Polymeric nanoparticles for drug delivery across the blood-brain barrier

Występowanie trudnej do pokonania dla wielu terapeutyków bariery krew-mózg, czyni terapię nowotworów mózgu ogromnym wyzwaniem dla współczesnej medycyny. Z tego względu poszukuje się nośników leków, zdolnych do aktywnego celowania i dostarczania leku wprost do masy guza.W niniejszej pracy przedstawiono syntezę nowego układu do kontrolowanego dostarczania chemoterapeutyku (sulfasalazyny) przez barierę krew-mózg. Opisano efektywny sposób syntezy nanocząstek hydrożelowych z kwasu hialuronowego oraz sposób modyfikacji ich powierzchni PEG-bis(aminą) oraz glutationem, przeprowadzany w łagodnych warunkach i pozwalający na enkapsulację leku na etapie syntezy NPs. Analiza właściwości nanocząstek obejmowała ich rozmiar, ładunek powierzchniowy, morfologię, potwierdzenie obecności glutationu w badanym układzie oraz wstępną ocenę efektywności enkapsulacji/załadunku leku i jego profilu uwalniania, z zastosowaniem techniki dynamicznego rozpraszania światła (DLS), spektroskopii w podczerwieni (FTIR), mikroskopii SEM oraz AFM, pomiarów spektrofotometrycznych w zakresie UV-VIS oraz testu enzymatycznego na obecność glutationu.Otrzymane wyniki wskazują, iż udało się otrzymać dwa typy nanonośnikówdo dostarczania leku przez barierę krew-mózg, odpowiednio w sposób pasywny [HA(SSA] oraz aktywny [HA(SSA)-PEG-GSH], charakteryzujące się bardzo dobrym rozmiarem (79 – 125 nm, pomiar AFM), wysoką stabilnością koloidalną (potencjał ζ - 30,0 mV i - 50,5 mV) oraz korzystnymi profilami uwalniania (uwalnianie kontrolowane, przedłużone). Efektywność enkapsulacji oraz efektywność załadunku dla HA(SSA) (91,64% i 16,72%), okazała się być wysoka na tle doniesień literaturowych, wskazując matrycę hialuronianową jako korzystną w aspekcie enkapsulacji użytego leku. Właściwości biologiczne polimeru budującego matrycę (hialuronianu) oraz wykonana funkcjonalizacja powierzchni nanonośnika, dają możliwość wykorzystania zsyntetyzowanych nanocząstek w celowanej aktywnie terapii glejaka wielopostaciowego.

Blood-brain barier occurence is one of the main obstacles in the efficient treatment of brain tumours. Thus, development of novel drug carriers is invariably in the spotlight.In this work a novel drug carrier system for sulsfasalazine is being proposed. Three-step synthesis of hyaluronic acid-based nanoparticles modyfied with PEG-bis(amine) and glutathione, resulted in two carrier systems for passive and active targeting – HA(SSA) and HA(SSA)-PEG-GSH, respectively. Obtained NPs were analysed with DLS, FTIR, SEM, AFM, UV-VIS spectrophotometry and enzymatic GSH assay.Results sugest that two obtained carriers can potentially deliver SSA to brain, because of their suitable size (79 – 125 nm, AFM), high coloidal stability(ζ potential - 30,0 mV and - 50,5 mV) and controlled, prolonged release of the entrapped drug. Encapsulation efficiency, as well as loading efficiency, determined for HA(SSA) (91,64% i 16,72%) was found to be high compared to other systems described in the literature. Thus, the hyaluronic matrix proved to be suitable for SSA encapsulation. Surface modification of NPs with GSH can also allow for active targeting of the drug to the specific receptors at BBB, resulting in potentially more efficient glioblastoma multiforme treatment.