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指導教授:吳文海 教授 研 究 生:黃柏智 報告日期: 2009/11/25. 大綱. 前言 實驗藥品 實驗步驟 結果與討論 結論. 前言. Liposome 是脂質空心微球 , 懸浮於水相中 。 磷脂分子之磷酸端為親水性 , 脂質端為疏水性 , 由此所形成的脂質層雙面為親水 , 內層為疏水膜 。 水溶性物質 ( 藥物 ) 可包在球心之溶液 , 油溶性物質可夾在球皮膜層中 , 由此 Liposome 可當作水性物質及油性物質之載體 。. 親水區域. 疏水區域. Liposome 立體示意圖. 藥物載體的特性. 做為一個良好之藥物載體必須具備以下特性 :
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指導教授:吳文海 教授 研 究 生:黃柏智 報告日期:2009/11/25
大綱 • 前言 • 實驗藥品 • 實驗步驟 • 結果與討論 • 結論
前言 • Liposome是脂質空心微球,懸浮於水相中。 • 磷脂分子之磷酸端為親水性,脂質端為疏水性,由此所形成的脂質層雙面為親水,內層為疏水膜。 • 水溶性物質(藥物)可包在球心之溶液,油溶性物質可夾在球皮膜層中,由此Liposome可當作水性物質及油性物質之載體。 親水區域 疏水區域 Liposome立體示意圖
藥物載體的特性 做為一個良好之藥物載體必須具備以下特性 : 1.較小之粒徑以通過血管壁間隙進入細胞 2.低藥物洩漏率 3.可長時間在體內循環 4.高度的細胞選擇性(對癌細胞的選擇性) 這些特性可由Liposome下列組成來達到: 1.HSPC:Liposome的主要組成成份,其所形成之單層 Liposome其粒徑約為123.8nm(腫瘤血管壁間隙約 500nm) 。 2.膽固醇 :膽固醇能幫助膜結構的黏合,同時減緩膜滲透的速 率,降低藥物洩漏率。 3.DSPE-PEG:PEG的長鏈可以增加Liposome周圍的立體障礙,防 止血液中的抗體辨識Liposome,增加Liposome在體 內的循環時間 。 4.RGD:RGD胜肽對癌症血管內皮細胞上的αvβ3 細胞受體 有高度專一結合性,增加Liposome對癌細胞的選擇性。
LCL結合RGD胜肽 RGD-LCL DSPE-PEG-Mal與RGD結合 RGD上的硫醇基在室溫以及pH6.5-7.5下與 Maleimide 結合 RGD-LCL : RGD-長效性微脂體 (LCL:Long circulating liposomes) 膽固醇在脂質層的排列方式
藥物的作用機制 =RGD-LCL RGD-LCL通過血管間隙,與腫瘤內皮細胞上的αvβ3受體結合,釋放出Combretastatin A4藥物破壞腫瘤血管細胞之吸收,使腫瘤無法得到養分。
實驗藥品 • Hydrogenated soybean phosphatidylcholine (HSPC) 氫化大豆卵磷脂 • 1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phospho- ethanolamine-N-[Polyethylene glycol] (DSPE-PEG) 二硬脂酸磷酸脂乙醇胺氮聚乙二醇
實驗藥品 • 1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phospho- ethanolamine-N-[ Maleimide Polyethylene glycol] ( DSPE-PEG-Maleimide) • Cholesterol 膽固醇
實驗藥品 • Combretastatin A4 • cyclo [Arg-Gly-Asp-D-Phe-Cys](RGD 胜肽) • cholesteryl [4-14C]oleate 油酸膽固醇酯[碳-14]
實驗步驟(LCL) HSPC :325μmol Cholesterol :150μmol DSPE-PEG :25 μmol Drug :100μmol 混合 溶解於chloroform : methanol (9:1 vol:vol)溶液中 旋轉蒸發法去除溶劑 形成脂質薄膜 溶於 50mM HEPES +150mM Nacl buffer(pH6.5)中 擠壓Liposome通過小孔徑 PC膜,使多層Liposome破裂 重組成單層Liposome 形成多層Liposome 與 50mM HEPES +150mM Nacl buffer(pH6.5) 在62℃進行水合2小時
實驗步驟(RGD-LCL) HSPC :325 μmol Cholesterol :150 μmol DSPE-PEG :24.5μmol DSPE-PEG-Mal:0.5 μmol Drug :100 μmol 由上述方法製備出單層Liposome 加入0.1ml 之0.27 mol RGD (溶於PH 6.5之50mMHEPES buffer) 在室溫靜置12小時,反應生成 RGD-LCL
結果與討論 RGD 游離之RGDpeak落在14min的位置 RGD-LCL 只有Liposome的peak代表RGD全部與Liposome上之 Maleimide 結合 RGD-LCL 過量RGD+RGD-LCL 有Liposome和RGD的peak代表RGD與Maleimide之鍵結已飽和 由此可證實RGD與LCL結合
觀測Liposome形狀及粒徑 粒徑約為123.8nm 粒徑約為3~7μm 由光學顯微鏡及TEM來觀察多層Liposome及單層Liposome
動態光散射法測定粒徑 可使用動態光散射法測定Liposome 的平均粒徑及分佈 可由粒徑判斷經過擠壓後之 Liposome 為多層Liposome或單層Liposome ,以及粒徑之分布情形。
Liposome配方改變的影響 改變 Liposome 成分之比率、濃度以及藥物和脂質的比率,探討Combretastatin A4的濃度及包覆率。
Liposome配方改變的影響 • 上述表格顯示最好的配方為D,其次為G、F、C。 • G的配方由於所需 Liposome 濃度較高 (2倍),成本較高 , • 且包覆藥物濃度並未顯著增加 (約為C的1.36倍) ,故不予考 • 慮。
體外藥物洩漏率測試 • 左圖顯示:在48小時 • 後F以及D的包覆率低 • 於80% ,同時有下降 • 的趨勢。而C之 LCL 及 • RGD–LCL均在80%以上 • 並且下降趨勢不明顯, • 符合Liposome 需在體內 • 長時間循環之要求。 • 由上表及左圖的結果判斷 : • C為Liposome最佳化配方。 • (C =HSPC:Chol:DPSE- • PEG=65:30:5 ,濃度 • 100mM,藥物:脂質之莫 • 耳比率為20:100) 藥物包覆率
Liposome與細胞結合率 1120 IL-1β為一種信號分子,可促進發炎反應使細胞表現αvβ3-integrinreceptor(一種細胞受體(cell adhesion receptor,對RGD有高度專一結合性) 。 800 580 310 RGD-LCL結合量約為LCL的四倍! 以油酸膽固醇酯[碳-14]進行放射標誌 放射性越高代表細胞結合之Liposme越多
LiposomeV.S. 細胞 : 擴散 or 內吞 加入 Trypsin 破壞LCL 與細胞之間的結合 1.6:1 LCL 擴散 3:1 離心 LCL+細胞 2:1 3:1 細胞 內吞 若Liposome黏附於細胞表面,擴散傳播較易發生。 若Liposome連接於細胞受體上,內吞及擴散傳播發生比率接近。
加入過量RGD對細胞結合的影響 = αvβ3 細胞受體 加入過量RGD證實Liposome主要是由RGD與αvβ3受體之作用結合 =RGD-LCL =RGD IL-1β細胞 IL-1β細胞 RGD-LCL RGD-LCL+ FreeRGD
結論 • RGD-LCL對腫瘤血管細胞之結合,主要是由 RGD對αvβ3細胞受體作用而結合。 • RGD-LCL相對LCL來說,對腫瘤血管細胞有高度 選擇性,可以減少對正常細胞的傷害並提高治療 效率。 • RGD-LCL包覆藥物濃度最高可以達到2.99 mg/ • ml,而成本效益比最佳的RGD-LCL藥物濃度為 • 1.55mg/ml,可因應不同情況來選擇藥物濃度。
旋轉蒸發儀 持續旋轉使脂質形成均勻薄膜 接真空幫浦 收集溶劑 恆溫水槽
微孔擠壓機 加入Liposome懸浮溶液 通入氮氣給予壓力 通過小孔徑的PC(polycarbonate)膜過濾 膜的孔徑分別為0.8、0.4、0.2、0.1μm 擠壓後的Liposome溶液流出
Liposome的合成 溶於非極性溶劑 溶於含有藥物的極性溶液並給予能量(震盪、超音波等等…) 用旋轉蒸發儀將溶劑蒸發,使其在圓底燒瓶上形成均勻的脂質膜。
Liposome的藥物傳播 Liposome的藥物傳播藉內吞作用以及擴散作用來傳送到細胞內部。 擴散作用(diffusion) 內吞作用(Uptake)