Publikationen im Juli & August 2016 - Drug Delivery Systeme

Das Thema des heutigen Beitrags ist der Einsatz von Chitosan für Wirkstoff-Freisetzungsysteme in der Krebstherapie. Im Juli und August 2016 sind 33 Artikel erschienen, die sich mit Chitosan und Drug Delivery Systemen beschäftigen. Wie auch in der allgemeinen Chitosan-Forschung sind China (13 Artikel), die USA (5) und Indien (4) Spitzenreiter hinsichtlich der Anzahl an Veröffentlichungen. Die Artikel beschäftigen sich mit der Freisetzung von Medikamenten durch Chitosan-basierte Mikro- oder Nanopartikel, Hydrogele und Nanoverbundstoffe. Dabei wird meist die kontrollierte Abgabe von Zytostatika, Proteinen oder Peptiden untersucht (Quelle: www.gopubmed.org).

Eine effektive Krebsbehandlung mittels Chemotherapie ist immer noch limitiert durch die fehlende ortsspezifische Wirkung und Langlebigkeit des Krebsmedikamentes.

Anwendung von Transferrin-Chitosan-PEG Nanopartikeln für eine zielgerichtete Abgabe von Paclitaxel an Krebszellen

Transferrin functionalized chitosan-PEG nanoparticles for targeted delivery of paclitaxel to cancer cells. Nag M.,Gajbhiye V., Kesharwani P., Jain N. K. et al. Colloids and Surface B: Biointerfaces, 148: 363-370, Epub August 2016. doi: 10.1016/j.colsurfb.2016.08.059.

Die erste Veröffentlichung von Forschern aus Indien und der USA beschäftigte sich mit der zielgerichteten Freisetzung von Paclitaxel (PTX), einem Zytostatika, durch mit Polyethylenglycol (PEG) modifizierte Chitosan Nanopartikel (NPs). Die mit PTX beladenen Chitosan (MW<100 kDa, DDA 75-85%) NPs wurden über Lösungsmittelverdampfung hergestellt. Die PEGylierung erfolgte durch Kopplung einer Aminogruppe an der NP Oberfläche mit der Hydroxylgruppe von PEG. Die PEGylierten Chitosanpartikel wurden mit Transferrin (Tf) funktionalisiert, welches an bei Krebszellen überexprimierte Oberflächenrezeptoren bindet. Durch rezeptorvermittelte Endocytose werden die NPs aufgenommen und das enthaltene PTX wird so ortsspezifisch freigesetzt. Durch Kopplung einer Carboxylgruppe des Tf mit der Hydroxylgruppe des PEG-NP wurden die NP-PEG-Tf hergestellt.

ERGEBNISSE:

• Verbesserte Aufnahme der Transferrin-gekoppelten PEGylierten Chitosanpartikel durch Krebszellen im Vergleich zu Partikeln ohne Transferrin
• PTX-NPs-PEG-Tf waren zytotoxischer und wurde besser in HOP-62 Zellen/Zellkerne aufgenommen
• Erhöhte Verweildauer in Lunge und Blut von Tf-funktionalisierten Chitosan Partikeln

Schlussfolgerung: PEGylierte und mit Transferrin gekoppelte Chitosan-Nanopartikel könnten ein vielversprechendes Hilfsmittel zur gezielten Freisetzung von Krebsmedikament am Wirkort sein. Die untersuchten PTX-NP-PEG-Tf erzielten eine verbesserte Wirksamkeit von PTX durch eine erhöhte intrazelluläre Aufnahme und längere Verweildauer in Blut und Lunge.

Quelle: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27632697

In Vivo Magnetresonanztomographie und Mikrowellenthermotherapie von Krebs unter Verwendung neuartiger Mikrokapseln

In Vivo Magnetic Resonance Imaging and Microwave Thermotherapy of Cancer Using Novel Chitosan Microcapsules. Tang S., Du Q., Liu T. et al. Nanoscale research letters. 11 (1): 334, Epub Juli 2016. doi: 10.1186/s11671-016-1536-0. 

Mikrowellen (MW)-Thermotherapie ermöglicht die effektive Entfernung von größeren Tumoren über Hitzeschädigung und hat dabei viele Vorteile gegenüber anderen Therapieformen in der Krebsbehandlung. Das Hauptziel aller Therapiearten ist das umgebende gesunde Gewebe unbeschädigt bleibt. Zur Erhitzung mittels Mikrowellenstrahlung sind ionische Flüssigkeiten (ILs) bestens geeignet. Durch Einsatz von biokompatiblen und abbaubaren Chitosan können die ILs verkapselt werden und in Tumornähe gebracht werden. In dieser Veröffentlichung wurden Chitosan-basierte (DDA = 80-95 %) Mikrokapseln für die MW Thermotherapie von Tumoren und als Kontrastmittel für eine verbesserte Magnetresonanztomographie (MRT) entwickelt. Die Chitosan/Fe₃O₄@IL Mikrokapseln wurden in H22 Tumoren von Mäusen injiziert (200 mg/kg) und mit Mikrowellen bei geringer Energiedichte (1.8 W/cm2) behandelt.

ERGEBNISSE

für die Chitosan/Fe₃O₄@IL Mikrokapseln:

• In vitro: erwünschte Temperaturerhöhung nach MW Bestrahlung, gute Biokompatibilität, geringe Zytotoxizität
• Keine schädliche Wirkung auf Organe in vivo
• Vollständige Zerstörung von H22 Tumoren in der Maus nach MW-Thermotherapie
• Erfolgreiche Anwendung als Kontrastmittel für die in vivo Bildgebung

Schlussfolgerung: Erfolgreiche Entwicklung von Chitosan/Fe₃O₄@IL Mikrokapseln für die MW-Thermotherapie kombiniert mit Magnetresonanztomographie. Die Mikrokapseln waren biokompatibel in vitro (maximale Testkonzentration 1000 mg/mL). MW Bestrahlung ermöglichte die Zerstörung von H22 Tumoren in Mäusen. Somit ist die Anwendung von multifunktionalen Chitosan Mikrokapseln als Plattform für die kombinierte Diagnostic und Therapie von Tumoren vielversprechend.

Artikel frei zugänglich: Quelle: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27422776