姜黄素和5-氟尿嘧啶的纳米粒子辅助溶剂选择性透皮联合疗法可有效治疗癌症外文翻译资料

姜黄素和5-氟尿嘧啶的纳米粒子辅助溶剂选择性透皮联合疗法可有效治疗癌症

T. S. Anirudhan*, Anoop S. Nair, Sabari J. Bino

喀拉拉大学物理与数学科学学院化学系，Kariavattom，Trivandrum-695581，喀拉拉邦

图形概要

制备了双重药物负载的新型纳米颗粒，该纳米颗粒用于释放姜黄素和5-氟尿嘧啶作为润湿溶剂的功能。 负载药物后的纳米颗粒通过静电吸引力耦合，并使用根据相应药物的疏水性和亲水性选择的不同溶剂洗脱。

摘要

皮肤癌是现代世界上许多突出的疾病之一，由于缺乏适当的药物治疗，数百万人正遭受痛苦。即使透皮给药系统（TDDS）提供了有效的药物给药途径，联合化疗的优势也很少扩展到TDDS中。在本工作中，开发了一种聚合物，该聚合物能够同时包封两种抗癌药：5-氟尿嘧啶（5-FU）和姜黄素（CUR），并根据浸出溶剂的变化以不同的动力学释放它们。所制备的TDDS具有两种共聚物：藻酸盐涂覆的胺化纳米葡聚糖（ALG @ AND）和壳聚糖涂覆的叶酸修饰的胺化beta;-CD纳米颗粒（CS @FA-g-Abeta;CD）。产生表面电荷后，两种共聚物都通过静电力耦合在一起。使用FTIR，DLS，Zeta电位，SEM和TEM监控制备TDDS的所有合成程序。然后评估最终的TDDS的溶剂选择性。分别用乙醇（EtOH）和1-丁醇（BuOH）观察到5-FU和CUR的持续释放。但是，这些溶剂也可能释放少量的第二种药物，从而导致组合治疗。使用Franz扩散池在大鼠皮肤上评估了体外溶剂选择性药物的渗透特性。为了评估制备的TDDS的经济可行性，进行了体内皮肤粘附力测试，皮肤刺激性分析，水蒸气渗透性和平均可见光透射率。结果证明，溶剂不仅可以持续洗脱药物，还可以充当渗透促进剂。对皮肤和癌细胞系进行的生物学和组织学研究表明，所制备的材料在组合化学疗法中具有潜在的实用性。

关键字：组合化疗；透皮给药；溶剂选择性双重药物递送； 5-氟尿嘧啶;姜黄素。

1.介绍

臭氧层的枯竭导致大量有害的紫外线辐射进入地球大气，从而对动植物造成许多不利影响。对于人类而言，最致命的后果是皮肤癌病例的增加。根据世界卫生组织（WHO）的报告，全世界每年报告约1320,000种皮肤癌，据信其发病率呈不成比例的上升趋势（http://www.who.int/uv/faq/skincancer/ zh / index1.html）。即使已发现有效的药物（例如5-FU，CUR，阿霉素，顺铂和其他一些衍生物）用于治疗皮肤癌（Phillips等，2011； Phillips等，2011），但配方可以克服单独使用这些药物的效果很少见（Anitha，Sreeranganathan，Krishna Prasad，Vinoth Kumar和Jayakumar，2014年）。最近，为了改善药物作用，集中的研究活动集中在从同一基质中释放两种或多种药物为了克服癌症的化学耐药性，癌细胞经常用特定药物治疗时会表现出非常普遍的现象（Jack Hu，Aryal，＆Zhang，2010）。该研究领域通常称为组合化学疗法，具有许多优势，例如克服癌症的耐药性，抑制过度表达的药物外排泵，延迟癌症适应和调节癌细胞系中的信号通路（Anitha，Maya，Amal，Mony和Jayakumar， 2016）。

然而，即使同时使用这些药物，由于颊腔和胃肠道（GI）提供的生理障碍，联合给药的预期效果也难以实现（Neervannan，2006）。 各种生理因素，例如肝首过代谢，常规给药途径的靶向需求和有限的生物利用度，降低了组合疗法的实用性（Hillman，1983）。 TDDS的出现可以有效地克服这些缺点，在TDDS中，使用储液通过皮肤将溶入聚合物基质（作为贮库）的药物洗脱出来（Rastogi＆Yadav，1983）。

就重量和表面积而言，皮肤是人体最大的器官，并且覆盖人体的整个区域。 因此，它在将药物靶向目标部位方面付出了最小的努力。然而，皮肤最外层的角质层（SC）为经皮给药的药物提供了广泛的屏障。 因此，药物通过SC的渗透性一直是TDDS领域的主要关注点。 最近的工作报道了使用渗透促进剂来克服这个问题（Nirav＆Rajan，2011）。 但是，这些人造化学药品的弊端逐渐被发现，其中包括严重的副作用和对皮肤的刺激（Wang等，2014）。

在典型的储库型TDDS中，使用了用作药物释放控制剂的聚合物薄膜，粘合剂和用于洗脱药物的溶剂。在大多数情况下，将具有皮肤或血液pH值的PBS溶液用作洗脱溶剂。早期，使用某些溶剂和助溶剂通过诸如HPLC之类的详尽方法将药物从储层中提取出来（Vyas＆Khar，2002），但是这些TDDS的常规实际使用要求很高。通过采用适当的化学策略，PBS可以被有机溶剂替代以进行组合治疗。通过明智地使用有机溶剂，可以实现有效的药物渗透，而对皮肤的刺激最小。此外，据报道对皮肤的某些预处理是溶剂辅助TDDS的有用预防措施（Kalpana等，2010）。通过使用纳米颗粒（NP）作为药物载体，可以进一步提高此类TDDS的效率（Saboktakina，Fizuli＆Nasirov，2014年）。由于它们的小尺寸和高表面积，可以实现有效的包封和持续释放。同样，它们可以轻松穿透角膜层（SC），也可以针对特定受体。

考虑到上述所有方面，我们设计了一种新型的溶剂选择性TDDS，它可以持续地递送双重药物。溶剂被确定为可变参数，因为之前有报道称药物可以更容易地通过潮湿的皮肤渗透（Cilurzo等人，2014），并且渗透增强与皮肤刺激之间没有直接关联（Kanikkannan和Singh，2002）。 。早期针对溶剂辅助TDDS的工作是通过诱导聚合物链的不连续而进行的，通过适当的调整，尤其是生物相容性的调整，可以改善获得的结果（David，Rajabalaya和Zhia，2015）。但是，我们认为，通过选择具有对数的CUR和5-FU对数p值的溶剂，我们可以从相同的基质中选择性洗脱，因为使用两种不同的溶剂从同一基质中释放双重药物可以提供更经济的选择据报道，CUR和5-FU具有更好的针对颈部和皮肤癌的活性（Gao，Chan，Wei和Wong，2012； Paolino等，2008）。通过明智地使用CS和ALG等多糖，可以获得对任何TDDS至关重要的明显的机械强度和物理性能。在目前的工作中，TDDS的设计方式是使用特定的溶剂选择性地削弱其与药物的相互作用。 CUR和5-FU分别被困在胺化beta;-CD（Abeta;CD）和胺化纳米葡聚糖（AND）的疏水和亲水核中。这些NP的表面分别使用ALG和CS涂有相反的电荷，并耦合形成最终的DDS。根据观察结果选择洗脱溶剂的列表，这些观察结果表明极性头尺寸的减小对透皮渗透增强有积极作用（Chen，Quan，Liu，Wang和Fang，2014）。在测试的各种溶剂中，药物是使用1-丁醇（Bu）和乙醇（EtOH）选择性浸出的。组织学研究表明使用有机溶剂时无毒。对皮肤和结肠癌细胞系的MTT分析表明该材料可用于治疗皮肤癌。先前的努力很难在实践中实现，因为它涉及到前面提到的类似HPLC的方法。另外，通过使用这样的系统不能实现双重药物输送。据我们所知，这是第一份提供经济可行的溶剂辅助双重药物联合化疗途径的报告，该途径可通过简单的浸泡方法实现。

2.实验科

2.1.材料

海藻酸，ALG（M / G比为51.22％，Mw = 216.12 Da，CAS编号9005-38-3），硝酸铈铵，CAN（CAS编号16774-21-3）和姜黄素，CUR（CAS编号458-37-7）购自美国Alfa Aesar。 N，Nrsquo;-亚甲基双丙烯酰胺，MBA（CAS No.110-26-9）和四乙胺，TEA（CAS No.121-44-8）得自孟买的Loba Chemie。壳聚糖，CS（脱乙酰度75.0％，Mw = 190 – 375 kDa，CAS号：9012-76-4），葡聚糖，DEX（Mw =〜10,000 kDa，分支〜7.1至8.2％，CAS号：9004-54 -0）和beta;-环糊精，beta;-CD（Mw = 1134.98 Da，CAS号：7585-39-9）从孟买的HiMedia Laboratories获得。实验中使用的所有溶剂也购自默克公司并按原样使用。在整个研究中均使用比电导率小于1micro;cm-1 18的蒸馏水。

2.2.表征设备和方法

所有实验步骤均采用Cary 630 ATR分光光度计（型号：Spectrum 400，美国）在4000-650 cm-1 22之间通过直接采样技术进行监控。药物加载和释放步骤的吸光度测量是在JASCO-530上进行的紫外可见分光光度计（型号V 530，日本）在lambda;max为266 nm和209 nm时分别具有5-FU和CUR的特征。为了确定水中的5-FU与有机溶剂中的CUR之间的分配系数，使用了以下CUR的最大吸收：甲醇为252 nm，氯仿为238 nm，环己烷为240 nm，1-丁醇为227 nm，甲醇为209 nm。乙醇和这些溶剂是根据其安全性选择的，可用于TDDS和log p值。但是，由于CUR不溶于氯仿和环己烷，因此不再使用这些溶剂。在配备有532 nm二极管泵浦固态（DPSS）激光器，温度为25℃的Horiba SZ-100仪器上进行DLS和zeta电位研究。在进行DLS分析之前，使用超声仪将所有样品分散在适当的溶剂介质中一定时间，以避免聚集（PCi Electronics，孟买，230V，50Hz）。使用INSTRON 5500R 10 T容量在环境条件下测量所制备薄膜的拉伸强度（TS）和断裂伸长率（Eb）。样品的X射线衍射（XRD）图谱使用Siemens D5005 X射线进行衍射仪，在25℃下采用镍过滤的Cu-Kalpha;辐射。将粉末状样品放入样品架中，并在45 KV和30 mA下从2theta;=10ordm;扫描到90ordm;。使用Carl Zeiss EVO-18扫描电子显微镜记录所有样品的表面形态，所述电子显微镜在真空中以15-20kV操作并且使用二次离子检测器具有12mm的工作距离。在分析之前，将所有样品溅射镀有薄金层，以使表面朝电子束导电。使用JEOL-1200 TEM仪器记录样品的TEM图像。使用MTT测定法以聚合物的浓度1.5、3.0、6.2、12.5和25.0mu;g/ mL测量制备的聚合物在皮肤细胞系-HaCaT和人结肠癌细胞系-HCT 116中的细胞生存力。使用温度变化为plusmn;10℃的温控水浴摇床（印度Lab line）进行温控摇床研究。 pH测量是在micro;处理器Systronic pH计（印度361型）上进行的。

2.3.纳米葡聚糖的制备

葡聚糖纳米颗粒是通过稍微修改的程序合成的（Tang，Dou，＆Sun，2006）。 简而言之，将2.5 mg（w / v）的葡聚糖在室温下溶于50 mL（v / v）的去离子水中，并用10 mL（v / v）con中的0.1M CAN处理氮气鼓泡。 硝酸 20分钟后，将溶液在30 0C保持4小时后，添加MBA。 添加1M NaOH以中和反应混合物并离心。 将获得的白色物质用稀溶液洗涤。 用HNO3和去离子水去除未反应的CAN，然后干燥。

2.4.胺化纳米葡聚糖的制备

根据报道制备了胺化的纳米葡聚糖（Jeong＆Kum，2015）。 简而言之，将2.0g（w / v）的所得纳米葡聚糖溶解在10mL（v / v）的蒸馏水中，并用1mL（v / v）的六亚甲基二胺处理并搅拌2小时。 向其中加入150.0mg（w / v）NaCNBH 3并在室温下搅拌过夜。 将获得的白色沉淀物用去离子水洗涤并干燥。

2.5.负载5-FU的胺化纳米葡聚糖的制备

将5-FU加载到胺化纳米葡聚糖的亲水核上（Shakibaei和Popper，2015年）。 将浓度为2.0 mg / mL的20 mL（v / v）5-FU溶液添加到0.2 g（w / v）的胺化纳米葡聚糖中。 将溶液的pH调节至4.0，以使5-FU中和并使氨基质子化以促进聚合物-药物相互作用。 然后将所得溶液搅拌约4小时。

2.6.载5-FU海藻酸涂层的胺化纳米葡聚糖的制备

胺化的纳米葡聚糖的表面氨基通过DCC偶联至藻酸（ALG）的羧基。 首先将44.1 mg（w / v）的ALG与DCC一起以1：1的摩尔比溶解在甲醇中。 在室温下持续搅拌24小时，将该溶液滴加到1.5M胺化的纳米葡聚糖溶液中。 反应完成后，然后使用0.1M NaOH溶液将溶液的pH调节至8.0，并用去离子水洗涤。 为了确保通过ALG进行有效涂覆，将干燥的物料在水中进行zeta;电位分析。 药物载量（％），包囊效率（％），药物载量（％）和理论载量（％）使用以下公式（公式4-7）计算：

药物载量（％）= x 100（1）

包囊效率 （％）= x 100（2）

理论载荷（％）= x 100（3）

2.7.胺化纳米beta;-CD（Abeta;CD）的制备

Abeta;CD是根据先前报道的程序制备的（Anirudhan，＆Rejeena，2014）。 简而言之，通过将20.0 g（w / v）beta;-CD悬浮在150 mL水中，beta;-CD最初被转化为甲苯磺酰基beta;-CD。 向该溶液中滴加在7 mL（v / v）水中的2.2 g（w / v）NaOH，持续6分钟。 当悬浮液变得均匀时，滴加在10 mL（v / v）乙腈中的3.4 g（w / v）p-TsCl 8分钟，导致立即形成白色沉淀。 持

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