Исследование влияния концентрации стабилизатора на параметры поли(D,L-лактид-со-гликолид) наночастиц, получаемых нанопреципитацией

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В работе изучено влияние концентрации стабилизатора поли(винилового спирта) (ПВС) на параметры наночастиц на основе биоразлагаемых сополимеров поли(D,L-лактида-со-гликолида) (ПЛГА), получаемых нанопреципитацией. Обнаружено, что при постоянной концентрации органической фазы (5 мг/мл) гидродинамический диаметр ПЛГА наночастиц не зависит от концентрации стабилизатора в водной фазе (2.5–15 мг/мл) и составляет ~ 130–140 нм, тогда как индекс полидисперсности и абсолютная величина электрокинетического потенциала частиц снижаются с ростом концентрации ПВС. Показано, что концентрация ПВС практически не влияет на содержание загруженного в ПЛГА частицы гидрофобного модельного лекарственного агента доцетаксела и его цитотоксическую активность in vitro на клеточных линиях карциномы толстой кишки мыши CT26 и фибробластов легкого эмбриона человека WI-38. Способность к лиофилизации и последующему ре-диспергированию в воде ПЛГА частиц, нагруженных лекарством, напротив, зависит от концентрации стабилизатора: чем больше содержание ПВС в системе, тем легче происходит ре-диспергирование частиц до исходных размеров.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Е. В. Кузнецова

Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»

Автор, ответственный за переписку.
Email: kuznetsova.kate992@gmail.com
Россия, пл. Академика Курчатова, 1, Москва, 123128

А. Е. Тюрнина

Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»

Email: kuznetsova.kate992@gmail.com
Россия, пл. Академика Курчатова, 1, Москва, 123128

Е. А. Коньшина

Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»; Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)

Email: kuznetsova.kate992@gmail.com
Россия, пл. Академика Курчатова, 1, Москва, 123128; Институтский пер., 9, Долгопрудный, 141701

А. А. Атаманова

Институт синтетических полимерных материалов им. Н.С. Ениколопова РАН

Email: kuznetsova.kate992@gmail.com
Россия, ул. Профсоюзная, 70, 117393

К. Т. Калинин

Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»; Институт синтетических полимерных материалов им. Н.С. Ениколопова РАН

Email: kuznetsova.kate992@gmail.com
Россия, пл. Академика Курчатова, 1, Москва, 123128; ул. Профсоюзная, 70, 117393

С. В. Алешин

Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»

Email: kuznetsova.kate992@gmail.com
Россия, пл. Академика Курчатова, 1, Москва, 123128

В. Г. Шуватова

Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»

Email: kuznetsova.kate992@gmail.com
Россия, пл. Академика Курчатова, 1, Москва, 123128

Г. А. Посыпанова

Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»

Email: kuznetsova.kate992@gmail.com
Россия, пл. Академика Курчатова, 1, Москва, 123128

С. Н. Чвалун

Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»; Институт синтетических полимерных материалов им. Н.С. Ениколопова РАН

Email: kuznetsova.kate992@gmail.com
Россия, пл. Академика Курчатова, 1, Москва, 123128; ул. Профсоюзная, 70, 117393

Список литературы

  1. Li W., Huberman-Shlaesand J., Tian B. Perspectives on multiscale colloid-based materials for biomedical applications // Langmuir. 2023. V. 39. № 39. P. 13759–13769. https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.3c01274
  2. Efimova A.A., Sybachin A.V. Stimuli-responsive drug delivery systems based on bilayer lipid vesicles: new trends // Colloid Journal. 2023. V. 85. P. 687–702. https://doi.org/10.1134/S1061933X23600690
  3. Mishchenko E.V., Gileva A.M., Markvicheva E.A., Koroleva M.Yu. Nanoemulsions and solid lipid nanoparticles with encapsulated doxorubicin and thymoquinone // Colloid Journal. 2023. V. 85. P. 736–745. https://doi.org/10.1134/S1061933X23600707
  4. Fomina Yu.S., Semkina A.S., Zagoskin Yu.D. et al. Biocompatible hydrogels based on biodegradable polyesters and their copolymers // Colloid Journal. 2023. V. 85. P. 795–816. https://doi.org/10.1134/S1061933X23600756
  5. Sedush N.G., Kadina Y.A., Razuvaeva E.V. et al. Nanoformulations of drugs based on biodegradable lactide copolymers with various molecular structures and architectures // Nanotechnol. Russ. 2021. V. 16. P. 421–438.https://doi.org/10.1134/S2635167621040121
  6. Merkulova M.A., Osipova N.S., Kalistratova A.V. et al. Etoposide-loaded colloidal delivery systems based on biodegradable polymeric carriers // Colloid Journal. 2023. V. 85. P. 712–735. https://doi.org/10.1134/S1061933X23600744
  7. da Silva Feltrin F., D´Angelo N.A., de Oliveira Guarnieri J.P. et al. Selection and control of process conditions enable the preparation of curcumin-loaded poly(lactic-co-glycolic acid) nanoparticles of superior performance // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2023. V. 15. № 22. P. 26496–26509. https://doi.org/10.1021/acsami.3c05560
  8. Gahtani R.M., Alqahtani A., Alqahtani T. et al. 5-Fluorouracil-loaded PLGA nanoparticles: formulation, physicochemical characterisation, and in vitro anti-cancer activity // Bioinorg. Chem. Appl. 2023. V. 2023. P. 1. https://doi.org/10.1155/2023/2334675
  9. Razuvaeva E.V., Kalinin K.T., Sedush N.G. et al. Structure and cytotoxicity of biodegradable poly(d,l-lactide-co-glycolide) nanoparticles loaded with oxaliplatin // Mendeleev Commun. 2021. V. 31. № 4. P. 512–514. https://doi.org/10.1016/j.mencom.2021.07.025
  10. Li M., Tang H., Xiong Y. et al. Pluronic F127 coating performance on PLGA nanoparticles: enhanced flocculation and instability // Colloids Surf. B. 2023. V. 226. P. 113328. https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2023.113328
  11. Galindo-Camacho R.M., Haro I., Gómara M.J. et al. Cell penetrating peptides-functionalized licochalcone-A-loaded PLGA nanoparticles for ocular inflammatory diseases: evaluation of in vitro anti-proliferative effects, stabilization by freeze-drying and characterization of an in-situ forming gel // Int. J. Pharm. 2023. V. 639. P. 122982. https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2023.122982
  12. Hernández-Giottonini K.Y., Rodríguez-Córdova R.J., Gutiérrez-Valenzuela C.A. et al. PLGA nanoparticle preparations by emulsification and nanoprecipitation techniques: effects of formulation parameters // RSC Adv. 2020. V. 10. № 8 P. 4218–4231. https://doi.org/10.1039/C9RA10857B
  13. Azman K.A.K., Seong F.C., Singh G.K.S., Affandi M.M.R.M.M. Physicochemical characterization of astaxanthin-loaded PLGA formulation via nanoprecipitation technique // J. Appl. Pharm. Sci. 2021. V. 11. № 6. P. 056–061. https://doi.org/10.7324/JAPS.2021.110606
  14. Razuvaeva E.V., Sedush N.G., Shirokova E.M. et al. Effect of preparation conditions on the size of nanoparticles based on poly(D,L-lactide-co-glycolide) synthesized with bismuth subsalicylate // Colloids Surf. A Physicochem. Eng. Asp. 2022. V. 648. P. 129198. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2022.129198
  15. Eslayed S.I., Girgis G.N.S., El-Dahan M.S. Formulation and evaluation of Pravastatin sodium-loaded PLGA nanoparticles: in vitro–in vivo studies assessment // Int. J. Nanomedicine. 2023. V. 18. P. 721–742. https://doi.org/10.2147/IJN.S394701
  16. Fabozzi A., Barretta M., Valente T., Borzacchiello A. Preparation and optimization of hyaluronic acid decorated irinotecan-loaded poly(lactic-co-glycolic acid) nanoparticles by microfluidics for cancer therapy applications // Colloids Surf. A Physicochem. Eng. Asp. 2023. V. 674. P. 131790. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2023.131790
  17. Varga N., Bélteki R., Juhász Á., Csapó E. Core-shell structured PLGA particles having highly controllable ketoprofen drug release // Pharmaceutics. 2023. V. 15. № 5. P. 1355. https://doi.org/10.3390/pharmaceutics15051355
  18. Galindo R., Sánchez-López E., Gómara M.J. et al. Development of peptide targeted PLGA-PEGylated nanoparticles loading licochalcone-A for ocular inflammation // Pharmaceutics. 2022. V. 14. № 2. P. 285. https://doi.org/10.3390/pharmaceutics14020285
  19. Badri W., Miladi K., Nazari Q.A. et al. Effect of process and formulation parameters on polycaprolactone nanoparticles prepared by solvent displacement // Colloids Surf. A Physicochem. Eng. Asp. 2017. V. 516. P. 238–244. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2016.12.029
  20. Sanchez-López E., Egea M.A., Cano A. et al. PEGylated PLGA nanospheres optimized by design of experiments for ocular administration of dexibuprofen – in vitro, ex vivo and in vivo characterization // Colloids Surf. B. 2016. V. 145. P. 241–250. https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2016.04.054
  21. Shah U., Joshi G., Sawant K. Improvement in antihypertensive and antianginal effects of felodipine by enhanced absorption from PLGA nanoparticles optimized byfactorial design // Mater. Sci. Eng. C. 2014. V. 35. P. 153–163. https://doi.org/10.1016/j.msec.2013.10.038
  22. Kricheldorf H.R., Behnken G. Copolymerizations of glycolide and L‐lactide initiated with bismuth(III)n‐hexanoate or bismuth subsalicylate // J. Macromol. Sci. A. 2007. V. 44. № 8. P. 795–800. https://doi.org/10.1080/10601320701406997
  23. Mossman T. Rapid colorimetric assay for cellular growth and cytotoxicity assays // J. Immunol. Methods. 1983. V. 65. P. 55–63. https://doi.org/10.1016/0022-1759(83)90303-4
  24. Kiss É., Gyulai G., Pénzes Cs.B., Idei M. et al. Tunable surface modification of PLGA nanoparticles carrying new antitubercular drug candidate // Colloids Surf. A Physicochem. Eng. Asp. 2014. V. 458. P. 178–186. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2014.05.048
  25. Albert C., Huang N., Tsapis N., Geiger S. et al. Bare and sterically stabilized PLGA nanoparticles for the stabilization of pickering emulsions // Langmuir. 2018. V. 34. № 46. P. 13935–13945. https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.8b02558
  26. Fonseca С., Simões S., Gaspar R. Paclitaxel-loaded PLGA nanoparticles: preparation, physicochemical characterization and in vitro anti-tumoral activity // J. Control. Release. 2002. V. 83. № 2. P. 273–286. https://doi.org/10.1016/S0168-3659(02)00212-2
  27. Beck-Broichsitter M., Rytting E., Lebhardt T. et al. Preparation of nanoparticles by solvent displacement for drug delivery: A shift in the “ouzo region” upon drug loading // Eur. J. Pharm. Sci. 2010. V. 41. № 2. P. 244–253. https://doi.org/10.1016/j.ejps.2010.06.007
  28. Sahoo K., Panyam J., Prabha S., Labhasetwar V. Residual polyvinyl alcohol associated with poly(D,L-lactide-co-glycolide) nanoparticles affects their physical properties and cellular uptake // J. Control. Release. 2002. V. 82. P. 105–114. https://doi.org/10.1016/s0168-3659(02)00127-x
  29. Aubry J., Ganachaud F., Addad J.-P.C., Cabane B. Nanoprecipitation of polymethylmethacrylate by solvent shifting // Langmuir. 2009. V. 25. P. 1970–1979. https://doi.org/10.1021/la803000e
  30. Lepeltier E., Bourgaux C., Couvreur P. Nanoprecipitation and the “Ouzo effect”: application to drug delivery devices // Adv. Drug Deliv. Rev. 2014. V. 71. P. 86–97.https://doi.org/10.1016/j.addr.2013.12.009
  31. Cooper D.L., Harirforoosh S. Design and optimization of PLGA-based diclofenac loaded nanoparticles // PLOS One. 2014. V. 9. № 1. P. e87326. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0087326
  32. Menon J.U., Kona S., Wadajkar A.S., Desai F. et al. Effects of surfactants on the properties of PLGA nanoparticles. // J. Biomed. Mater. Res. Part A. 2012. V. 100A. P. 1998–2005. https://doi.org/10.1002/jbm.a.34040

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Зависимости величин гидродинамического диаметра (Dh, нм) и индекса полидисперсности (ИП) (а) ПЛГА-Sn и (б) ПЛГА-Bi наночастиц от концентрации стабилизатора ПВС в водной фазе (СПВС/вода, мг/мл).

Скачать (207KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Зависимости величин электрокинетического потенциала (ζ, мВ) ПЛГА наночастиц от концентрации стабилизатора ПВС в водной фазе (СПВС/вода, мг/мл).

Скачать (106KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Зависимости величин среднего гидродинамического диаметра (Dh, нм) (а, б), индекса полидисперсности (ИП) (в, г) и электрокинетического потенциала (ζ, мВ) (д, е) ПЛГА-Sn (левый столбец) и ПЛГА-Bi (правый столбец) наночастиц от концентрации стабилизатора ПВС в водной фазе (СПВС/вода, мг/мл) сразу после получения и после двукратной очистки.

Скачать (1MB)
Метаданные
5. Рис. 4. Распределения интенсивности рассеяния света по гидродинамическим диаметрам (Dh, нм) ДОЦ-нагруженных ПЛГА-Bi частиц, полученных при концентрации стабилизатора ПВС в водной фазе, равной (а) 1, (б) 5, (в) 10 и (г) 15 мг/мл: 1 – в исходной дисперсии (до лиофилизации), 2 – после лиофилизации без криопротектора и последующего ре-диспергирования в воде, 3 – после лиофилизации в присутствии криопротектора D(–)-маннитола и последующего ре-диспергирования в воде.

Скачать (968KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Цитотоксический эффект на клеточных линиях (а) CT26 и (б) WI-38 для: 1 – свободного ДОЦ, 2 – ДОЦ-содержащих ПЛГА-Bi наночастиц, полученных при СПВС/вода = 1 мг/мл, 3 – ДОЦ-содержащих ПЛГА-Bi наночастиц, полученных при СПВС/вода =5 мг/мл, 4 – ДОЦ-содержащих ПЛГА-Bi наночастиц, полученных при СПВС/вода = 10 мг/мл, 5 – ДОЦ-содержащих ПЛГА-Bi наночастиц, полученных при СПВС/вода = 15 мг/мл, 6 – ненагруженных ПВС-стабилизированных ПЛГА-Bi наночастиц (CПВС/вода = 5 мг/мл), 7 – ненагруженных ПЛГА-Bi наночастиц, полученных без ПВС.

Скачать (301KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024