Cielený transport liečiv Cielený transport liečiv pomocou magnetických pomocou magnetických

nanočastícnanočastícGábor Gábor LanczLancz

Vedúci:Vedúci: doc. RNDr. Peter doc. RNDr. Peter

Kopčanský, CSc.Kopčanský, CSc.

Konzultantka:Konzultantka: Ing. Martina Koneracká, Ing. Martina Koneracká, CSc.CSc.

NanosféryNanosféryVybrané charakteristikyVybrané charakteristiky

In vivo experiment magnetického cieleniaIn vivo experiment magnetického cielenia

Bezpolyesterové nosičeBezpolyesterové nosiče

Magnetické častice vs. amyloidné fibrilyMagnetické častice vs. amyloidné fibrily

Význam magnetického cielenia:Význam magnetického cielenia:Zabránenie systémovej distribúcieZabránenie systémovej distribúcie – –

OBMEDZIŤ ÚČINOK NA CHORÉ TKANIVOOBMEDZIŤ ÚČINOK NA CHORÉ TKANIVO

Magnetické nanočastice nosiace liečivo -Magnetické nanočastice nosiace liečivo -mohli by byť udržané v mieste cieľového tkaniva poľom mohli by byť udržané v mieste cieľového tkaniva poľom

(aplikovaným externe či interne)(aplikovaným externe či interne)

Príprava taxolom naložených nanosfér - nanoprecipitáciaPríprava taxolom naložených nanosfér - nanoprecipitácia

Vodná časťVodná časť Pluronic F68 v (injekčnej) vodePluronic F68 v (injekčnej) vode

(8 ml; 3,2 mg/ml (8 ml; 3,2 mg/ml →)→)25,6 mg / 100 mg polyméru25,6 mg / 100 mg polymérualebo albumín (BSA)alebo albumín (BSA)

MKPEGMKPEGstabilizovaná oleátom sodným,stabilizovaná oleátom sodným,

s pridaným PEGom (1 kg/mol)s pridaným PEGom (1 kg/mol)k zvýšeniu biokompatibility k zvýšeniu biokompatibility

0,1 g Fe0,1 g Fe33OO44/ml, k in vivo pokusom: 0,5 ml/ml, k in vivo pokusom: 0,5 ml

MKPEG PEG/FeMKPEG PEG/Fe33OO44 = 0,25 = 0,25 Acetónový roztokAcetónový roztok

taxol (5 mg ...)taxol (5 mg ...) PLGA 85:15 PLGA 85:15 (PLGA 50:50, PLA)(PLGA 50:50, PLA)

MKPEG

5 5 (10) (10) mg TAX + 100 mg polyester + 50 mg Femg TAX + 100 mg polyester + 50 mg Fe33OO44

/ / pôvodnepôvodne 10 ml 10 ml

Org. fáza

TMNPs

TvarTvar, , rozmer, koloidná stabilita NPsrozmer, koloidná stabilita NPs

Vzorka

Rozmer[nm]

(dynamický rozptyl svetla, medián)

Koncentrácia koagulácie [mol.dm-3 NaCl]( turbidimetria)

MKPEG 65 0,095

NPs (bez MK/TAX) 195 1,45

TNPs (bez MK) 204 1,2

MNPs (bez TAX) 230 stabilná

TMNPs 232 stabilná

V. ZávišováV. Závišová et al., et al., SSynthesis and characterization of polymeric nanospheres loaded with the anticancerynthesis and characterization of polymeric nanospheres loaded with the anticancer drug paclitaxel and magnetic particlesdrug paclitaxel and magnetic particles ,, JJ.. Magn Magn. . MagnMagn.. Mater Mater.. 321 (2009) 1613–1616 321 (2009) 1613–1616..

Ďalšia charakteristika NPsĎalšia charakteristika NPs

SuperparamagnetizmusSuperparamagnetizmus Uvoľňovanie liečivaUvoľňovanie liečiva

Vypúšťanie taxolu z PLGA NPs možno označiť za dlhodobé, pomaléVypúšťanie taxolu z PLGA NPs možno označiť za dlhodobé, pomalé

Magnetická indukcia [T]

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0Vzdialenosť [cm]

In vivo experiment MCIn vivo experiment MC

MMagnetagnet – NdFeB / Fe – NdFeB / Fe

Myši, kmeň Myši, kmeň C 57BL/6C 57BL/6 MMelanelanóm B16óm B16;;

SubSubkutánna kutánna inoinokkululáciaácia Štyri dávky testovaného preparátuŠtyri dávky testovaného preparátu (2/ (2/týždeňtýždeň); );

Myši držané v magnetickom poliMyši držané v magnetickom poli c ccca 0a 0,,5 h 5 h popo i. v. i. v. podaní vpodaní v anestéziianestézii;;

PLGA 85:15; 5 PLGA 85:15; 5 &10&10 mg TAX/kg mg TAX/kg

Dve série TAX:PLGA:FeDve série TAX:PLGA:Fe33OO44

5:100:50 & 10:100:505:100:50 & 10:100:50Šesť zvierat v skupineŠesť zvierat v skupine ttaxol injeaxol injekčnýkčný 5 mg/kg 5 mg/kg TMNPs (TMNPs (bez poľabez poľa)) TMNPs TMNPs polepole

Odhad gradientu pri póle≈ 14,7 Tm-1

PriemerPriemer ± ± smerodajná odchýlka výberusmerodajná odchýlka výberuDvojstranný nepárovýDvojstranný nepárový tt-test; -test; šípkyšípky: : pp < < 00,,1010 / / 00,,0505 ( (proti kontrolnej skupineproti kontrolnej skupine))

Výsledok MCVýsledok MC

Hmotnosť nádoru [g]Hmotnosť nádoru [g]

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

ControlI

TAXinj.

TMNPs TMNPsFIELD

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

ControlII

TAX inj. TMNPs10

TMNPsFIELD

TMNPs10

FIELD

TAX:PLGA:Fe3O4

5:100:50TAX:PLGA:Fe3O4

10:100:50

KontrolaPOLE

KontrolaPOLE

POLE

Závery pokusov s nanosféramiZávery pokusov s nanosférami

Boli pripravené magnetické nanosféry na cielený transport liečiva taxol Boli pripravené magnetické nanosféry na cielený transport liečiva taxol (TMNPs)(TMNPs)

Zistilo sa, že TMNPs majúZistilo sa, že TMNPs majú vhodný rozmer a tvarvhodný rozmer a tvar (< (< 00,,3 μm3 μm,, s sférickýférický)) dostatočnú koloidnú stabilitudostatočnú koloidnú stabilitu vhodné magnetické vlastnostivhodné magnetické vlastnosti ( (bez remanenciebez remanencie)) akceptovateľnú toxicituakceptovateľnú toxicitu

Magneticky cielené TMNPsMagneticky cielené TMNPs spôsobili redukciu nádoru avšak s účinkom spôsobili redukciu nádoru avšak s účinkom slabším než sa očakával.slabším než sa očakával.PLGA ako nosná látka nevhodná pre daný účel pre príliš pomalé uvoľňovaniePLGA ako nosná látka nevhodná pre daný účel pre príliš pomalé uvoľňovanie

Zvýšenie podielu účinnej látky neznamenalo vyššiu účinnosť –Zvýšenie podielu účinnej látky neznamenalo vyššiu účinnosť –všeobecne nutná optimalizácia zloženia, pomeruvšeobecne nutná optimalizácia zloženia, pomeru

magnet. materiál / liečivo magnet. materiál / liečivo

Nosiče bez polyesteruNosiče bez polyesteru

Hľadanie alternatívnej nosnej látky pre hydrofóbne liečivá:Hľadanie alternatívnej nosnej látky pre hydrofóbne liečivá:OLEÁT/KYSELINA OLEJOVÁOLEÁT/KYSELINA OLEJOVÁ

OC C

C

OH H

H

CH3

OC

O-

...

KYSELINA OLEJOVÁ/OLEÁTOVÝ ANIÓN

Fe3O4 + ... Fe3O4

RCOO- + H3O+

→RCOOH +

H2O

Bezpolyesterové častice s liečivamiBezpolyesterové častice s liečivamiúčinné proti rakovinovým bunkámúčinné proti rakovinovým bunkám

MK-KO-PEG-MK-KO-PEG-TAXTAX vysoké pHvysoké pH

MK-BSA-PB-MK-BSA-PB-KBKB MK-BSA-PB-(PEG, PVP, DEX)MK-BSA-PB-(PEG, PVP, DEX)

pH pH → 7→ 7 jedovatosť proti rakovinovým b. (MTTjedovatosť proti rakovinovým b. (MTT5050, B16), B16)

Úspešne naviazanie modelového liečiva, overený účinokÚspešne naviazanie modelového liečiva, overený účinokin vitroin vitro

Očakáva sa optimalizácia zloženia určovanímOčakáva sa optimalizácia zloženia určovanímcirkulačného časucirkulačného času

Taxol

Kyselina betulínová

Wikipédia

Redukcia amyloidného stavu magnetickými kvapalinamiRedukcia amyloidného stavu magnetickými kvapalinami

Amyloidné agregáty proteínovAmyloidné agregáty proteínov vysoký podiel vysoký podiel ββ-štruktúry-štruktúry súvis s chorobami (Alzheimerova, nefropatia ...)súvis s chorobami (Alzheimerova, nefropatia ...) tvorba fibríl, sferulitovtvorba fibríl, sferulitov

Zmena amyloidného stavu pôsobením FeZmena amyloidného stavu pôsobením Fe33OO44 elektrostaticky stabilizovaných častíc (pHMK)elektrostaticky stabilizovaných častíc (pHMK) oleátom st. s BSA (MKBSA)oleátom st. s BSA (MKBSA) oleátom st. s dextranom (MKDEX)oleátom st. s dextranom (MKDEX)

2 μm2 μm

AA. . BellBellováová et al., Nanotechnology 21 (2010) 065103. et al., Nanotechnology 21 (2010) 065103.

M. Koneracká et al., Acta Physica Polonica A M. Koneracká et al., Acta Physica Polonica A 118 (2010)118 (2010) 983. 983.

HEWL & HEWL + pHMK „1:2“ [Bellová]

HEWL/inzulín + MKDEX [Koneracká]

Interakcia magnetických častíc s lyzozýmomInterakcia magnetických častíc s lyzozýmom

0,001

0,01

0,1

1

10

100

0,01 0,1 1 10

MIX Fibrily

I(q)

[cm

-1]

q [nm-1]

Fibrily

Mix

0,001

0,01

0,1

1

10

100

0,01 0,1 1 10

MIX Fibrily

I(q)

[cm

-1]

q [nm-1]

Fibrily

Mix

SANS krivky prakticky rovnaké, pričom fluorescencia poklesla

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

16001610162016301640165016601670168016901700A

bso

rba

ncia

(re

latív

na)

Vlnočet [cm-1]

Mix

Fibrily

NeamyloidnýHEWL

Spektrum zmesi fibríl s d-pHMK (D2O/HCl): zmena sekundárnej

štruktúry

Interakcia magnetických častíc s lyzozýmomInterakcia magnetických častíc s lyzozýmom

Redukcia Redukcia ββ-štruktúry bez pozorovania produktu rozkladu fibríl-štruktúry bez pozorovania produktu rozkladu fibríl(Trojitá) závitnica, výška závitu cca 12 nm, šírka 11-14 nm(Trojitá) závitnica, výška závitu cca 12 nm, šírka 11-14 nm

Mechanizmus:Mechanizmus:naviazanie nanočastíc naviazanie nanočastíc → konformačná zmena→ konformačná zmena( → vznik menších útvarov)( → vznik menších útvarov)

„„Amorfný agregát“ aj z amyloidného aj z neamyloidného HEWLAmorfný agregát“ aj z amyloidného aj z neamyloidného HEWL

ZáverZáver

Študijný program: Fyzika kondenzovaných látok

Obhajoba: august 2011

Vybrané publikácie evidované v Current Contents: Vlasta Závišová, Martina Koneracká, Marta Múčková, Jana Lazová, Alena Juríková, Gábor Lancz, Natália Tomašovičová, Milan Timko, Jozef Kováč, Ivo Vávra, Martin Fabián, Artem V. Feoktystov, Vasil M. Garamus, Mikhail V. Avdeev, Peter Kopčanský

Magnetic fluid poly(ethylene glycol) with moderate anticancer activity

Journal of Magnetism and Magnetic Materials 323 (2011) 1408–1412. G. Lancz, M. V. Avdeev, V. I. Petrenko, V. M. Garamus, M. Koneracká, P. Kopčanský,

SANS Study of Poly(ethylene glycol) Solutions in D2O,

Acta Physica Polonica A 18 (2010) 980-982. M. Koneracká, A. Antošová, V. Závišová, G. Lancz, Z. Gažová, K. Šipošová, A. Juríková, K. Csach, J. Kováč, N. Tomašovičová, M. Fabián, P. Kopčanský,

Characterization of Fe3O4 Magnetic Nanoparticles Modified with Dextran and Investigation of Their Interaction with Protein Amyloid Aggregates,

Acta Physica Polonica A 118 (2010) 983-985.

 

M. V. Avdeev, A. V. Feoktystov, P. Kopčanský, G. Lancz, V. M. Garamus, R. Willumeit, M. Timko, M. Koneracká, V. Závišová, N. Tomašovičová, A. Juríková, K. Csach, L. A. Bulavin,

Structure of water-based ferrofluids with sodium oleate and polyethylene glycol stabilization by small-angle neutron scattering: contrast-variation experiments,

Journal of Applied Crystallography 43 (2010) 959-969. Vlasta Závišová, Martina Koneracká, Marta Múčková, Peter Kopčanský, Natália

Tomašovičová, Gábor Lancz, Milan Timko, Božena Pätoprstá, Peter Bartoš, Martin Fabián,

Synthesis and characterization of polymeric nanospheres loaded with the anticancer drug paclitaxel and magnetic particles,

Journal of Magnetism and Magnetic Materials 321 (2009) 1613–1616.

Vybrané iné publikácie: M. Koneracká, A. Antošová, V. Závišová, Z. Gažová, G. Lancz, A. Juríková, N.

Tomašovičová, J. Kováč, M. Fabián, P. Kopčanský,

Preparation and characterization of albumin containing magnetic fluid as potential drug for amyloid diseases treatment, Physics Procedia 9 (2010) 254–257.

P. Kopčanský, G. Lancz, N. Tomašovičová, M. Koneracká, V. Závišová, M. Múčková,

Study of composite systems containing magnetic particles, Zborník 17. konferencie slovenských fyzikov, 16.-19. september 2009 Bratislava, s. 7, Editor: M. Reiffers, ISBN 978-80-969124-7-6.

Ďakujem za Ďakujem za spoluprácuspoluprácu

a Váma Vámza pozornosťza pozornosť