Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Chuẩn bị và đặc trưng hóa các hạt nano đi xuyên qua dịch nhầy chứa papain/poly(asid acrylic) cho các ứng dụng phân phối thuốc đường uống
Tóm tắt
Sự khuếch tán của các hạt qua hàng rào niêm mạc ruột bị hạn chế bởi các đặc tính nhớt đàn hồi và bám dính của lớp gel dịch nhầy, ngăn cản sự xuyên qua của chúng đến các tế bào nội mô hấp thụ bên dưới. Để vượt qua hàng rào tự nhiên này, chúng tôi đã phát triển các hạt nano có khả năng đặc biệt trong việc cắt các cấu trúc mucoglycoprotein chịu trách nhiệm về các đặc tính cấu trúc và lưu biến của dịch nhầy. Sau khi sàng lọc lưu biến học nhiều loại protease làm tan dịch nhầy, các hạt nano được chế tạo từ poly(asid acrylic) và papain đã được chuẩn bị và đặc trưng hóa về kích thước hạt và điện tích zeta. Phân tích các hạt nano cho thấy đường kính trung bình dưới 200 nm (162.8–198.5 nm) và điện tích zeta âm giúp cải thiện khả năng di chuyển trong gel dịch nhầy. Sử dụng các nghiên cứu trong buồng khuếch tán và phương pháp ống khuếch tán quay, chúng tôi đã so sánh tỷ lệ vận chuyển của các hạt đã được chỉnh sửa bằng papain (PAPC) và các hạt poly(asid acrylic) (PAA) không thay đổi qua dịch nhầy ruột lợn vừa được cắt bỏ. Kết quả của các thử nghiệm khuếch tán cho thấy hành vi thẩm thấu mạnh mẽ của các hạt PAPC nhờ vào sự phá vỡ cục bộ dịch nhầy do papain. Tỷ lệ vận chuyển cải thiện, giảm độ nhớt của dịch nhầy và sự giải phóng chậm của các hợp chất đại phân tử ưa nước khiến các hạt nano chức năng hóa enzyme proteolytic có tiềm năng lớn trong việc cải thiện phân phối thuốc nhắm mục tiêu tại các bề mặt niêm mạc. Mặc dù không thể thực hiện các thử nghiệm độc tính tế bào cho các hạt nano, nhưng độ an toàn của papain và PAA đã được xác nhận, khiến các hạt PAPC trở thành ứng viên triển vọng trong lĩnh vực nghiên cứu dược phẩm. Trọng tâm của nghiên cứu hiện tại là phát triển các hạt có khả năng xâm nhập qua hàng rào dịch nhầy để tiếp cận với biểu mô dưới. Các cải tiến của các hạt đi qua dịch nhầy tiếp theo bởi việc tiếp nhận tế bào theo hướng này đang được tiếp tục.
Từ khóa
#hạt nano #dịch nhầy #papain #phân phối thuốc #tính chất lưu biến #protease làm tan dịch nhầyTài liệu tham khảo
Bernkop-Schnürch A (2000) Chitosan and its derivatives: potential excipients for peroral peptide delivery systems. Int J Pharm 194(1):1–13. doi:10.1016/s0378-5173(99)00365-8
Bernkop-Schnürch A, Weithaler A, Albrecht K, Greimel A (2006) Thiomers: preparation and in vitro evaluation of a mucoadhesive nanoparticulate drug delivery system. Int J Pharm 317(1):76–81. doi:10.1016/j.ijpharm.2006.02.044
Bradford MM (1976) Rapid and sensitive method for quantitation of microgram quantities of protein utilizing principle of protein–dye binding. Anal Biochem 72(1–2):248–254. doi:10.1006/abio.1976.9999
Carlsson N, Borde A, Wolfel S, Akerman B, Larsson A (2011) Quantification of protein concentration by the Bradford method in the presence of pharmaceutical polymers. Anal Biochem 411(1):116–121. doi:10.1016/j.ab.2010.12.026
Cone RA (2009) Barrier properties of mucus. Adv Drug Deliv Rev 61(2):75–85. doi:10.1016/j.addr.2008.09.008
Crater JS, Carrier RL (2010) Barrier properties of gastrointestinal mucus to nanoparticle transport. Macromol Biosci 10(12):1473–1483. doi:10.1002/mabi.201000137
Cu Y, Saltzman WM (2009) Controlled surface modification with poly(ethylene)glycol enhances diffusion of PLGA nanoparticles in human cervical mucus. Mol Pharm 6(1):173–181. doi:10.1021/mp8001254
da Silva CR, Oliveira MBN, Motta ES, de Almeida GS, Varanda LL, de Padula M et al (2010) Genotoxic and cytotoxic safety evaluation of papain (Carica papaya L.) using in vitro assays. J Biomed Biotechnol. doi:10.1155/2010/197898
Dautzenberg H, Hartmann J, Grunewald S, Brand F (1996) Stoichiometry and structure of polyelectrolyte complex particles in diluted solutions, Berichte Der Bunsen-Gesellschaft-Physical Chemistry. Chem Phys 100:1024–1032
Dawson M, Krauland E, Wirtz D, Hanes J (2004) Transport of polymeric nanoparticle gene carriers in gastric mucus. Biotechnol Prog 20:851–857
Dünnhaupt S, Barthelmes J, Hombach J, Sakloetsakun D, Arkhipova V, Bernkop- Schnürch A (2011) Distribution of thiolated mucoadhesive nanoparticles on intestinal mucosa. Int J Pharm 408:191–199
Emerich DF, Thanos CG (2007) Targeted nanoparticle-based drug delivery and diagnosis. J Drug Target 15(3):163–183. doi:10.1080/10611860701231810
Gauthier MA, Klok HA (2010) Polymer–protein conjugates: an enzymatic activity perspective. Polym Chem 1(9):1352–1373. doi:10.1039/c0py90001j
Grabovac V, Guggi D, Bernkop-Schnurch A (2005) Comparison of the mucoadhesive properties of various polymers. Adv Drug Deliv Rev 57(11):1713–1723. doi:10.1016/j.addr.2005.07.006
Hoyer H, Schlocker W, Krum K, Bernkop-Schnürch A (2008) Preparation and evaluation of microparticles from thiolated, polymers via air jet milling. Eur J Pharm Biopharm 69:476–485
Itoyama K, Tanibe H, Hayashi T, Ikada Y (1994) Spacer effects on enzymatic-activity of papain immobilized onto porous chitosan beads. Biomaterials 15(2):107–112. doi:10.1016/0142-9612(94)90258-5
Izumi T, Hirata M, Takahashi K, Kokufuta E (1994) Complexation of papain with strong polyanions and enzymatic-activities of the resulting complexes. J Macromol Sci A31(1):39–51. doi:10.1080/10601329409349716
Kilara A, Shahani KM, Wagner FW (1977) Preparation and properties of immobilized papain and lipase. Biotechnol Bioeng 19(11):1703–1714. doi:10.1002/bit.260191109
Lai SK, Wang YY, Hanes J (2009) Mucus-penetrating nanoparticles for drug and gene delivery to mucosal tissues. Adv Drug Deliv Rev 61:158–171
Li G, Raman VK, Xie WC, Gross RA (2008) Protease-catalyzed co-oligomerizations of l-leucine ethyl ester with l-glutamic acid diethyl ester: sequence and chain length distributions. Macromolecules 41(19):7003–7012. doi:10.1021/ma800946d
Majima Y, Inagaki M, Hirata K, Takeuchi K, Morishita A, Sakakura Y (1988) The effect of an orally-administered proteolytic-enzyme on the elasticity and viscosity of nasal mucus. Arch OtoRhinoLaryngol 244(6):355–359. doi:10.1007/bf00497464
Marschütz MK, Bernkop-Schnürch A (2002) Thiolated polymers: self-crosslinking properties of thiolated 450 kDa poly(acrylic acid) and their influence on mucoadhesion. Eur J Pharm Sci 15(4):387–394. doi:10.1016/s0928-0987(02)00025-8
Mitchel REJ, Chaiken IM, Smith EL (1970) Complete amino acid sequence of papain—additions and corrections. J Biol Chem 245(14):3485
Nordman H, Davies JR, Herrmann A, Karlsson NG, Hansson GC, Carlstedt I (1997) Mucus glycoproteins from pig gastric mucose: identification of different mucin populations from the surface epithelium. Biochem J 326:903–910
Norris DA, Sinko PJ (1997) Effect of size, surface charge, and hydrophobicity on the translocation of polystyrene microspheres through gastrointestinal mucin. J Appl Polym Sci 63(11):1481–1492. doi:10.1002/(sici)1097-4628(19970314)63:11
Olmsted SS, Padgett JL, Yudin AI, Whaley KJ, Moench TR, Cone RA (2001) Diffusion of macromolecules and virus-like particles in human cervical mucus. Biophys J 81(4):1930–1937
Peppas NA, Hansen PJ, Buri PA (1984) A theory of molecular-diffusion in the intestinal mucus. Int J Pharm 20(1–2):107–118. doi:10.1016/0378-5173(84)90222-9
Rosenthal M, Traut HF (1951) The mucolytic action of papain for cell concentration in the diagnosis of gastric cancer. Cancer 4(1):147–149. doi:10.1002/1097-0142(195101)4:1
Sangeetha K, Abraham TE (2006) Chemical modification of papain for use in alkaline medium. J Mol Catal B 38(3–6):171–177. doi:10.1016/j.molcatb.2006.01.003
Schlamowitz M, Peterson LU (1959) Studies on the optimum pH for the action of pepsin on native and denaturated bovine serum albumin and bovine hemoglobin. J Biol Chem 234(12):3137–3145
Shu SJ, Sun L, Zhang XG, Wu ZM, Wang Z, Li CX (2011) Polysaccharides-based polyelectrolyte nanoparticles as protein drugs delivery system. J Nanopart Res 13:3657–3670
Sipos T, Merkel JR (1970) An effect of calcium ions on activity, heat stability, and structure of trypsin. Biochemistry 9 (14):2766–2775. doi:10.1021/bi00816a003
Soppimath KS, Aminabhavi TM, Kulkarni AR, Rudzinski WE (2001) Biodegradable polymeric nanoparticles as drug delivery devices. J Control Release 70(1–2):1–20. doi:10.1016/s0168-3659(00)00339-4
Spackman DH, Stein WH, Moore S (1960) Disulfide bonds of ribonuclease. J Biol Chem 235(3):648–659
Tang BC, Dawson M, Lai SK, Wang YY, Suk JS, Yang M, Zeitlin P, Boyle MP, Fu J, Hanes J (2009) Biodegradable polymer nanoparticles that rapidly penetrate the human mucus barrier. Proc Natl Acad Sci USA 106(46):19268–19273. doi:10.1073/pnas.0905998106
Thaurer MH, Deutel B, Schlocker W, Bernkop-Schnürch A (2009) Development of nanoparticulate drug delivery systems based on thiolated poly(acrylic acid). J Microencapsul 26:187–194