Preparatyka i charakterystyka in vitro stałych nanocząstek lipidowych ładowanych rapamycyną do zastosowań medycznych

Abstract

W ostatnim czasie stałe nanocząstki lipidowe na bazie Compritol® 888 ATO, stabilizowane polisorbatem 80, stały się powszechnym nośnikiem, mającym na celu dostarczenie, ochronę i kontrolowane uwalnianie leku w miejscu przeznaczenia. Dane eksperymentalne wskazują, że taka enkapsulacja w odpowiednio przyrządzonych nośnikach zwiększa biodostępność leków w terapii celowanej. W pracy doktorskiej nanocząstki SLN przyrządzono w celu zwiększenia efektu cytostatycznego rapamycyny (Rap), czyli znanego i trudno rozpuszczalnego inhibitora kinazy mTOR w modelowej linii komórkowej. Rap-SLN wytworzono metodą homogenizacji wysoko-ciśnieniowej, a skład analizowano spektroskopią UV-Vis i Ramana. Rozmiary nanocząstek zmierzono metodami DLS i PT, natomiast ich morfologię technikami AFM, EM i SANS. Strukturę wewnętrzną SLN badano za pomocą 1HNMR i XRD, a pomiary FT-IR i DSC wykazały zjawiska przemian fazowych w układach lamelarnych pod wpływem temperatury. Efekt terapeutyczny Rap-SLN analizowano w komórkach neuroblastomy SH SY5Y, czyli modelu eksperymentalnego chorób neurodegeneracyjnych. Stabilność rapamycyny w pożywce zmierzono techniką HPLC, a funkcjonalność Rap-SLN w SH SY5Y badano poprzez analizę cytotoksyczności i wpływu na aktywność enzymatyczną mTOR. Pobór Rap-SLN przez komórki analizowano poprzez uprzednie wyznakowanie fluorescencyjne nanocząstek.

Recently the Compritol® 888 ATO solid lipid nanoparticles (SLN)-based drug-delivery systems, stabilized with polysorbate 80, have been studied in terms of the preservation and controlled release of pharmaceuticals in site-targeted therapies. Much data indicates the enhancement of the drug bioavailability in the encapsulated form. In this thesis, SLN were loaded with rapamycin (Rap SLN), a water-insoluble, anti-proliferative agent, to enhance its inhibitory properties towards the mTOR kinase in the model cell line. Rap SLN was formulated by cold high-pressure homogenization. The drug content was established by UV Vis and Raman spectroscopy. The stability of Rap-SLN was evaluated by measuring the ZP value, whilst DLS and PT enabled the acquisition of a size distribution. The morphology was investigated by AFM, EM and SANS. The 1HNMR and XRD measurements yielded the details of the internal structure, whereas FT-IR and DSC revealed the events of phase transitions within the lipid matrix. The therapeutic effect of Rap SLN was investigated in the SH SY5Y neuroblastoma cell line, which is an experimental model of neurodegenerative disorders. HPLC was exploited to measure the stability of the drug in a cell medium over time. The cytotoxicity and the mTOR activity assay were performed to study the impact of the drug on the cells, while the cellular uptake was visualized fluorescently.