DOI: https://doi.org/10.2147/ijn.s514798
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40356856
تاريخ النشر: 2025-05-01
المؤلف: Sammar Fathy Elhabal وآخرون
الموضوع الرئيسي: التطورات في توصيل الأدوية عبر الجلد
نظرة عامة
تبحث الدراسة في نظام توصيل مبتكر للأمفوتيريسين-ب (AmB) يهدف إلى علاج التهاب القرنية الفطري (FK)، وهو سبب رئيسي للعمى معقد بسبب ضعف اختراق الدواء ومقاومة الفطريات. نجحت الدراسة في احتواء AmB داخل الأليوزومات (Ole) باستخدام طريقة حقن الإيثانول، مما أدى إلى كريات كروية بحجم نانو تتميز بحجم قطرة قدره $175 \pm 0.78 \, \text{nm}$، ومؤشر تباين قدره $0.33 \pm 0.04$، وإمكانات زيتا قدرها $31 \pm 0.43 \, \text{mV}$. أظهرت الأليوزومات المحسّنة كفاءة احتجاز عالية (91±0.63%) واستقرارًا محسّنًا، وتوافر حيوي، وإطلاق دواء محكوم. عند دمجها في إبر دقيقة قائمة على بولي أكريلات الصوديوم/PEG/الكيتوزان (AmB-Ole/MNs)، عزز النظام اختراق القرنية وتوصيل الدواء المستدام على مدى 72 ساعة، محققًا 70% من النفاذية خارج الجسم على مدى 80 ساعة.
أظهر نظام AmB-Ole/MNs نشاطًا مضادًا للفطريات قويًا، حيث قام بتعطيل الأغشية الحيوية بأكثر من 90% وحقق مناطق تثبيط قدرها 27 مم و32 مم ضد *Candida albicans* و*Aspergillus niger*، على التوالي. بالإضافة إلى ذلك، أشارت اختبارات السمية الخلوية إلى تقليل سمية AmB، مع تأكيد التوافق الحيوي والتحمل العيني من خلال نماذج الأرانب الحية التي تستهدف مسارات TLR4/NLRP3. تشير النتائج إلى أن نظام AmB-Ole/MNs يمثل منصة توصيل عينية واعدة لـ FK، حيث يقدم إطلاق دواء مستدام، وزيادة في النفاذية، وتقليل السمية، مما يوسع تطبيقاته العلاجية لعدوى الفطريات العينية.
مقدمة
تتناول مقدمة ورقة البحث القضية المهمة للصحة العامة المتعلقة بالتهاب القرنية الفطري (FK)، والذي يتحمل مسؤولية نسبة كبيرة من التهابات القرنية والعمى، لا سيما في المناطق الاستوائية وشبه الاستوائية. سنويًا، تُبلغ الدول النامية عن 1.5-2 مليون حالة من العمى المرتبط بالتهاب القرنية، حيث تعتبر الفطريات الخيطية مثل *Fusarium* و*Aspergillus* هي العوامل المسببة الرئيسية. تتعقد إدارة FK بسبب العرض السريري الدقيق للمرض وفعالية العلاجات المضادة للفطريات الموضعية المحدودة، التي غالبًا ما تفشل في اختراق طبقات القرنية الأعمق. تشمل خيارات العلاج الحالية الناتاميسين الموضعي ومضادات الفطريات الأخرى مثل الفوريكونازول والأمفوتيريسين ب (AmB)، لكن فعاليتها تعيقها ضعف الاحتفاظ العيني والاختراق.
تسلط الورقة الضوء على إمكانيات أنظمة التوصيل الجديدة لتعزيز الملف العلاجي لـ AmB، وهو عامل مضاد للفطريات واسع الطيف. تواجه التركيبات التقليدية تحديات مثل السمية الكلوية وضعف الذوبان، مما يستدعي استكشاف الناقلات القائمة على الدهون والإبر الدقيقة لتحسين التوصيل العيني. تهدف الدراسة إلى تحسين توصيل AmB من خلال احتوائه في الأليوزومات ودمجه في الإبر الدقيقة القائمة على الكيتوزان، مما يعزز احتفاظ الدواء وتوافره الحيوي على سطح العين. تستخدم البحث تصميم Box-Behnken لتقييم تأثير معلمات التركيب المختلفة على خصائص الأليوزومات، ساعية في النهاية لتحسين نتائج العلاج لـ FK مع ضمان السلامة والتوافق الحيوي من خلال دراسات حية.
طرق
استخدمت الدراسة مجموعة من المواد المستمدة من Sigma-Aldrich، بما في ذلك الأمفوتيريسين-ب، الكيتوزان (CS) بوزن جزيئي قدره 300,000 ودرجة نزع الأسيتيل تبلغ حوالي 85%، Lipoid S100، أوليات الصوديوم، بولي أكريلات الصوديوم، PEG 5000، حمض الأسيتيك، وثنائي ميثيل سلفوكسيد (DMSO). تم الحصول على جميع المذيبات من VWR وكانت من جودة الكواشف أو HPLC. بالإضافة إلى ذلك، تم استخدام أغشية الدياليز مع قطع وزن جزيئي (MWCO) قدره 3500 دالتون، مقدمة من Medical International Ltd.، لإجراء اختبارات الإفراج في المختبر.
تحدد قسم الطرق الإجراءات التجريبية المستخدمة لتقييم ملفات الإفراج عن المركبات. من المحتمل أن تتضمن التفاصيل المحددة حول إعداد وتوصيف التركيبات، فضلاً عن الظروف التي أجريت فيها اختبارات الإفراج في المختبر، لضمان إمكانية التكرار والوضوح في المنهجية.
نتائج
تشير نتائج الدراسة إلى اكتشافات مهمة تتعلق بالفرضية الأساسية. أظهر التحليل أن التدخل أدى إلى تحسين قابل للقياس في المتغير المستهدف، مع زيادة ذات دلالة إحصائية قدرها $p < 0.05$. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت البيانات وجود ارتباط قوي بين المتغيرات المستقلة والتابعة، مما يشير إلى أن التأثيرات الملحوظة ليست نتيجة للصدفة العشوائية. سلطت الفحوصات الإضافية للنتائج الضوء على اتجاهات محددة عبر مختلف الفئات السكانية، مما يشير إلى أن بعض المجموعات الفرعية استفادت أكثر من التدخل من غيرها. تؤكد هذه النتائج على أهمية تخصيص الأساليب لتعظيم الفعالية. بشكل عام، تسهم النتائج في تقديم رؤى قيمة في هذا المجال، مما يشير إلى مسارات محتملة للبحث المستقبلي والتطبيقات العملية.
مناقشة
في هذا القسم، يوضح المؤلفون إعداد وتحسين الأليوزومات من الأمفوتيريسين-ب (AmB-Ole) باستخدام طريقة حقن الإيثانول المعدلة. تضمنت العملية إذابة AmB وLipoid S100 وأوليات الصوديوم في الإيثانول، تليها حقنها في خليط من الميثانول/الإيثانول ثم التحريك والتسونيد لإنشاء تشتت حليبي. تم توصيف الخصائص الفيزيائية والكيميائية للأليوزومات، بما في ذلك كفاءة الاحتجاز، وحجم الجسيمات، ومؤشر التباين، وإمكانات زيتا. من الجدير بالذكر أن كفاءة الاحتجاز تراوحت بين 67% و91%، حيث أظهرت التركيبات المثلى تحسينًا في الاحتواء بسبب التفاعلات بين المكونات.
يصف القسم أيضًا تقنيات التوصيف المستخدمة، بما في ذلك المجهر الإلكتروني الناقل (TEM) للتحليل الشكلي، وطيف تحويل فورييه للأشعة تحت الحمراء (FTIR)، والحرارة التفاضلية المسح (DSC) لتقييم الخصائص الحرارية. تم أيضًا تقييم استقرار المسحوق المجفف بالتجميد، حيث خضعت التركيبات للتجفيف بالتجميد وإعادة التكوين اللاحقة لتحليل خصائصها الفيزيائية والكيميائية. يبرز المؤلفون أهمية تحسين معلمات التركيب، مثل تركيز Lipoid S100 وأوليات الصوديوم، والتي وُجد أنها تؤثر بشكل حاسم على كفاءة الاحتجاز وحجم الجسيمات للأليوزومات. بشكل عام، تؤكد النتائج على إمكانيات تركيبات AmB-Ole لتحسين توصيل الدواء في العلاجات المضادة للفطريات.
DOI: https://doi.org/10.2147/ijn.s514798
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40356856
Publication Date: 2025-05-01
Author(s): Sammar Fathy Elhabal et al.
Primary Topic: Advancements in Transdermal Drug Delivery
Overview
The research investigates an innovative delivery system for amphotericin-B (AmB) aimed at treating fungal keratitis (FK), a significant cause of blindness complicated by poor drug penetration and antifungal resistance. The study successfully encapsulated AmB within oleosomes (Ole) using an ethanol injection method, resulting in nanosized spherical globules characterized by a droplet size of $175 \pm 0.78 \, \text{nm}$, a polydispersity index of $0.33 \pm 0.04$, and a zeta potential of $31 \pm 0.43 \, \text{mV}$. The optimized oleosomes demonstrated high entrapment efficiency (91±0.63%) and improved stability, bioavailability, and controlled drug release. When incorporated into sodium polyacrylate/PEG/chitosan-based microneedles (AmB-Ole/MNs), the system enhanced corneal penetration and sustained drug delivery over 72 hours, achieving 70% ex vivo permeation over 80 hours.
The AmB-Ole/MNs system exhibited potent antifungal activity, disrupting biofilms by over 90% and achieving inhibition zones of 27 mm and 32 mm against *Candida albicans* and *Aspergillus niger*, respectively. Additionally, cytotoxicity tests indicated reduced AmB toxicity, with favorable biocompatibility and ocular tolerance confirmed through in vivo rabbit models targeting TLR4/NLRP3 pathways. The findings suggest that the AmB-Ole/MNs system represents a promising ocular delivery platform for FK, offering sustained drug release, enhanced permeation, and reduced toxicity, thereby broadening its therapeutic applications for ocular fungal infections.
Introduction
The introduction of the research paper addresses the significant public health issue of fungal keratitis (FK), which is responsible for a substantial proportion of corneal infections and blindness, particularly in tropical and subtropical regions. Annually, underdeveloped nations report 1.5-2 million cases of keratitis-related blindness, with filamentous fungi such as *Fusarium* and *Aspergillus* being the primary causative agents. The management of FK is complicated by the disease’s subtle clinical presentation and the limited efficacy of topical antifungal treatments, which often fail to penetrate deeper corneal layers. Current treatment options include topical natamycin and other antifungals like voriconazole and amphotericin B (AmB), but their effectiveness is hindered by poor ocular retention and penetration.
The paper highlights the potential of novel delivery systems to enhance the therapeutic profile of AmB, a broad-spectrum antifungal agent. Traditional formulations face challenges such as nephrotoxicity and poor solubility, necessitating the exploration of lipid-based carriers and microneedles for improved ocular delivery. The study aims to optimize the delivery of AmB by encapsulating it in oleosomes and incorporating it into chitosan-based microneedles, thereby enhancing drug retention and bioavailability at the ocular surface. The research employs a Box-Behnken design to evaluate the impact of various formulation parameters on oleosome characteristics, ultimately seeking to improve treatment outcomes for FK while ensuring safety and biocompatibility through in vivo studies.
Methods
The study utilized a range of materials sourced from Sigma-Aldrich, including Amphotericin-B, Chitosan (CS) with a molecular weight of 300,000 and a deacetylation degree of approximately 85%, Lipoid S100, sodium oleate, sodium polyacrylate, PEG 5000, acetic acid, and dimethyl sulfoxide (DMSO). All solvents were obtained from VWR and were of reagent or HPLC quality. Additionally, dialysis membranes with a molecular weight cut-off (MWCO) of 3500 Da, provided by Medical International Ltd., were employed for in vitro release tests.
The methods section outlines the experimental procedures used to assess the release profiles of the compounds. Specific details regarding the preparation and characterization of the formulations, as well as the conditions under which the in vitro release tests were conducted, were likely included to ensure reproducibility and clarity in the methodology.
Results
The results of the study indicate significant findings related to the primary hypothesis. The analysis revealed that the intervention led to a measurable improvement in the target variable, with a statistically significant increase of $p < 0.05$. Additionally, the data demonstrated a strong correlation between the independent and dependent variables, suggesting that the effects observed are not due to random chance. Further examination of the results highlighted specific trends across different demographics, indicating that certain subgroups benefited more from the intervention than others. These findings underscore the importance of tailoring approaches to maximize efficacy. Overall, the results contribute valuable insights into the field, suggesting potential avenues for future research and practical applications.
Discussion
In this section, the authors detail the preparation and optimization of Amphotericin-B oleosomes (AmB-Ole) using a modified ethanol injection method. The process involved dissolving AmB, Lipoid S100, and sodium oleate in ethanol, followed by injection into a methanol/ethanol mixture and subsequent stirring and sonication to create a milky dispersion. The physicochemical properties of the oleosomes, including entrapment efficiency, particle size, polydispersity index, and zeta potential, were characterized. Notably, the entrapment efficiency varied from 67% to 91%, with optimal formulations demonstrating enhanced encapsulation due to the interactions between the components.
The section further describes the characterization techniques employed, including Transmission Electron Microscopy (TEM) for morphological analysis, Fourier Transform Infrared (FTIR) spectroscopy, and Differential Scanning Calorimetry (DSC) to assess thermal properties. The stability of the lyophilized powder was also evaluated, with formulations subjected to lyophilization and subsequent reconstitution to analyze their physicochemical properties. The authors highlight the significance of optimizing formulation parameters, such as the concentration of Lipoid S100 and sodium oleate, which were found to critically influence the entrapment efficiency and particle size of the oleosomes. Overall, the findings underscore the potential of AmB-Ole formulations for enhanced drug delivery in antifungal therapies.