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Method Article
Este protocolo descreve um processo analítico eficiente e conveniente de extração de amostra e determinação simultânea de múltiplas drogas, doxorrubicina (DOX), mitomicina C (MMC) e um metabólito tóxico cardio DOX, doxorubicinol (DOXol), no biológico amostras de um modelo de tumor de mama pré-clínico tratadocom com formulações de nanopartículas de combinação sinérgica de drogas.
Quimioterapia de combinação é frequentemente usada na clínica para tratamento de câncer; no entanto, os efeitos adversos associados ao tecido normal podem limitar seu benefício terapêutico. Combinação de drogas baseados em nanopartículas foi mostrada para atenuar os problemas encontrados pela terapia de combinação livre de drogas. Nossos estudos anteriores têm demonstrado que a combinação de duas drogas anticâncer, doxorrubicina (DOX) e mitomicina C (MMC), produziu um efeito sinérgico contra ambos murino e células de câncer de mama humano em vitro. Nanopartículas de híbrido de polímero carregado co-lipídico DOX e MMC (DMPLN) através de várias bombas de transportador de efluxo que conferem multirresistência e demonstrada eficácia reforçada em modelos de tumor de mama. Em comparação com formas de solução convencional, tal eficácia superior de DMPLN foi atribuída à farmacocinética sincronizada de DOX e MMC e biodisponibilidade de aumento intracelular de drogas dentro de células de tumor habilitado pelo nanocarreador PLN.
Para avaliar a farmacocinética e bio-distribuição de co administrado DOX e MMC em solução livre e formas de nanopartículas, um método de análise de múltiplas drogas simples e eficiente usando reverso-fase de alto desempenho foi de cromatografia líquida (HPLC) desenvolvido. Em contraste com os métodos anteriormente relatados que analisaram DOX ou MMC individualmente no plasma, esse novo método HPLC é capaz de dosar simultaneamente DOX, MMC e um metabolito principal de DOX cardio-tóxico, doxorubicinol (DOXol), em diferentes matrizes biológicas ( por exemplo, sangue total, tumor de mama e coração). Uma dupla sonda fluorescente e ultravioleta de absorvente 4-methylumbelliferone (4-MU) foi usado como um padrão interno (I.S.) para a deteção de uma etapa de análise de drogas múltiplas com comprimentos de onda diferentes da deteção. Este método foi aplicado com sucesso para determinar as concentrações de DOX e MMC entregado por abordagens tanto nanopartículas e solução no sangue e vários tecidos em modelo murino de tumor de mama um ortotópico. O método analítico apresentado é uma ferramenta útil para a análise pré-clínico de entrega baseados em nanopartículas de combinações de drogas.
A quimioterapia é uma modalidade de tratamento primário para muitos tipos de câncer ainda é frequentemente associado com efeitos adversos graves e eficácia limitada devido a resistência às drogas e outros fatores1,2,3. Regimes de combinação de drogas para melhorar o resultado da quimioterapia, foram aplicados na clínica com base em considerações como toxicidades não-sobreposição, diferentes mecanismos de ação de drogas e drogas não-cruz resistência4,5 , 6. em ensaios clínicos, uma melhor taxa de resposta do tumor foi muitas vezes observada usando simultaneamente administrados combinações de drogas, em comparação com um regime de drogas sequencial entrega7,8. No entanto, devido à sub-ótimo bio-distribuição de formulários de droga livre, injeção simultânea de múltiplas drogas pode causar toxicidade proeminentes tecido normal que supera o efeito terapêutico9,10,11. Entrega de drogas baseadas em nanocarreador foi mostrada para alterar a farmacocinética e bio-distribuição de medicamentos encapsulados, aumentando a acumulação de tumor-alvo12,13,14. Como comentado em nossos artigos recentes, nanopartículas co carregadas com combinações sinérgicas de drogas têm demonstrado a capacidade de atenuar os problemas enfrentados por combinações de drogas livre, devido a sua controlada entrega co temporal e espacial de várias drogas ao tecido do tumor, permitir efeitos sinérgicos droga contra o câncer células4,15,16. Como resultado, superior eficácia terapêutica e baixa toxicidade foram demonstradas em ambos os estudos pré-clínicos e clínicos4,17,18.
Nossos anterior em vitro estudos encontraram que a combinação de duas drogas anticâncer, doxorrubicina (DOX) e mitomicina C (MMC), produziu um efeito sinérgico contra várias linhas de células de câncer de mama e, além disso, co carregando DOX e MMC dentro nanopartículas de lipídios-polímero híbrido (DMPLN) superaram vários resistente a múltiplas drogas associado efluxo bombas (por exemplo, P-glicoproteína e proteína resistente ao cancro da mama)19,20,21. In vivo, DMPLN habilitado entrega co espaço-temporal de DOX e MMC para localizações tumorais e maior biodisponibilidade de drogas dentro de células de câncer, conforme indicado pela moderação da formação do metabólito DOX doxorubicinol (DOXol)22. Como resultado, o DMPLN reforçada a apoptose de células do tumor, inibição de crescimento do tumor e sobrevivência de acolhimento prolongado em comparação a livre combinação de DOX e MMC ou um lipossomal DOX formulação22,23,24, 25.
Analisando a quantidade real de drogas fornecido em parceria pela nanocarreador é fundamental para a concepção de formulações de nanopartículas eficaz. Muitos métodos foram desenvolvidos para analisar o nível plasmático de único doses DOX ou MMC usando alta cromatografia líquida (HPLC) sozinha ou em combinação com a espectrometria de massa (MS)26,,27,28 , 29 , 30 , 31 , 32 , 33 , 34. no entanto, estes métodos são muitas vezes demorado e impraticável para a terapia de combinação como um grande número de amostras biológicas precisa ser preparados separadamente para análise de múltiplas drogas (às vezes incluindo metabolitos de drogas). Além da ligação às proteínas plasmáticas forte de DOX e MMC, glóbulos vermelhos também têm uma grande capacidade de vincular e concentrar muitas drogas anticâncer35,36. Assim, a análise de plasma para DOX ou MMC pode ofuscar concentrações de droga de sangue real. O presente trabalho (Figura 1) descreve uma maneira simples e robusto método de análise de drogas múltiplas usando fase reversa HPLC para extrair simultaneamente e dosar DOX, MMC e o DOX metabólito doxorubicinol (DOXol) de sangue total e diversos tecidos ( por exemplo, tumores). Foi aplicado com sucesso para determinar a farmacocinética e bio-distribuição de DOX e MMC, bem como a formação de DOXol após a entrega da droga através de soluções livres ou formas de nanopartículas (i.e., DMPLN e DOX lipossomal) em um orthotopically implantou o modelo de rato da mama-tumor murino após a intravenosa (i.v.) injeção22.
todos os experimentos com animais foram aprovados pelo Animal conta Comissão de University Health Network no Ontario Cancer Institute e conduzidos de acordo com o Conselho canadense sobre as orientações de cuidado Animal.
1. preparação da amostra biológica
2. HPLC Instrumentação e parâmetros de operação
3. Validação de HPLC
Duas drogas anticâncer, DOX e MMC, bem como o metabólito DOX, DOXol, foram detectado simultaneamente sem qualquer interferência biológica sob a condição HPLC aplicada mesma gradiente usando 4-MU como o I.S. para os detectores de UV e fluorescência. DOX, MMC, DOXol e 4-MU foram bem separados uns dos outros com tempos de retenção de 5,7 min para MMC, 10,4 min para DOXol, 10,9 min para 4-MU e 11,1 min para DOX (Figura 2). Cada fármaco no sangue e vári...
Em comparação com outros métodos cromatográficos que permitem a detecção de uma espécie única droga de cada vez, o presente protocolo HPLC é capaz de dosar simultaneamente três compostos de drogas (DOX, MMC e DOXol) na mesma matriz biológica sem a necessidade de mudar a fase móvel. Esse método de preparação e análise tem sido aplicado com sucesso para determinar a farmacocinética e bio-distribuição de dois sistemas de entrega de drogas baseados em nanopartículas (i.e., lipossomal DOX e DMPLN)...
Os autores não têm interesses financeiros concorrentes e conflitos de interesse.
Os autores reconhecem com gratidão a concessão de equipamentos da ciência Natural e pesquisa de engenharia (NSERC) Conselho de Canadá para HPLC, a subvenção de funcionamento do Instituto canadense de pesquisa de saúde (CIHR) e pesquisa de câncer de mama canadense (CBCR) Aliança para X.Y. Wu e a bolsa da Universidade de Toronto para R.X. Zhang e T. Zhang.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Doxorubicin | Polymed Theraeutics | 111023 | Anticancer drug |
Mitomycin C | Polymed Theraeutics | 060814 | Anticancer drug |
Doxorubicinol (DOXol) | Toronto Research Chemicals | D558020 | Metabolite of DOX |
4-Methylumbelliferone sodium salt | Sigma-Aldrich | M1508 | Internal standard |
Myristic Acid | Sigma-Aldrich | 544-63-8 | Materials for poly-lipid hybrid nanoparticles |
Polyoxyethylene (100) Stearate | Spectrum | M1402 | Materials for poly-lipid hybrid nanoparticles |
Polyoxyethylene (40) Stearate | Sigma-Aldrich | P3440 | Materials for poly-lipid hybrid nanoparticles |
Pluronic F68 (PF68) | BASF Corp. | 9003-11-6 | Materials for poly-lipid hybrid nanoparticles |
Ultrasonication (UP100H) | Hielscher, Ultrasound Technology | NA | Nanoparticle preparation |
Water Bath (ISOTEMP 3016HS) | Fisher Scientific | NA | Nanoparticle preparation |
Liposomal Doxorubicin (Caelyx) | Janssen | Purchased from the pharmacy Princess Margaret Hospital | Clinically-approved nanoparticle formulation |
HPLC-graded Methanol | Caledon Chemicals | 6701-7-40 | HPLC mobile phase composition |
HPLC-graded H2O | Caledon Chemicals | 8801-7-40 | HPLC mobile phase composition |
HPLC-graded Acetonitrile | Caledon Chemicals | 1401-7-40 | HPLC mobile phase composition |
Trifluoroacetic Acid | Sigma-Aldrich | 302031 | HPLC mobile phase composition |
0.45 μm Nylon Membrane Filter Paper | Whatman | WHA7404004 | HPLC mobile phase preparation |
1cc Plastic Syringes | Becton, Dickinson and Company | 2606-309659 | Treatment injection |
5cc Plastic Syringes | Becton, Dickinson and Company | 2608-309646 | Tissue collections |
30G 1/2 Needles | Becton, Dickinson and Company | 305106 | Treatment injection |
25G 5/8 Needles | Becton, Dickinson and Company | 305122 | Tissue collections |
Sterile 0.9% Saline | Univeristy of Toronto House Brand | 1011 | Tissue perfusion |
13 ml Rounded-bottom conical tube | SARSTEDT | 62.515.006 | Prolyprolene, tissue homogenization |
Alpha Minimum Essential Medium (MEM) | Gibco | 12571063 | Cell medium |
1 x Phosphate Buffer Saline | Gibco | 10010023 | Tissue homogenization |
Triton X-100 | Sigma-Aldrich | X100-100 ML | Tissue homogenization |
Formic acid | Caledon Chemicals | 1/5/3840 | Adjust pH for extraction solvent |
Sodium heparin sprayed plastic tubes | Becton, Dickinson and Company | 367878 | Blood collection |
Analytical Weigh Balance | Sartorius | CPA225D | NA |
pH meters | Fisher Scientific | 13-637-671 | accumet BASIC |
Vortex Mixter | Fisher Scientific | 02-215-365 | Vortexing samples at desired speed |
1.5 ml Microcentrifuge Tube | Fisherbrand | 2043-05408129 | Prolyprolene |
Model 1000 homogenizer | Fisher Scientific | 08-451-672 | Tissue homogenization |
Centrifuge 5702R | Eppendorf | 5702R | Extraction preparation |
Heated Evaporator System | Glas-Col | NA | Sample reconstitution |
HPLC Screw Thread Vials | DIKMA | 5320 | HPLC sample injection |
HPLC Screw Caps with PTFE White Silicone Septa | DIKMA | 5325 | HPLC sample injection |
HPLC Polypropylene Insert | Agilent Technologies | 5182-0549 | Maximum volume 250 μl, HPLC sample injection |
Xbridge C18 Column | Waters Corporation | 186003117 | Drug analysis |
Gradient pump | Waters Corporation | W600 | Drug analysis |
Auto-sampler | Waters Corporation | W2707 | Drug analysis |
Photodiode array detector | Waters Corporation | W2998 | Drug analysis |
Multi λ fluoresence detector | Waters Corporation | W2475 | Drug analysis |
EMPOWER 2 | Waters Corporation | NA | Data analysis software |
Scientist | Micromath | NA | Pharmacokinetic analysis |
Female Balb/c Mice | Jackson Laboratory | 001026 | In vivo |
EMT6/WT Breast Cancer Cells | Provided by Dr. Ian Tannock; Ontario Cancer Institute | NA | In vivo |
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