American Journal of Drug Delivery and Therapeutics Offener Zugang

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Pharmaceutica 2016-Konferenz: Mit Chitosan-Nanopartikeln beladene inhalierbare Pulver zur Verabreichung von Proteinmedikamenten – Sonia Al-Qadi – Birzeit-Universität

Sonia Al-Qadi

Abstrakt

Ziel dieser Arbeit war die Herstellung von inhalierbaren Pulvern aus insulinbeladenen Chitosan-Nanopartikeln (INS-CS NPs) durch Mikroverkapselungsverfahren und die Untersuchung ihrer aspirativen Aufnahme in vivo. Zu diesem Zweck wurden INS-CS NPs hergestellt, indem Insulin (INS) in nanopartikuläre Elemente (NPs) eingeschmolzen wurde, die aus dem Polysaccharid Chitosan (CS) und dem Vernetzer Natriumtripolyphosphat (TPP) bestehen, und zwar durch ionotrope Gelierung. Anschließend wurden INS-CS NPs hinsichtlich Morphologie, Größe, Zetapotenzial und Stapelgrenze beschrieben. Anschließend wurden die inhalierbaren Pulver durch Co-Spritztrocknung der Suspensionen von INS-CS NPs mit dem Zucker Mannitol (Thermoprotektivum) hergestellt, wodurch mikrostrukturierte Pulver mit ausreichend stromlinienförmigen Eigenschaften für die Lungenauswertung entstanden. Die In-vivo-Leistung der spritzgetrockneten INS-CS NP-Pulver wurde durch Überwachung des Plasmaglukosespiegels nach intratrachealer Verabreichung an Nagetiere bewertet. Die spritzgetrockneten INS-CS-NPs wurden erfolgreich in Mannitol-Mikrokügelchen mikroverkapselt und bildeten Pulver mit den für die tiefe Lungenfunktion geeigneten optimierten Eigenschaften. Die Gewichtsverhältnisse IN-CS NP/Mannitol sowie die Parameter des Spritztrocknungsprozesses beeinflussten die Eigenschaften der erhaltenen Mikrokügelchen. Darüber hinaus wurden die NPs nach der Rekonstitution der spritzgetrockneten Pulver in flüssigen Medien gut wiederhergestellt. Die In-vivo-Studie ergab, dass die mikroverkapselten INS-CS-NPs im Vergleich zu den Kontrollen, einschließlich INS-gestapelter Mannitol-Mikrokügelchen, lokaler INS-Anordnung und der Suspension von INS-CS-NPs, eine ausgeprägtere und verzögertere hypoglykämische Wirkung hervorriefen. Im Allgemeinen können inhalierbare Mikro-/Nanopartikelsysteme, abgesehen vom Vorteil der nichtinvasiven Verabreichung und der höheren Haltbarkeit trockener Formulierungen, im Vergleich zu ihren flüssigen Gegenstücken ein Potenzial für die Übertragung medizinischer Makromoleküle in die Lunge mit zentralen oder lokalen Auswirkungen (z. B. Mukoviszidose, Lungenkrebs) bieten.

Peptides and proteins have extraordinary potential as therapeutics. At present, the market for peptide and protein drugs is evaluated to be more prominent than US$40 billion/year, or 10% of the pharmaceutical market. This market is developing a lot quicker than that of little particles, and will make up a considerably bigger extent of the market later on. At present there are more than 100 endorsed peptide-put together therapeutics with respect to the market, with the lion's share being littler than 20 amino acids. Contrasted and the normal little particle medicates that right now make up most of the pharmaceutical market, peptides and proteins can be exceptionally specific as they have numerous purposes of contact with their objective. Expanded selectivity may likewise bring about diminished reactions and harmfulness. Peptides can be intended to focus on a wide scope of particles, giving them practically boundless prospects in fields, for example, oncology, immunology, irresistible sickness and endocrinology. These peptide and protein therapeutics have impediments also, for example, low bioavailability and metabolic risk. Oral bioavailability of peptides is restricted by debasement in the gastrointestinal (GI) tract just as their powerlessness to cross the epithelial hindrance. These therapeutics will in general have high MWs, low lipophilicity

and charged useful gatherings that hamper their assimilation. These attributes lead to the low bioavailability of most orally controlled peptides (<2%) and short half-lives (<30 min) Intravenous (iv.) or subcutaneous (sc.) conveyance of these therapeutics beats the issue of assimilation, yet different elements limit the bio-accessibility of peptide and protein

therapeutics including: foundational proteases; fast digestion; opsonization; conformational changes; separation of subunit proteins; non-covalent complexation with blood items; and

demolition of labile side-gatherings.

As oral conveyance improves quiet consistence, there is incredible enthusiasm for the advancement of frameworks that take into consideration the oral conveyance of peptide and protein therapeutics. This survey will sum up the obstructions to different noninvasive conveyance techniques with an attention on oral and transdermal conveyance. Moreover, current strategies to defeat these conveyance obstructions will be talked about. The last bit of this paper will cover plans intended to defeat the issues of remedial focusing on and fundamental solidness. Fast improvement in sub-atomic science and late headway in recombinant innovation

increment distinguishing proof and commercialization of potential protein drugs. Conventional types of organizations for the peptide and protein tranquilizes regularly depend

on their parenteral infusion, since the bioavailability of these helpful specialists is poor when controlled nonparenterally. Enormous endeavors by various agents on the planet have been put to improve protein details and thus, a couple of fruitful definitions have been created including supported discharge human development hormone. For a promising protein conveyance innovation, adequacy and wellbeing are the principal necessity to meet. In any case, these frameworks despite everything require intermittent infusion and increment the rate of patient consistence. The advancement of an oral measurement structure that improves the retention of peptide and particularly protein drugs is the most alluring definition yet probably the best test in the pharmaceutical field. The significant boundaries to creating oral plans for peptides and proteins are metabolic catalysts and impermeable mucosal tissues in the digestive tract. Moreover, concoction and conformational shakiness of protein drugs is certifiably not a little issue in protein pharmaceuticals. Customary pharmaceutical ways to deal with address these boundaries, which have been fruitful with conventional natural medication atoms, have not been successful for peptide and protein plans. All things considered, viable oral details for peptides and proteins will remain profoundly compound explicit. Various creative oral medication conveyance approaches have been as of late created, including the medication entanglement inside little vesicles or their section through the intestinal paracellular pathway. Chitosan nanoparticles (NPs) are generally read as vehicles for medication, protein, and quality conveyance. In any case, absence of adequate security, especially under physiological conditions, render chitosan NPs of restricted pharmaceutical utility. The point of this examination is to create stable chitosan NPs appropriate for medicate conveyance applications. Chitosan was first joined to phthalic or phenylsuccinic acids. Hence, polyphosphoric corrosive (PPA), hexametaphosphate (HMP), or tripolyphosphate (TPP) were utilized to accomplish pair ionotropic/covalently crosslinked chitosan NPs within the sight of 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)- carbodiimide (EDC).

Wärme- und Infraroteigenschaften bestätigten die Entwicklung von Phosphoramidbindungen, die Chitosan mit den Polyphosphat-Vernetzern innerhalb der NP-Netzwerke verbinden. DLS- und TEM-Größenanalysen zeigten kreisförmige NPs mit einem Größenbereich von 120 bis 350 nm. Die erzeugten NPs zeigten unter brutalen pH-, CaCl2- und 10 % FBS-Bedingungen hervorragende Festigkeitseigenschaften. Interessanterweise deuten DLS-, NP-Stabilitäts- und Infrarotdaten darauf hin, dass sich HMP in den NP-Kernen befindet, während TPP und PPA hauptsächlich als NP-Oberflächenvernetzer wirken. Studien zur Beladung und Freisetzung von Medikamenten unter Verwendung von Methylenblau (MB) und Doxorubicin (DOX)-Medikamentenmodellen zeigten, dass kovalente PPA- und HMP-basierte NPs höhere Beladungskapazitäten aufweisen als NPs auf Basis von unverändertem Chitosan, die nur durch ionotrope Vernetzung erzeugt oder kovalent durch TPP vernetzt wurden. Mit Doxorubicin beladene NPs zeigten bessere zytotoxische Eigenschaften gegenüber MCF-7-Zellen als freies Doxorubicin. Insbesondere mit DOX beladene Chitosan-Phthalat-Polyphosphorsäure-vernetzte NPs wiesen eine 10-fach erhöhte Zytotoxizität im Vergleich zu freiem DOX auf. Die Verwendung von PPA und HMP zur Herstellung kovalent stabilisierter Chitosan-NPs ist völlig neuartig.

Biographie:

Sonia Al-Qadi ist Assistenzprofessorin an der Birzeit University in Palästina. Sie erwarb ihren MSc und PhD in Pharmazeutischer Technologie an der Universität Santiago de Compostela in Spanien. Sie arbeitete als Postdoktorandin an der Fakultät für Physik, Chemie und Pharmazie der Universität von Süddänemark und dann an der Fakultät für Pharmazie der Universität Kopenhagen. Danach arbeitete sie als Assistenzprofessorin an der Fakultät für Pharmazie der Isra University in Jordanien. Ihr Forschungsinteresse gilt nanobasierten Arzneimittelverabreichungssystemen, Biomaterialien und Medikamententestmodellen. Sie hat zahlreiche Veröffentlichungen und präsentierte ihre Forschungsarbeiten auf verschiedenen internationalen Konferenzen als Poster oder mündliche Präsentationen. Darüber hinaus war sie als Gutachterin für einige internationale Zeitschriften tätig.