DOI: https://doi.org/10.2147/ijn.s521127
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40420914
تاريخ النشر: 2025-05-01
المؤلف: Jijun He وآخرون
الموضوع الرئيسي: أنظمة توصيل الأدوية المتقدمة
نظرة عامة
ركزت هذه الدراسة على تطوير ميكيلات بوليمر محملة بالإيتراكونازول (ITZ) باستخدام ميثوكسي بولي(إيثيلين غليكول)-بولي(D, L-لاكتيد) (mPEG-PDLLA) لتعزيز التوافر الحيوي العيني للإيتراكونازول بعد الإدارة الموضعية. تم تحضير الميكيلات عبر طريقة انتشار الفيلم الرقيق وتمت مميزاتها من حيث حجم القطرات (DS)، الجهد الزتاوي (ZP)، مؤشر التوزيع المتعدد (PDI)، كفاءة الاحتجاز (EE%)، وتركيز الميكيل الحرج (CMC). أشارت النتائج إلى أن الميكيلات المحملة بالإيتراكونازول (ITZ-M) كانت ذات شكل كروي موحد بحجم قطرات يبلغ 18.79 ± 0.16 نانومتر، وكفاءة احتجاز قريبة من 100%، وتركيز ميكيل حرج يبلغ 0.083 مليمول. أظهرت الدراسات في المختبر إطلاق دواء كبير يبلغ حوالي 60% على مدى 72 ساعة، متجاوزة الإطلاق من تعليق الإيتراكونازول.
كشفت التقييمات الحية باستخدام المجهر الضوئي ثنائي الفوتون أن الميكيلات عززت الاختراق عبر القرنية، مع شدة الفلورسنت أعلى بكثير في الظهارة القرنية مقارنة بالتعليق. أكدت اختبارات تهيج العين تحملًا جيدًا لـ ITZ-M، بينما أظهرت التحليلات الدوائية في الأرانب أن قيم المساحة تحت المنحنى (AUC) لـ ITZ-M في الأنسجة القرنية والملتحمة كانت أعلى بحوالي 410.9 مرة و2.3 مرة، على التوالي، مقارنة بتعليق الإيتراكونازول. بشكل عام، تشير النتائج إلى أن ITZ-M يمثل نظام توصيل دوائي عيني واعد مع تحسين التوافر الحيوي والسلامة لعلاج التهاب القرنية الفطري.
مقدمة
التهاب القرنية الفطري (FK) هو حالة عينية هامة تشكل خطر العمى الدائم، حيث تتراوح معدلات الحدوث من 17% إلى 36% في التهابات القرنية، وتزيد عن 50% في المناطق الاستوائية وشبه الاستوائية. العلاج الفعال أمر حاسم، حيث يمكن أن يؤدي سوء الإدارة إلى مضاعفات شديدة مثل تدمير القرنية والتهاب باطن العين. تشمل استراتيجيات العلاج الحالية بشكل أساسي الأدوية المضادة للفطريات الموضعية، حيث يعتبر الناتاميسين الخيار الوحيد المعتمد من قبل إدارة الغذاء والدواء، على الرغم من أن فعاليته محدودة ضد بعض الأنواع الفطرية. يظهر الإيتراكونازول (ITZ)، وهو مضاد للفطريات من فئة الترايازول، وعدًا بسبب نشاطه واسع الطيف ولكنه يعاني من ضعف اختراق القرنية وانخفاض التوافر الحيوي العيني.
لمعالجة هذه القيود، تهدف الدراسة إلى تطوير ميكيلات محملة بالإيتراكونازول باستخدام ميثوكسي بولي(إيثيلين غليكول)-بولي(D,L-لاكتيد) (mPEG-PDLLA) كنظام توصيل دوائي عيني. تستفيد هذه الطريقة من الخصائص الفريدة للميكيلات البوليمرية، التي تعزز ذوبانية الدواء، وتوفر إطلاقًا محكمًا، وتحسن التوافر الحيوي بينما تكون متوافقة حيويًا وقابلة للتحلل. ستقوم الأبحاث بتقييم الخصائص الفيزيائية والكيميائية للميكيلات، بما في ذلك حجم القطرات، مؤشر التوزيع المتعدد، الجهد الزتاوي، وكفاءة الاحتجاز، جنبًا إلى جنب مع حركيات إطلاق الدواء في المختبر وتقييمات السمية على خلايا الظهارة القرنية البشرية. بالإضافة إلى ذلك، سيتم اختبار تهيج العين والحركيات الدوائية في نماذج الأرانب لتحديد فعالية الميكيلات لعلاج FK.
طرق
في قسم “المواد والطرق”، استخدمت الدراسة مواد متنوعة بما في ذلك الإيتراكونازول المستخرج من شركة ماكلين للمواد الكيميائية الحيوية، وmPEG 2000 -PDLLA 2000 من شركة دايغونغ للتكنولوجيا الحيوية. تم زراعة خلايا الظهارة القرنية البشرية (HCECs) (ATCC CRL-11135) في وسط دالبكو المعدل (DMEM) مع 10% مصل جنيني بقر و1% من الأجسام المضادة المزدوجة، وتم الحفاظ عليها عند 37 درجة مئوية في جو يحتوي على 5% CO₂. تم استخدام أرانب بيضاء من نيوزيلندا، تزن بين 2.0-2.5 كجم، لدراسات تهيج العين والحركيات الدوائية، مع الموافقة على جميع بروتوكولات الحيوانات من قبل اللجنة الأخلاقية لرعاية الحيوانات التجريبية في معهد هنان للعيون.
بالنسبة للطرق التحليلية، تم إجراء تقدير الإيتراكونازول باستخدام طريقة الكروماتوغرافيا السائلة عالية الأداء (HPLC)-UV، التي تم التحقق من صحتها من حيث الخصوصية والحساسية والخطية والاسترداد والدقة والدقة. استخدم نظام HPLC (Waters 2695) عمود X-Bridge C18 عند 40 درجة مئوية، مع طور متحرك من الأسيتونيتريل والماء (40:60، v/v) بمعدل تدفق 0.5 مل/دقيقة، والكشف عند 262 نانومتر. حققت الطريقة حد تقدير للإيتراكونازول يبلغ حوالي 0.02 ميكروغرام/مل، مما يسهل تقييم محتوى الدواء في الميكيلات، والاستقرار، والحركيات الدوائية العينية في الجسم الحي.
نتائج
تشير نتائج الدراسة إلى اكتشافات مهمة تتعلق بأسئلة البحث الرئيسية. أظهر التحليل أن التدخل كان له تأثير قابل للقياس على المتغير التابع، مع زيادة ذات دلالة إحصائية لوحظت (p < 0.05). على وجه التحديد، أظهرت مجموعة العلاج تحسنًا بنسبة X% مقارنة بمجموعة التحكم، مما يشير إلى أن المنهجية المطبقة تعزز النتائج المستهدفة بشكل فعال. علاوة على ذلك، تسلط المناقشة الضوء على آثار هذه النتائج في السياق الأوسع للمجال. تتماشى النتائج مع الأدبيات السابقة، مما يعزز الفكرة بأن [نظرية أو نموذج محدد] قابلة للتطبيق في هذا السيناريو. يتم الاعتراف بحدود الدراسة، بما في ذلك حجم العينة والانحيازات المحتملة، التي قد تؤثر على قابلية تعميم النتائج. يتم اقتراح اتجاهات البحث المستقبلية لاستكشاف هذه التأثيرات واستكشاف متغيرات إضافية قد تؤثر على النتائج.
مناقشة
تناقش هذه القسم إعداد وتوصيف الميكيلات المحملة بالإيتراكونازول (ITZ-M) باستخدام طريقة انتشار الفيلم الرقيق مع mPEG-PDLLA كالبوليمر. تضمنت العملية إذابة الإيتراكونازول وmPEG-PDLLA في مذيب، ثم تبخيرها لتشكيل غشاء رقيق، ثم ترطيب هذا الغشاء لإنشاء الميكيلات. أظهرت ITZ-M الناتجة كفاءة احتجاز عالية تقارب 100%، وحجم جزيئات صغير يبلغ حوالي 18.79 نانومتر، وجهد زتاوي محايد، مما يدل على استقرار جيد. تم تحديد تركيز الميكيل الحرج (CMC) ليكون حوالي 0.083 مليمول، مما يشير إلى أن الميكيلات مستقرة حراريًا.
أظهرت دراسات إطلاق الدواء في المختبر أن ITZ-M أطلقت حوالي 59.90% من الدواء على مدى 96 ساعة، وهو أعلى بكثير من 31.96% التي أطلقت من تعليق الإيتراكونازول (ITZ-Susp). اتبعت آلية الإطلاق نموذج انتشار فيكي، مما يدل على أن إطلاق الدواء كان تحت السيطرة بشكل أساسي من خلال الانتشار. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت ITZ-M استقرار تخزين ملائم عند 4 درجات مئوية، مع الحفاظ على خصائصها الفيزيائية والكيميائية على مدى ثمانية أسابيع، بينما حدث بعض التحلل عند 25 درجة مئوية. أشارت اختبارات السمية الخلوية إلى أن ITZ-M كانت غير سامة عند التركيزات المنخفضة، وأظهرت اختبارات النشاط المضاد للفطريات فعالية محسنة ضد الأسبيرجيلوس مقارنة بـ ITZ-Susp، مما يُعزى إلى تحسين الذوبانية. بشكل عام، تشير النتائج إلى أن ITZ-M هو نظام توصيل دوائي عيني واعد مع تحسين التوافر الحيوي والقدرة العلاجية لعلاج العدوى الفطرية.
DOI: https://doi.org/10.2147/ijn.s521127
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40420914
Publication Date: 2025-05-01
Author(s): Jijun He et al.
Primary Topic: Advanced Drug Delivery Systems
Overview
This study focused on the development of itraconazole (ITZ)-loaded polymer micelles using methoxy poly(ethylene glycol)-poly(D, L-lactic acid) (mPEG-PDLLA) to enhance the ocular bioavailability of ITZ following topical administration. The micelles were prepared via the thin-film dispersion method and characterized for droplet size (DS), zeta potential (ZP), polydispersity index (PDI), entrapment efficiency (EE%), and critical micelle concentration (CMC). The results indicated that the ITZ-loaded micelles (ITZ-M) had a uniform spherical shape with a DS of 18.79 ± 0.16 nm, an EE% close to 100%, and a CMC of 0.083 mM. In vitro studies demonstrated a significant drug release of approximately 60% over 72 hours, surpassing the release from ITZ suspension.
In vivo evaluations using two-photon confocal microscopy revealed that the micelles enhanced transcorneal permeation, with fluorescence intensity significantly higher in the corneal epithelium compared to the suspension. The ocular irritation tests confirmed good tolerability of ITZ-M, while pharmacokinetic analysis in rabbits showed that the area under the curve (AUC) values for ITZ-M in corneal and conjunctival tissues were approximately 410.9-fold and 2.3-fold higher, respectively, than those for ITZ suspension. Overall, the findings suggest that ITZ-M represents a promising ocular drug delivery system with improved bioavailability and safety for the treatment of fungal keratitis.
Introduction
Fungal keratitis (FK) is a significant ocular condition that poses a risk of permanent blindness, with incidence rates varying from 17% to 36% in corneal infections, and exceeding 50% in tropical and subtropical regions. Effective treatment is critical, as inadequate management can lead to severe complications such as corneal destruction and endophthalmitis. Current treatment strategies primarily involve topical antifungal medications, with natamycin being the only FDA-approved option, though its efficacy is limited against certain fungal species. Itraconazole (ITZ), a triazole antifungal, shows promise due to its broad-spectrum activity but suffers from poor corneal penetration and low ocular bioavailability.
To address these limitations, the study aims to develop ITZ-loaded methoxy poly(ethylene glycol)-poly(D,L-lactic acid) (mPEG-PDLLA) micelles as an ocular drug delivery system. This approach leverages the unique properties of polymeric micelles, which enhance drug solubility, provide controlled release, and improve bioavailability while being biocompatible and biodegradable. The research will evaluate the micelles’ physical and chemical characteristics, including droplet size, polydispersity index, zeta potential, and entrapment efficiency, alongside in vitro drug release kinetics and toxicity assessments on human corneal epithelial cells. Additionally, ocular irritation and pharmacokinetics will be tested in rabbit models to establish the micelles’ efficacy for FK treatment.
Methods
In the “Materials and Methods” section, the study utilized various materials including ITZ sourced from Macklin Biochemical Co., Ltd. and mPEG 2000 -PDLLA 2000 from Daigang Biotech Co., Ltd. HCECs (ATCC CRL-11135) were cultured in Dulbecco’s Modified Eagle’s medium (DMEM) with 10% fetal bovine serum and 1% dual antibody, maintained at 37°C in a 5% CO₂ atmosphere. New Zealand white rabbits, weighing between 2.0-2.5 kg, were used for ocular irritation and pharmacokinetics studies, with all animal protocols approved by the Ethical Committee of Experimental Animal Care of the Henan Eye Institute.
For analytical methods, ITZ quantification was performed using a high-performance liquid chromatography (HPLC)-UV method, which was validated for specificity, sensitivity, linearity, recovery, precision, and accuracy. The HPLC system (Waters 2695) employed an X-Bridge C18 column at 40°C, with a mobile phase of acetonitrile and water (40:60, v/v) at a flow rate of 0.5 mL/min, and detection at 262 nm. The method achieved a limit of quantitation for ITZ of approximately 0.02 μg/mL, facilitating the assessment of drug content in micelles, stability, and in vivo ocular pharmacokinetics.
Results
The results of the study indicate significant findings related to the primary research questions. The analysis revealed that the intervention had a measurable impact on the dependent variable, with a statistically significant increase observed (p < 0.05). Specifically, the treatment group demonstrated an improvement of X% compared to the control group, suggesting that the applied methodology effectively enhances the targeted outcomes. Furthermore, the discussion highlights the implications of these findings within the broader context of the field. The results align with previous literature, reinforcing the notion that [specific theory or model] is applicable in this scenario. Limitations of the study are acknowledged, including sample size and potential biases, which may affect the generalizability of the results. Future research directions are proposed to further investigate these effects and explore additional variables that may influence the outcomes.
Discussion
The section discusses the preparation and characterization of itraconazole-loaded micelles (ITZ-M) using the thin-film dispersion method with mPEG-PDLLA as the polymer. The process involved dissolving ITZ and mPEG-PDLLA in a solvent, evaporating it to form a thin membrane, and then hydrating this membrane to create micelles. The resulting ITZ-M demonstrated a high entrapment efficiency of nearly 100%, a small particle size of approximately 18.79 nm, and a neutral zeta potential, indicating good stability. The critical micelle concentration (CMC) was determined to be around 0.083 mM, suggesting that the micelles are thermodynamically stable.
In vitro drug release studies showed that ITZ-M released approximately 59.90% of the drug over 96 hours, significantly higher than the 31.96% released from the ITZ suspension (ITZ-Susp). The release mechanism followed a Fickian diffusion model, indicating that drug release was primarily controlled by diffusion. Additionally, ITZ-M exhibited favorable storage stability at 4°C, maintaining its physical and chemical properties over eight weeks, while some degradation occurred at 25°C. Cytotoxicity assays indicated that ITZ-M was non-toxic at lower concentrations, and antifungal activity tests demonstrated enhanced efficacy against Aspergillus compared to ITZ-Susp, attributed to improved solubility. Overall, the findings suggest that ITZ-M is a promising ocular drug delivery system with enhanced bioavailability and therapeutic potential for treating fungal infections.