n ázov projektu :

Názov projektu:

Výsledky:

M Koneracká, M Múčková, V Závišová, N Tomašovičová,P Kopčanský, M.Timko, A.Juríková, K Csach, V.Kavečanský, G. Lancz: Encapsulation of anticancer drug and magnetic particles in biodegradable polymer nanospheres. J. Phys.: Condens. Matter 20 (2008) 204151 M. Koneracká, V. Závišová, M. Timko, P. Kopčanský, N. Tomašovičová, K.Csach: Magnetic Properties of Encapsulated Magnetite in PLGA Nanospheres ACTA PHYSICA POLONICA 113 (2008) 595 M Koneracká, M Múčková, V Závišová, N Tomašovičová,P Kopčanský, M.Timko, A.Juríková, G. Lancz: Preparation and characterization of Taxol loaded magnetic polymeric nanospheres. Current Research Topics in Applied Microbiology and Microbial Biotechnology

Cielený transport liečiv prostredníctvom magneticky značených nanosfér

(APVV – 99-026505)

.


Taxol protirakovinové liečivo účinné voči širokému spektru nádorov: nádory maternice, prsníkov, pľúcne nádory, nádory hrubého čreva, hlavy, hrdla, početné melanómy a Kaposiho sarkóm. objavené v roku 1962 3 zdroje vhodné na izololáciu Taxolu

Taxus baccata (Europe)

Taxus brevifolia(North America)

Taxus yunnanensis (China)

koncentrácia taxolu ~ 100 mg/kg kôry (0.01%). 100 ročný strom obsahuje 3 kg kôry – zber kôry likviduje strom

kôra

ihličie

výťažok 0.1%- zber ihličia nezabíja stromy


Štruktúra kryštálu Taxolu Molekulová štruktúra

Vlastnosti Taxolu

Molekulový vzorec: C47H51NO14

Nevýhoda: slabá rozpustnosť vo vode resp. vo väčšine farmaceutických reagencií Riešenie: Cremophor EL

Nevýhoda: vedľajšie efekty - hypertensitivity reaction, nephrotoxicity, neurotoxicity, cardiotoxicity

Riešenie: alternatívne formy napr. lipozómy, mikrosféry a polymérne nanosféry

50 75 100 125 150 175 200 225 250

-2

-1

0

1

TMELT

= 249oCexo.

TAXOL

En

tha

lpy

ch

an

ge

[m

W/m

g]

Temperature [oC]

TCRYS

= 228.6oC

Tepelné vlastnosti


PLGA polymér PLGA je biodegradovateľný polymér – hl.reťazce sa rozštiepia chemickými a enzymatickými procesmi. Vzniknuté produkty sú hydrofilné, ľahko sa odvedú ladvinami a nezanechajú žiadne škodlivé zbytkové molekuly; zmenou pomeru kys. mliečna/glykololvá počas polymerizácie – polyméry PLGA s rôznymi vlastnosťami: vo väčšine sú amorfné s TG = 40-60 °C. pre náš experiment: PLGA 85/15 85% kys.mliečna a 15% kys.glykolová.

Molekulová štruktúra

25 50 75 100 125 150 175 2000,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

0,40

Tg = 58oC

En

thal

py

chan

ge

[mW

/mg

]Temperature [oC]

PLGA polymer (85/15)

DSC termogram čitého PLGA polyméru


Magnetická kvapalina MKPEG

HEATER HEATER

Fe3O4

NaOHFeCl2 FeCl3

Príprava: zrážacou chemickou reakciou

H-O-C - O - C - C - C - O-H

H

H H

H

H

H

H

H

n

Polyethylene glycol PEG je rozpustný v mnohých organických rozpúšťadlách ako aj vodných roztokoch prítomnosť na povrchu znižuje adsorpciu proteínov a adhéziu buniek zabráňuje vychytávaniu RES a predĺžuje cirkulačnú dobu


TEM

-20000 -10000 0 10000 20000-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

Magnetiza

tion (em

u/g

)

Applied Field (Oe)

SQUID

DTEM = 12nm Superparamagnetizmus

TGA 52% wt magnetite38% wt oleate natrium10% wt PEG

PCCS

DHYDR = 66 nm

IS = 7.63emu/g

10 100

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0MFPEG

Den

sity

dis

trib

uti

on

particle size [nm]

DHYDR

= 58nm

DHYDR

= 66nm

MF


Príprava nanosférnanoprecipitačná metóda

princíp tejto metódy je založený na veľmi pomalom pridávaní organickej fázy k vodnej fáze za stáleho miešania organické rozpúšťadlo bolo odparené pri atmosferickom tlaku a izbovej teplote agregáty boli odstránené filtráciou cez 0,3 µm hydrofilný filter

ORGANIC. FÁZA

PLGA, Taxol v acetóne

VODNÁ FÁZAMagnetic.kvap.Pluronic

0 100 200 300 400 500 600 700 800 9000

1

2

3

4

5

6

7

8

9(4,5)

(3)(2)

Siz

e d

istr

ibu

tio

n [

%]

Particle size [nm]

MFPEG - DHYDR

= 66 nm (1)

PLGA NPs - DHYDR

= 195 nm (2)

PLGA/TAX NPs - DHYDR

= 204 nm (3)

PLGA/MFPEG NPs - DHYDR

= 230 nm (4)

PLGA/TAX/MFPEG NPs - DHYDR

= 232 nm (5)

(1)


Morfológia a rozmerová distribúcia

SEM image

TEM image PCCS technique DV = 230nm


Magnetické vlastnosti

-30000-20000-10000 0 10000 20000 30000 40000-0,4

-0,3

-0,2

-0,1

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

-2000-1500-1000 -500 0 500 1000 1500 2000-0,4

-0,3

-0,2

-0,1

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

Mag

netiz

atio

n (e

mu/

g)

Applied magnetic field [Oe]

T = 10K

Mag

net

izat

ion (em

u/g

)

Applied magnetic field [Oe]

T = 300K

SUPERPARAMAGNETIZMUS

magnetizačná krivka s nulovou hysteréziou a remanenciou

IS = 0.33emu/g nižšia ako IS = 7.63emu/g pre čistú MFPEG

prítomnosť nemagnetickej vrstvy

Odozva na mag.pole


DSC merania

25 50 75 100 125 150 175 200 225 250

0,0

0,5

1,0

1,5exo.

MF-PEG/PLGA nanospheres

PLGA nanospheres

TAX/MFPEG/PLGA nanospheres

TAX/MFPEG/PLGA phys. mixture

En

thal

py

chan

ge

[mW

/mg

]

Temperature [oC]

DSC termogramy pripravených PLGA nanosféra fyzikálnej zmesi

FTIR meranie

2200 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600

1250

1244

1645

d

c

b

Tra

nsm

ittan

ce

Wavenumber (cm-1)

a1759

1736

1560

1647

1637

1713

Taxol

1244

magnetite

a) čisté PLGA NPs (pri 1759cm-1 C=O)b) čistý Taxol (pri 1736cm-1 a 1713cm-1, 1244cm-1)c) fyzikálna zmes PLGA a TAXd) Taxol uzavretý v magneticky značených PLGA NPs

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0

0

1000

2000

3000

-1 0 1 2 3 4 5 6200

220

240

260

280

300

PLGA/TAX/MFPEG NPs

Me

an

dia

me

ter

(nm

)

NaCl [M]

CAC=1.2MPLGA/TAX NPs

Mea

n d

iam

eter

(n

m)

NaCl (M)

CAC = 0.1M

MFPEG sample


Koloidná stabilita

1E-3 0,01 0,1 1

2,8

3,0

3,2

3,4

3,6

3,8

4,0

4,2

4,4

4,6

4,8

n

NaCl concentration [M]

MFPEG PLGA/TAX/MFPEG NPS PLGA/MFPEG NPs PLGA NPS PLGA/TAX NPS

CAC

Turbidimetria PCCS metóda

Voľné pozorovanie

MKPEG

TAX/PLGA NPs TAX/PLGA/MKPEG


kinetika uvoľňovania Taxolu

In vitro experiment

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

3M sodium salicylate 2M sodium salicylate 1M sodium salicylate without aditive

time (days)

rele

ased

dru

g (

%)


In vivo toxicita

Vzorka LD50

MFPEG 400 mg Fe3O4/kg

PLGA NPs 221 mg PLGA/kg

PLGA/TAX 226 mg PLGA kg

(at 11.3 mg TAX /kg)

PLGA/MFPEG 174 - 198 mg PLGA/kg

PLGA/MFPEG/TAX 154 mg PLGA/kg

(at 7.7 mg TAX /kg)

ICR myšiam bol aplikovaný intravenózne Taxol v nanosférach metóda UP and DOWN (OECD 421).

5 x vyššia hodnota LD50 v porovnaní s čistým Taxolom (LD50= 33mg/kg)


In vivo experiment

0,0000

0,5000

1,0000

1,5000

2,0000

2,5000

hmot

nosť

nád

oru

(g)

Účinok taxolu na rast melanómu B16 in vivo

Rad3 0

SD 0,7366 0,4913 0,3830 0,9200 0,5956 0,4337 0,3920 0,4576

average 1,3578 1,1906 0,8176 1,4981 0,7428 1,2066 0,6615 0,7560

Control PLGA NPs TAX-5TAX/PLGA

NPs-5MF/TAX/PLG

A NPs-5

MF/TAX/PLGA NPs-2.5

FIELD

MF/TAX/PLGA NPs-5 FIELD

TAX/PLGA NPs ALB-5

Control 1PLGA NPs 2TAX-5 3TAX/PLGA NPs-5 4MF/TAX/PLGA NPs-5 5MF/TAX/PLGA NPs-2.5 FIELD 6MF/TAX/PLGA NPs-5 FIELD 7TAX/PLGA NPs ALB-5 8

model melanóm B16 – 8 skupín 6 zvierat/skupina

štatisticky významná redukcia nádoru

1 2 3 4 5 6 7 8

inj.TAX

Ďakujem za pozornosť

n ázov projektu :

Documents