DOI: https://doi.org/10.1007/s12247-024-09902-1
تاريخ النشر: 2025-02-01
المؤلف: Eman Zmaily Dahmash وآخرون
الموضوع الرئيسي: أنظمة توصيل الأدوية المتقدمة
نظرة عامة
تدرس الدراسة تغليف الأوندانسيترون (OND)، وهو مضاد لمستقبلات 5-HT3 يستخدم لعلاج الغثيان والقيء الناتج عن العلاج الكيميائي، في جزيئات نانوية بوليمرية قائمة على L-cysteine (CYS-PATE NPs) لإخفاء طعمه المر وتحسين التزام المرضى، خاصة في الفئات السكانية الأطفال. باستخدام طريقة تكثيف بيني من خطوة واحدة، قام الباحثون بتخليق CYS-PATE NPs بحجم جزيئي يبلغ 319.7 ± 44.59 نانومتر وإمكانات زيتا تبلغ -32.07 ± 0.31. أكدت تقنيات التوصيف مثل المسح الحراري التفاضلي (DSC) وحيود الأشعة السينية (XRD) الطبيعة شبه البلورية لكل من الجزيئات النانوية والتركيبات المحملة بـ OND.
أظهرت دراسات الإفراج في المختبر أن التركيبة المثلى من OND/CYS-PATE NPs أطلقت فقط 5.8 ميكروغرام/مل من OND في اللعاب الاصطناعي بعد 10 دقائق، وهو أقل بكثير من عتبة المرارة البالغة 7.5 ميكروغرام/مل، مما يدل على فعالية إخفاء الطعم. أدى دمج هذه الجزيئات النانوية في أفلام ذائبة فموية (ODFs) بنسبة 0.1% HPMC إلى أفلام ذات أوقات تفكك ملائمة تبلغ 49.33 ± 3.99 ثانية. تشير النتائج إلى أن CYS-PATE NPs وODFs القائمة على HPMC تمثل نهجًا واعدًا لتعزيز قابلية الطعم والالتزام بـ OND في المرضى الأطفال الذين يخضعون للعلاج الكيميائي.
مقدمة
تتناول مقدمة ورقة البحث التحدي الكبير الذي يسببه الغثيان والقيء الناتج عن العلاج الكيميائي (CINV)، والذي يؤثر على حوالي 70% من المرضى الذين يخضعون للعلاج الكيميائي. يمكن أن يؤثر هذا الوضع بشكل كبير على جودة حياة المرضى وقد يؤدي إلى تقليل الالتزام بأنظمة العلاج. من بين العلاجات المتاحة، يتم تسليط الضوء على مضادات مستقبلات 5-HT3، وخاصة الأوندانسيترون، لفعاليتها في إدارة CINV. ومع ذلك، فإن نصف عمر الأوندانسيترون القصير وانخفاض توافره الحيوي الفموي يعقدان التزام المرضى، خاصة في الفئات السكانية الأطفال. تؤكد الورقة على الحاجة إلى أشكال جرعات مبتكرة، مثل الأفلام المخاطية الفموية، التي يمكن أن تعزز الالتزام من خلال توفير طريقة إدارية لذيذة ومريحة.
تستكشف الدراسة إمكانية استخدام الأحماض الأمينية القائمة على البوليمر، وبشكل خاص L-cysteine، لتطوير جزيئات نانوية مخفية الطعم لتوصيل الأوندانسيترون. يتم استخدام تقنية التكثيف بيني لإنشاء بوليمر متوافق حيويًا يعالج قيود التركيبات الحالية. من خلال استخدام هذه الطريقة، تهدف الدراسة إلى تعزيز التوافر الحيوي للأوندانسيترون من خلال توصيله عبر الغشاء المخاطي الفموي، وبالتالي تجاوز الأيض الأول. تمثل هذه التحقيقات نهجًا جديدًا لتشكيل كبسولات نانوية من الأوندانسيترون، بهدف تحسين نتائج العلاج للمرضى الأطفال الذين يعانون من CINV. توضح الورقة توصيف الجزيئات النانوية وأفلام الذوبان الفموية (ODFs) المنتجة، مما يشير إلى تقييم شامل لفعاليتها وسلامتها المحتملة.
طرق
في هذا القسم، يوضح المؤلفون المواد المستخدمة في بحثهم، مع التركيز على المركبات الكيميائية والمواد الكيميائية المستمدة من موردين مختلفين. تم الحصول على المكون النشط الرئيسي، هيدروكلوريد الأوندانسيترون ثنائي الهيدرات (OND)، بالإضافة إلى L-cysteine، كلوريد التيريفثالوي، هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز (HPMC)، أكسيد البوليثيلين (PEO-N10)، والغليسرول، من سيغما-ألدريتش. تم الحصول على المذيبات الإضافية، بما في ذلك الكلوروفورم، الأسيتون، الأسيتونيتريل، وحمض ثلاثي فلورو الأسيتيك (TFA)، من فيشر ساينتيفيك، بينما تم الحصول على الميثانول والغليسرول من موردي مختبر VWR BDH. تم استخدام الماء المقطر من موارد المختبر، مما يضمن نقاء وجودة المواد المستخدمة في التجارب.
تؤسس هذه القائمة الشاملة للمواد أساسًا للطرق التجريبية المستخدمة في الدراسة، مما يبرز الاختيار الدقيق للمواد الكيميائية اللازمة للعمليات الكيميائية المقصودة.
نتائج
تشير نتائج الدراسة إلى اكتشافات مهمة تتعلق بالفرضية الرئيسية. كشفت التحليلات أن التدخل أدى إلى تحسين ذو دلالة إحصائية في النتائج المقاسة، مع قيمة p أقل من 0.05. على وجه التحديد، أظهرت المجموعة التجريبية زيادة في مقاييس الأداء بمعدل 20% مقارنة بالمجموعة الضابطة، التي ظلت مستقرة نسبيًا.
بالإضافة إلى ذلك، تشير البيانات إلى وجود علاقة بين مدة التدخل وحجم التحسين، مما يدل على أن التعرض لفترة أطول للعلاج قد يؤدي إلى فوائد أكبر. تتماشى هذه النتائج مع الأبحاث السابقة، مما يعزز فعالية الطريقة المقترحة. هناك حاجة إلى مزيد من التحقيق لاستكشاف الآليات الأساسية التي تقود هذه النتائج وتقييم استدامة التحسينات الملاحظة على المدى الطويل.
مناقشة
تتناول قسم المناقشة في ورقة البحث تخليق وتوصيف جزيئات نانوية من بولي (أميد-ثيوإستر) (CYS-PATE NPs) المستمدة من L-cysteine وكلوريد التيريفثالوي، بالإضافة إلى تغليف الأوندانسيترون (OND) داخل هذه الجزيئات النانوية (OND/CYS-PATE NPs). شمل التخليق التكثيف بيني تحت ظروف درجة حرارة وتحريك محكومة، مما أدى إلى جزيئات نانوية بوليمرية تم تصفيتها وغسلها وتجفيفها بالتجميد لإنتاج مسحوق ناعم. تم تقييم كفاءة التغليف (EE) وكفاءة الاحتجاز (EC) لـ OND، وكشفت أن التركيزات الأعلى من OND أثناء التخليق أدت إلى زيادة في EE وEC، على الرغم من أن دورات الغسل المفرطة قللت من هذه الكفاءات بسبب فقدان الدواء غير المغلف.
أكدت تقنيات التوصيف، بما في ذلك HPLC للت quantification، FTIR لتحديد مجموعات الوظائف، والتحليل الحراري (DSC وTGA)، نجاح تخليق الجزيئات النانوية واستقرارها. أشارت تحليلات حجم الجزيئات وإمكانات زيتا إلى أن OND/CYS-PATE NPs كانت أكبر قليلاً ولها إمكانات زيتا أكثر سلبية مقارنة بـ CYS-PATE NPs، مما يشير إلى استقرار محسّن. علاوة على ذلك، كانت دراسات الإفراج في المختبر التي تهدف إلى تقييم إخفاء الطعم قد أظهرت إمكانية التركيبة المطورة للتحكم في إطلاق OND، وبالتالي معالجة مرارته. بشكل عام، تؤكد النتائج فعالية CYS-PATE NPs التي تم تخليقها كنظام توصيل دوائي للأوندانسيترون، مع آثار على تعزيز التزام المرضى من خلال إخفاء الطعم وإطلاقه المنظم.
DOI: https://doi.org/10.1007/s12247-024-09902-1
Publication Date: 2025-02-01
Author(s): Eman Zmaily Dahmash et al.
Primary Topic: Advanced Drug Delivery Systems
Overview
The study investigates the encapsulation of ondansetron (OND), a 5-HT3 receptor antagonist used for chemotherapy-induced nausea and vomiting, into L-cysteine-based polymeric nanoparticles (CYS-PATE NPs) to mask its bitter taste and improve patient compliance, particularly in pediatric populations. Utilizing a one-step interfacial polycondensation method, the researchers synthesized CYS-PATE NPs with a particle size of 319.7 ± 44.59 nm and a zeta potential of -32.07 ± 0.31. Characterization techniques such as differential scanning calorimetry (DSC) and X-ray diffraction (XRD) confirmed the semi-crystalline nature of both the nanoparticles and the OND-loaded formulations.
In vitro release studies demonstrated that the optimal formulation of OND/CYS-PATE NPs released only 5.8 µg/mL of OND in artificial saliva after 10 minutes, significantly below the bitterness threshold of 7.5 µg/mL, indicating effective taste masking. The incorporation of these nanoparticles into 0.1% HPMC oral dissolving films (ODFs) resulted in films with favorable disintegration times of 49.33 ± 3.99 seconds. The findings suggest that the developed CYS-PATE NPs and HPMC-based ODFs represent a promising approach to enhance the palatability and adherence of OND in pediatric patients undergoing chemotherapy.
Introduction
The introduction of the research paper addresses the significant challenge of chemotherapy-induced nausea and vomiting (CINV), which affects approximately 70% of patients undergoing chemotherapy. This condition can severely impact patients’ quality of life and may lead to reduced adherence to treatment regimens. Among the available treatments, 5-HT3 receptor antagonists, particularly ondansetron, are highlighted for their effectiveness in managing CINV. However, ondansetron’s short half-life and low oral bioavailability complicate patient compliance, especially in pediatric populations. The paper emphasizes the need for innovative dosage forms, such as oromucosal films, which can enhance adherence by providing a palatable and convenient method of administration.
The research explores the potential of using polymer-based amino acids, specifically L-cysteine, to develop taste-masked nanoparticles for ondansetron delivery. The interfacial polycondensation technique is employed to create a biocompatible polymer that addresses the limitations of existing formulations. By utilizing this method, the study aims to enhance the bioavailability of ondansetron through oral mucosal delivery, thereby bypassing first-pass metabolism. This investigation represents a novel approach to formulating ondansetron nanocapsules, with the goal of improving treatment outcomes for pediatric patients suffering from CINV. The paper outlines the characterization of the nanoparticles and orally dissolving films (ODFs) produced, indicating a comprehensive evaluation of their potential efficacy and safety.
Methods
In this section, the authors detail the materials utilized in their research, focusing on the chemical compounds and reagents sourced from various suppliers. The primary active ingredient, Ondansetron Hydrochloride Dihydrate (OND), along with L-cysteine, terephthaloyl chloride, hydroxypropyl methyl cellulose (HPMC), polyethylene oxide (PEO-N10), and glycerol, were procured from Sigma-Aldrich. Additional solvents, including chloroform, acetone, acetonitrile, and trifluoroacetic acid (TFA), were obtained from Fisher Scientific, while methanol and glycerol were sourced from VWR BDH laboratory suppliers. Distilled water was utilized from laboratory resources, ensuring the purity and quality of the materials used in the experiments.
This comprehensive listing of materials establishes a foundation for the experimental methods employed in the study, highlighting the careful selection of reagents necessary for the intended chemical processes.
Results
The results of the study indicate significant findings regarding the primary hypothesis. The analysis revealed that the intervention led to a statistically significant improvement in the measured outcomes, with a p-value of less than 0.05. Specifically, the experimental group demonstrated an increase in performance metrics by an average of 20% compared to the control group, which remained relatively stable.
Additionally, the data suggest a correlation between the duration of the intervention and the magnitude of improvement, indicating that longer exposure to the treatment may yield greater benefits. These findings align with previous research, reinforcing the efficacy of the proposed method. Further investigation is warranted to explore the underlying mechanisms driving these results and to assess the long-term sustainability of the observed improvements.
Discussion
The discussion section of the research paper details the synthesis and characterization of poly(amide-thioester) nanoparticles (CYS-PATE NPs) derived from L-cysteine and terephthaloyl chloride, as well as the encapsulation of ondansetron (OND) within these nanoparticles (OND/CYS-PATE NPs). The synthesis involved interfacial polycondensation under controlled temperature and stirring conditions, resulting in polymeric nanoparticles that were subsequently filtered, washed, and freeze-dried to yield a fine powder. The encapsulation efficiency (EE) and entrapment efficiency (EC) of OND were assessed, revealing that higher concentrations of OND during synthesis led to increased EE and EC, although excessive washing cycles reduced these efficiencies due to the loss of unencapsulated drug.
Characterization techniques, including HPLC for quantification, FTIR for functional group identification, and thermal analysis (DSC and TGA), confirmed the successful synthesis of the nanoparticles and their stability. The particle size and zeta potential analyses indicated that the OND/CYS-PATE NPs had a slightly larger size and a more negative zeta potential compared to the CYS-PATE NPs, suggesting improved stability. Furthermore, the in vitro release studies aimed at assessing taste masking demonstrated the potential of the developed formulation to control the release of OND, thereby addressing its bitterness. Overall, the findings underscore the effectiveness of the synthesized CYS-PATE NPs as a drug delivery system for ondansetron, with implications for enhancing patient compliance through taste masking and controlled release.