynian cholesterolu)

• DOSG (dioleilosukcynyloglicerol)

• liposomy SHEMS (wodorobursztynian stigmasterolu)

pH - wrażliwe: wodorobursztynian sigmastreolu warunkuje ph - wrażliwość

CPP - penetracja komórki, 14-nasto merowy peptyd zawierający głównie Arg.

DOPE - dideilofosfatydyloetanoloamina.

PL90 ( nienasycone kwasy tłuszczowe + 90% fosfatydylocholiny)

+ karboksyfluoresceina

+przenoszenie barwnika przez warstwę zewnętrzną, rogową naskórka do głębszych warstw ( barwnik jest hydrofilowy).

Też do trzonków włosów.

Liposomy w dermatologii

• musiałyby zawierać nienasycone kwasy tłuszczowe

• 90% fosfatydylocholiny

• elastyczne i odkształcalne

• Są stabilne we krwi, mogą uwalniać wolny lek w obrębie komórek przy użyciu lizosomalnych degradujących łączników (linkerów) - ph wrażliwe, hydroliza w środowisku kwaśnym, np. pierścień hydrazydu, wiązania disiarczkowe, wpływ na niespecyficzne uwalnianie.

• Spacery: sekwencje oligopeptydowe (Gly, Phe, Leu, Gly - GFLG) - wykazują się stabilnością wewnątrznaczyniową w przeciwieństwie do linkerów.

Koniugaty

koniugat polimer- lek: połączenie bezpośrednie na zasadzie wiązania chemicznego

b. trudno degradowalne (jeśli chcemy je przyspieszyć stosujemy linker; między lek a polimer stawiamy likner - pierścień hydrazyny lub spacer (sekwencje oligopeptydowe), umożliwiające stabilność wewnątrznaczyniową

polimery w koniugatach: syntetyczne; rozkład ciężaru cząsteczkowego (całkowita eliminacja przez układ moczowy przebiega poniżej klirensu nerkowego

• Dla leków przeciwnowotworowych: modyfikacja biodystrybucji leku i uzyskanie celowanego działania, redukcja toksyczności systemowej, wydłużenie biologicznego okresu półtrwania.

• Inkorporacja biodegradowalnych linkerów wrażliwych na enzymy guza (wysokocząsteczkowe konjugaty) - długi czas cyrkulacji i łatwa degradacja.

Koniugat po syntezie enkapsulujemy i dopiero wtedy możemy podać choremu

Koniugaty: zmniejszenie % uwalniania leku, wzrost czasu działania

Enkapsulacja konjugatu:

• Po 15 dniach uwolniło się 90% leku (rak wątroby)

• Nanocząstki z wolną doksorubicyną uwolniły w tym samym czasie 100% leku

Skonjugowanie doksorubicyny zmniejsza uwalnianie leku, wydłużenie czasu uwalniania.

Zastosowanie koniugatów:

• kopolimer kwasu cyjanoakrylowego i PEG; kwas foliowy do leczenia raka jajnika

• kompleks insuliny z chitozanem w nanokapsułkach z kopolimeru glikolu oksyetylenowego i glikolu oksypropylenowego → zmniejszenie stężenia glukozy

• elastaza z akropolem, podawanie hormonów peptydowych, absorpcja na błonie przewodu pokarmowego koniugatu

• indometacyna + PEG + kwas poliakrylowy (sterowanie szybkością uwalniania z przewodu pokarmowego)

• konjugat + doksorubicyna + spencer: aktywacja przez antygen i staje się lekiem w organizmie do raka prostaty.

Immunokoniugaty

stosowane w lecznictwie raka piersi, okrężnicy, płuc i jajnika

w monoterapii: dawka bezpieczna jest niewystarczająca

może być stosowana z radioterapią lub paklitakselem

• doksorubicyna --------- BR96

• pierś, płuco, okrężnica, jajnik

• dawka bez dużych skutków ubocznych, co trzy tygodnie podawana nie jest skuteczna

• nie w monoterapii - bo cel terapeutyczny nie jest osiągany

+ radioterapia

+ paklitaksel

Koniugaty w fazie badawczej:

np.HPMA kopolimer- doksorubicyna

HPMA kopolimer- paklitaksel

HPMA kopolimer- kamptotecyna

HPMA kopolimer- cisplatyna

Polikwasy glutaminowy: paklitaksel

Kamptotecyna

PEG: kamptotecyna

Liposomy czy micele ze skoniugowaną doksorubicyną - który uwalnia stabilniej?

• Roztwór - wyraźny spadek stężenia w czasie

• micele - podobnie jak roztwór

• liposomy lub koniugat - dobre uwalnianie

Wykres: doksorubicyna w różnych postaciach: roztwór, micele - z fizycznie zamkniętą doksorubicyną( bardzo mała dostępność).

Forma liposomalna oraz koniugaty z linkerem na bazie hydrożelu.

Implantacyjny system terapeutyczny - stała ilość uwolnionego leku

• Kontrolowana dyfuzja z powierzchni

• Kontrolowana erozja z masy

Poli-ε-kaprolakton z deksometazonem. Krążek z lekiem wprowadzony do oka królika ( In vivo). Poziom uwalniania utrzymuje się na stałym poziomie, po 126 dniu pojawia się nieznaczna oscylacja.

Podanie in situ

• mikrosfery PLGA - deksametazon enkapsulowane w hydrożelu PEGDA (diakrylan polietylenoglikolu)

• coraz częściej stosowane są hydrożele in situ (zdudowane z fazy rozproszonej, którą jest woda, oraz z polimeru)

Podanie In situ - do komórek wyznakowanych. Mikrosfery w hydrożelu - bardziej stabilne uwalnianie: do 30 dnia constans. Zwykłe mikrosfery przedstawiają mniej stabilne uwalnianie.

Podanie do loży pooperacyjnej

• Karmustyna

• polifebrosan 20 ( kopolimer bis-(p-karboksylenoksy)-propanu i klosebacynowego 20/80)

• płatek do miejsca po operacji (minimum 8 płatków)

• w 1 płatku: 7,7mg leku

Podanie naskórne TTS

• Thera Ject MAT- transdermalny system terapeutyczny z mikroigiełkową matrycą

• igiełki są wykonane z biokompatybilnego materiału- celulozy o wysokości ok. 1mm, nasycone aktywnymi cząsteczkami, które mają być uwolnione do organizmu

TheraJectMAT: lidokaina

Narkotyczne leki przeciwbólowe wysokocząsteczkowe > 500Da

Białka

Krążki z małymi igiełkami które wprowadzają lek bezpośrednio do skóry właściwej.

W fazie badań:

do etinylestradiolu

najszybciej uwalnia się z Dynam X

Preparaty:

Zoladex (leczenie raka gruczołu krokowego)

Capronor (antykoncepcja

Atrigel (Eligard) - podskórny implant in situ (leczenie raka prostaty i endometriozy)

Etinylestradiol, Eudragit, SGM-36_silikon, DynamiX (kopolimer uretanu z akrylanem).

---