载曲普瑞林纳米颗粒微针在辅助生殖技术中的应用

Triptorelin nanoparticle-loaded microneedles for use in assisted reproductive technology.

作者信息Xiaoyan Lu, Yiying Sun, Meishan Han, Daoyuan Chen, Xiaoyan He, Siqi Wang, Kaoxiang Sun
PMID37387211
发布时间2023-12
DOI10.1080/10717544.2023.2226367

实验完整度

包含体外纳米颗粒表征(粒径、包封率、释放、稳定性)、微针机械性能与经皮释放、细胞毒性及大鼠体内药代动力学和药效学验证,证据层级丰富。

主要模型

大鼠模型 猪皮肤离体模型 L929细胞

重点核对

曲普瑞林浓度2 mg/mL时NPs粒径约200 nm,包封率97.23%,稳定性指数0.26 NPs-MNs药物载量1.75 μg/array(10×10阵列),经皮释放约65% 大鼠给药剂量9 μg/kg,NPs-MNs组相对生物利用度184.52% NPs-MNs组T1/2为8.39 h,皮下注射组为2.11 h 药效学显示NPs-MNs组LH和E2抑制持续至48 h

摘要

曲普瑞林是辅助生殖技术(ART)的一线药物,但曲普瑞林生物利用度低且需要频繁皮下注射,降低了备孕女性的生活质量。我们报道了基于丝素蛋白(SF)的微针(MNs),用于经皮递送载曲普瑞林纳米颗粒(NPs),以提高生物利用度并实现曲普瑞林安全有效的自我给药。通过剪切力将曲普瑞林混入SF水溶液制备NPs,以控制释放并避免皮肤中酶对曲普瑞林的降解。采用两步浇铸和离心制备纳米颗粒包封的聚合物微针(NPs-MNs)。构象中β-折叠含量的增加确保了NPs-MNs具有良好的机械性能以穿透角质层。NPs-MNs经皮释放曲普瑞林增加至约65%。NPs-MNs在大鼠给药后表现出延长的药物半衰期和增加的相对生物利用度。血浆中促黄体生成素和雌二醇水平的激增及其随后的长时间下调表明NPs-MNs在ART方案中的潜在治疗作用。本研究开发的载曲普瑞林NPs-MNs可能减轻使用ART方案的孕妇的身心负担。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
如何提高曲普瑞林的生物利用度并减少给药频率,以减轻ART患者的负担?
核心机制
丝素蛋白纳米颗粒封装曲普瑞林,保护其免受皮肤酶降解,微针穿透角质层实现经皮递送,β-折叠结构增强机械性能并控制药物释放。
主要证据
体外皮肤匀浆实验显示NPs在6 h时仍保留约26%药物,而游离药物已无法定量;体内药动学显示NPs-MNs组半衰期延长至8.39 h,相对生物利用度增加至184.52%,并延长LH和E2抑制时间至48 h。
研究意义
NPs-MNs有望减少ART方案中曲普瑞林的给药剂量,降低患者的身体和心理负担,并具有工业放大和广泛应用的潜力。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

纳米颗粒制备与优化

优化曲普瑞林浓度,获得物理稳定性好、粒径适宜的NPs。

将不同浓度曲普瑞林溶液加入SF溶液,经剪切、冷冻和离心制备NPs,检测粒径和稳定性指数,并观察形态、测定包封率。

2

纳米颗粒体外特性表征

验证NPs的体外释放行为和对酶的防护作用。

采用透析袋法测定NPs在PBS中的释放曲线,利用大鼠皮肤匀浆孵育测定药物稳定性。

3

微针制备与表征

制备NPs-MNs并评价其形态、机械性能和皮肤插入能力。

采用两步浇铸法将NPs填充入PDMS模具,加入PAA背衬,干燥脱模,进行FTIR、SEM、机械测试、猪皮插入实验。

4

微针体外经皮释放与安全评价

检测NPs-MNs的载药量、经皮释放特性及细胞毒性。

用溴化锂溶解微针测定药量,使用Franz扩散池进行猪皮肤经皮释放实验,并用MTT法评价L929细胞活性。

5

体内药代动力学与药效学评价

评估NPs-MNs在大鼠体内的药代动力学和药效学,与皮下注射比较。

雌性SD大鼠随机分为两组,分别皮下注射曲普瑞林溶液或给予NPs-MNs,检测血浆药物浓度及LH和E2水平。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
丝素蛋白Simatech--
醋酸曲普瑞林Bachem--
聚丙烯酸MilliporeSigma--
抑肽酶MilliporeSigma--
甲醇Merck--
磁力搅拌器IKA--
Zetasizer纳米粒度仪Malvern Instruments--
分散分析仪LUM--
SEPView软件----
透射电子显微镜JEOL--
液相色谱-串联质谱系统Shimadzu--
三重四极杆质谱仪AB Sciex--
PDMS模具----
离心机Eppendorf--
体视显微镜Sunny Optical Technology--
扫描电子显微镜Phenom Scientific--
红外分光光度计Thermo Scientific--
PeakFit 4.12软件SeaSolve--
质构仪Stable Micro Systems--
Franz扩散池----
RPMI 1640培养基Gibco--
胎牛血清----
青霉素-链霉素----
MTTAladdin--
二甲基亚砜----
Cytation 5BioTek--
ELISA试剂盒Elabscience Biotechnology--
Excel 2019Microsoft--
Origin软件OriginLab--
Phoenix WinNonlin 6.3Certara--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
纳米颗粒制备
SF浓度6% (w/v)、曲普瑞林浓度2 mg/mL、搅拌参数、冻干和离心条件
阅读提示:Methods 2.2、2.3
微针制备
PDMS模具规格、两步离心条件(2800 rpm、30 min、10°C)、干燥条件(25°C、72 h)
阅读提示:Methods 2.7
经皮释放
猪皮预处理、Franz cell温度(32°C)、搅拌速度(600 rpm)、取样时间点
阅读提示:Methods 2.10、Results 3.8
体内药动学与药效学
大鼠品系、周龄、体重、给药剂量(9 μg/kg)、给药方式(s.c. or MN)、采血时间点、样本量(n=8)
阅读提示:Methods 2.12、Results 3.10
统计分析
统计方法(t检验或ANOVA)、显著性水平p<0.05
阅读提示:Methods 2.13