Παρασκευή νανοσωματιδίων τύπου core-shell για τη στοχευμένη αποδέσμευση του αντικαρκινικού φαρμάκου paclitaxel με χρήση νέων βιοσυμβατών και θερμοευαίσθητων πολυμερικών φορέων

Ο στόχος της διδακτορικής διατριβής ήταν η ανάπτυξη φαρμακευτικού σκευάσματος κατάλληλου για ενδοφλέβια χορήγηση που να επιτυγχάνει ‘στοχευμένη’ αποδέσμευση της αντικαρκινικής δραστικής paclitaxel κατά τη χημειοθεραπεία ασθενών με ταυτόχρονη εφαρμογή τοπικής υπερθερμίας στον καρκινικό όγκο. Το προτεινόμενο φαρμακευτικό σκεύασμα αποτελείται από νανοσωματίδια πολυμερούς-paclitaxel τα οποία ήταν επιθυμητό να εμφανίζουν χαμηλή αποδέσμευση της δραστικής στους 37oC και υψηλότερη αποδέσμευση στους 42oC επιτυγχάνοντας χαμηλή τοξικότητα σε φυσιολογικούς ιστούς αλλά υψηλή αντικαρκινική δράση στους καρκινικούς όγκους που θα θερμαίνονται τοπικά.Παρασκευάστηκαν κατάλληλοι βιοσυμβατοί πολυμερικοί φορείς που ήταν αλειφατικοί πολυεστέρες όπως ο πολυ(αδιπικός προπυλενεστέρας) (PPAd) διαφόρων μοριακών βαρών και συμπολυμερή αυτού με μεθόξυ-πολυαιθυλενογλυκόλη (mPEG) διαφόρων μοριακών βαρών. Η πρωτοτυπία αυτών ήταν ότι είναι βιοσυμβατά υλικά, αφού εμφανίζουν κυτταροτοξικότητα χαμηλότερη ή παραπλήσια από αυτή του πολυ(γαλακτικού οξέος) το οποίο χρησιμοποιείται εκτεταμένα σε ανάλογες εφαρμογές και εμφανίζουν σημείο τήξεως κοντά στην θερμοκρασία του ανθρώπινου σώματος. Επίσης παρασκευάστηκαν παρόμοιοι αλειφατικοί πολυεστέρες όπως ο πολυ(πιμελικός προπυλενεστέρας) και το συμπολυμερές πολυ(ηλεκτρικού αιθυλενεστέρα)- πολυ(αδιπικού προπυλενεστέρα).Για τη νανοενθυλάκωση της paclitaxel επιλέχθηκε η τεχνική γαλακτωματοποίησης ελαίου/ύδατος και εξάτμισης διαλύτη η οποία παρουσίασε μεγάλη επαναληψιμότητα και ικανοποιητικά ποσοστά απόδοσης και ενθυλάκωσης της δραστικής. Τα νανοσωματίδια που παράχθηκαν ήταν σφαιρικού σχήματος με μέγεθος κατάλληλο για ενδοφλέβια χορήγηση (80-300nm). Ειδικότερα, τα νανοσωματίδια που παρασκευάστηκαν με συμπολυμερή mPEG-PPAd είχαν τη μορφή νανοσφαιριδίων με διάταξη μήτρας-κελύφους (core-shell) στα οποία οι υδρόφιλες συστάδες mPEG διατάσσονται στο εξωτερικό δημιουργώντας μια εξωτερική στιβάδα (κέλυφος), ενώ οι υδρόφοβες συστάδες PPAd διατάσσονται στο εσωτερικό τους δημιουργώντας μια εσωτερική μήτρα. Η paclitaxel που είναι υδρόφοβη βρίσκεται κυρίως στο εσωτερικό των νανοσωματιδίων ενώ κάποια ποσότητά της βρίσκεται προσροφημένη και στην επιφάνεια των νανοσωματιδίωνΗ μελέτη της αποδέσμευσης της paclitaxel από τα νανοσωματίδια πραγματοποιήθηκε σε θερμοκρασίες 37οC και 42οC και σε pH7.4 (συνθήκες αίματος) αλλά και pH6.0 (συνθήκες ενδοσωματικού δικτύου). Και στα δύο pH η συμπεριφορά αποδέσμευσης της paclitaxel από τα νανοσωματίδια ήταν παρόμοια καθώς αρχικά παρατηρείται έντονη αποδέσμευση της paclitaxel που βρίσκεται προσροφημένη στην επιφάνεια και στην εξωτερική πλευρά των νανοσωματιδίων ακολουθούμενη από σταδιακή αποδέσμευση που οφείλεται στη διάχυση της δραστικής που βρίσκεται στο εσωτερικό των νανοσωματιδίων. Ωστόσο, σε pH6.0 παρατηρήθηκε αυξημένος ρυθμός αποδέσμευσης του φαρμάκου συγκριτικά με pH7.4, ιδιαίτερα για την περίπτωση των αλειφατικών πολυεστέρων καθώς σε pH6.0 ευνοείται η υδρόλυση των εστερικών δεσμών. Επίσης γενικά όλα τα υλικά που μελετήθηκαν έδρασαν ως θερμοευαίσθητα εμφανίζοντας μεγαλύτερη αποδέσμευση στους 42oC συγκριτικά με τους 37oC. Ειδικότερα, μεγαλύτερη θερμοευαισθησία εμφάνισαν τα νανοσωματίδια που είχαν το μεγαλύτερο βαθμό κρυσταλλικότητας. Από τις in-vitro μελέτες κυτταροτοξικότητας βρέθηκε ότι όλα τα νανοσωματίδια πολυμερούς-paclitaxel εμφάνισαν υψηλή τοξικότητα απέναντι σε καρκινικά κύτταρα. Η επίδραση των νανοσωματιδίων πολυμερούς-paclitaxel ήταν πιο έντονη απέναντι στη σειρά καρκινικών κυττάρων HeLa συγκριτικά με τα καρκινικά κύτταρα HepG2 ενώ μπόρεσε να παρατηρηθεί και σε αυτές τις μελέτες σχετικά πιο γρήγορη επίδραση στους 42oC συγκριτικά με τους 37oC κάτι που αποτελεί επιπλέον ένδειξη της θερμοευαισθησίας νανοσωματιδίων.