Paklitaksel içeren nanopartiküllerin formülasyonu ve in vitro değerlendirilmesi

Abstract

Belirli bir doku veya organdaki hasarlı hücrelerin kontrolsüz bir biçimde çoğalması sonucu bir kitle ya da tümör oluşumuna yol açan kanser hastalığı, dünyada sıklıkla görülen ölüm nedenleri arasında yer almaktadır. İlaç ya da biyomolekülleri taşımak amacı ile kullanılan nanopartiküler sistemler kanser tedavisi için de araştırılmaktadır. Polimerik nanopartiküller kanser tedavilerinde ilaç yükleme etkinliğini artırması, kontrollü salım sağlaması, ilacın toksisitesini azaltması ve istenilen yere hedeflenebilmesi gibi avantajlarından dolayı yaygın olarak kullanılmaktadır. Paklitaksel mikrotübüllerin yıkılmasını engelleyerek hücre bölünmesini geç mitotik evrede (G2) inhibe eder ve hücrelerin çoğalmasını önler. Taxol®, toksik ve alerjik etkiye sahip Cremophor EL içeren paklitakselin piyasa preparatıdır. Bu çalışmada, Cremophor EL taşıyıcısını içermeyen ve sonuçta alerjik etkilerin azaltıldığı, formülasyon stabilitesinin ve biyoyararlanımın arttırıldığı, kontrollü salım sağlayan nanopartiküler ilaç taşıyıcı sistemler geliştirilmiştir. Amacımız doğrultusunda farklı poli (laktik-ko-glikolik asit) (PLGA) ve polivinil alkol (PVA) konsantrasyonlarında nanopartiküller, emülsifikasyon-çözücü difüzyon yöntemi ile hazırlanmış olup, PLGA ve PVA konsantrasyonlarının in vitro karakterizasyon çalışmaları (partikül boyutu, zeta potansiyeli, yükleme etkinliği, salım çalışmaları) üzerine etkisi incelenmiştir. Ayrıca hazırlanan paklitaksel yüklü PLGA nanopartikül formülasyonları, Caco-2 hücreleri üzerindeki sitotoksisitesinin değerlendirilmesi için, hücre kültürü çalışmaları yapılmıştır. Hazırlanan paklitaksel yüklü nanopartiküllerin homojen olarak dağıldıkları, partikül büyüklük dağılımlarının 186.9 nm - 239 nm arasında değiştiği gözlenmiştir. Paklitakselin, hazırlanan formülasyonlarda yüksek yükleme değerlerine sahip olduğu gözlenmiş ve salım profillerinde de başlangıçta patlama etkisini, bunu takiben kontrollü salımı gerçekleşmiştir. Sitotoksisite çalışmalarında, paklitaksel yüklü formülasyon, boş formülasyona göre sitotoksik etkiye yol açmıştır. Yapılan çalışmaların, paklitaksel taşınmasını sağlayan polimerik PLGA nanopartikül formülasyonlarının sitotoksisiteyi azaltarak, paklitakselin çözünürlük, biyoyararlanım ve stabilitesini arttıran umut vaad edici bir yaklaşım oldukları görülmüştür.

Cancer, which forms a mass or a tumor by reproducing uncontrolled damaged cells in a particular tissue or organ, is one of the common causes of death worldwide. Nanoparticle systems used to deliver drug or biomolecules have been investigated for the purpose of cancer treatment. Polimeric nanoparticles have been frequently used in cancer treatment because of their advantages of increasing drug encapsulation efficiency, providing controlled release, reducing toxicity of the drug and being directed to the target. Paclitaxel stops cell division in the late mitotic phase (G2) by preventing microtubules destruction and inhibits the proliferation of the cells. Taxol which contains Cremophor EL having an allergic effect, is the commercial product of paclitaxel. The aim of our work is to develop nanoparticle drug delivery systems which do not contain Cremophor EL thus reducing the toxic and allergic side effects and cytotoxicity, improving the formulation stability and bioavailability and providing controlled drug release. For our goal, nanoparticles have been prepared in different concentration of poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA) and polyvinyl alcohol (PVA) by emulsification-solvent diffusion method. The effects of PLGA and PVA concentrations on in vitro characterization studies (particle size, zeta potential, loading efficiency, release studies) have been investigated. In addition, cell culture studies have been conducted in order to evaluate prepared paclitaxel loaded PLGA nanoparticle formulation cytotoxicity on Caco-2 cells. It has been observed that prepared paclitaxel loaded nanoparticles are uniformly dispersed and particle size distributions vary between 186.9 nm and 239 nm. It has been seen that prepared formulation of paclitaxel has high loading values and release profiles leading to initial burst effect and followed by controlled release. In cytotoxicity studies, drug loaded nanoparticle formulation has resulted in more cytotoxic effect than blank nanoparticle formulation. According to the results of the studies performed, it has been shown that polymeric PLGA nanoparticle formulations for paclitaxel delivery is a promising approach reducing cytotoxicity, improving the solubility, bioavailability and stability of paclitaxel.