Polimeri Micelari

Imbunătățirea adsorbției, a distribuției, a metabolizării și a eliminării unui medicament (ADME) este un pas critic în crearea de medicamente mai eficiente. Incă din 1906, Paul Ehrlich a propus modificarea distribuției medicamentelor în organism prin legarea medicamentelor toxice la anticorpi, care au afinitate mare pentru celulele canceroase antigene specifice, cu scopul de a îmbunătăți atât eficiența terapeutică a medicamentului pentru cancer cât și cu scopul scăderii toxicității lui.1 Din acel moment, a devenit clar faptul că pentru a îmbunătăți ADME pot fi modificate grupări atomice ale structurilor medicamentoase. Dar modificările multor medicamente destinate sporirii activității farmacologice au, adesea, efecte negative asupra proprietăților lor ADME. De exemplu, potența și specificitatea medicamentelor poate fi îmbunătățită prin adăugarea de grupări hidrofobe, care determină descreșterea solubilității în apă a compușilor și creșterea probabilității de agregare a medicamentelor, ceea ce duce la absorbție slabă și biodisponibilitate în timpul administrării orale sau biodisponibilitatea sistemică scăzută, toxicitate locală ridicată și, posibil, embolism pulmonar în timpul administrării intravenoase.2,3

Deși au existat dificultăți considerabile pentru îmbunătățirea unor medicamente existente prin modificări chimice structurale, problema a devenit și mai evidentă odată cu dezvoltarea tehnicilor de descoperire de medicamente. De multe ori, substanțele nou sintetizate nu reușesc să ajungă medicamente din cauza biodisponibilității slabe, a metabolismului și / sau efectelor secundare nedorite, care împreună micșorează indicele terapeutic al moleculelor.4 În plus, o nouă generație de produse biofarmaceutice și agenți de terapie genică sunt bazați pe biomacromolecule cum ar fi ADN și proteine. Utilizarea acestor medicamente derivate prin biotehnologie este complet dependentă de livrarea eficientă la locul acțiunii în organism. Prin urmare, cercetarea științifică a medicamentului este esențială în obținerea de molecule noi și poate îmbunătăți, în mod semnificativ, terapii medicamentoase existente.

Medicamentele bazate de polimeri și sisteme de livrare de droguri au apărut în anii 1990 ca o strategie terapeutică promițătoare pentru tratarea anumitor boli umane devastatoare. 5,6 Un număr de polimeri sunt în prezent pe piață sau în curs de evaluare clinică pentru tratarea cancerului și a altor boli. Cele mai multe dintre ele sunt molecule medicamentoase cu greutate moleculară mică sau proteine terapeutice care sunt legate chimic la polimeri solubili în apă pentru creșterea solubilității medicamentului, stabilizarea lui sau pentru creșterea eficienței în țintirea tumorii.

Recent, ca urmare a dezvoltării rapide a nanotehnologiei, a apărut o nouă generație de polimeri terapeutici aflați la scară nanometrică care sunt utilizați ca materiale și dispozitive pentru livrarea de medicamente la locul acțiunii și în imagistica medicală.7-12 Aceste materiale includ polimeri micelari, complexe polimer-ADN, lipozomi și alte materiale nanostructurate pentru uz medical, care sunt denumite colectiv nanomedicamente. Comparativ cu prima generație terapeutică de polimeri, noile generați de nanomedicamente sunt mult mai avansate. Ele sunt medicamente de dimensiuni mici sau agenți biofarmaceutici prinși ca într-o capcană într-un material și proiectați astfel încât să elibereze agentul medicamentos la locul țintă. Multe nanomedicamente sunt construite folosind principiile de auto-asamblare, cum ar fi formarea spontană a micelelor sau complexelor formate prin interacțiuni moleculare.

Polimerii micelari sunt un exemplu important al noii generații de nanomedicamente, fiind printre cele mai avansate sisteme utilizate în aplicații clinice, în diagnosticarea și tratamentul bolilor umane.

2.2. Structurile polimerilor micelari

2.2.1. Micelele auto-asamblate

Micelele auto-asamblate sunt create de polimeri amfifilici care formează în mod spontan agregate de dimensiuni nanometrice atunci când lanțurile polimerice individuale (unimeri) se dizolvă direct în soluție apoasă (metoda de dizolvare) 13, având o concentrație prag denumită concentrație critică micelară (CCM) și o temperatură corespunzătoare (temperatură critică micelară, TCM) (Figura 5.1). Polimerii amfifilici cu solubilitate foarte redusă în apă pot fi alternativ dizolvateți într-un solvent organic volatil, apoi dializați împotriva unui mediu apos (metoda dializă). 14

Figura 5.1. Copolimeri micelari auto-asamblați.

Copolimerii amfifilici di-bloc (hidrofil-hidrofob) sau tri-bloc (hidrofil-hidrofob-hidrofil) sunt frecvent folosiți pentru prepararea micelelor polimerice auto-asamblate utilizate pentru livrarea de medicamente la locul acțiunii. 9,15-19

In scopul administrării medicamentelor, unimerii individuali sunt proiectați să fie biodegradabili 20, 21 și să aibă o masă moleculară suficient de mică (< 40 kDa) pentru a putea fi eliminați pe cale renală și pentru a evita acumularea polimerului în interiorul organismului, lucru care poate duce la toxicitate.22 Cei mai dezvoltați biocopolimeri amfifilici asamblați în micele sferice cu diametrul de aproximativ 10-80 nm 23, care constau dintr-un miez hidrofob utilizat pentru prinderea medicamentului și un înveliș hidrofil care acționează ca o barieră fizic (sterică), formează agregate micelare în soluție și sunt folosiți pentru legarea de proteine (Figura 5.2).

Figura 5.2. Structurile micelelor polimerice23.

Cele mai utilizate învelișuri hidrofilice (blocuri) sunt excipienți aprobați de tipul polietilenglicolului (PEG) sau polietilenoxidului (PEO). 24 Cei doi compuși (PEG și PEO) constau din aceeași unitate monomerică repetitivă CH2-CH2-O și pot avea diferite grupe terminale în funcție de procedura de sinteză, adică grupare hidroxil HO-(CH2-CH2-O)n-H; grupare metoxi CH3O-(CH2-CH2-O)nH etc. Blocuri PEG / PEO variază, de obicei, între 1 și 15 kDa.16,24

In plus, blocul PEG este extrem de solubil și are un volum exclus de dimensiuni mari. Acest lucru îl face potrivit, în special, pentru interacțiunile intramicelare și pentru agregarea micelară ulterioare. PEG blochează, de asemenea, proteinele de suprafață celulară și manifestă interacțiuni care scad considerabil absorbția nanoparticulelor de către sistemul reticuloendotelial și, în consecință, determină creșterea timpul de înjumătățire plasmatic al polimerului micelar.25 Gradul de protecție sterică al învelișului hidrofil este funcție de densitatea și de lungimea blocului hidrofil PEG.25

Spre deosebire de aceste două învelișuri hidrofile, au fost dezvoltate diferite tipuri de blocuri hidrofobe.16 Exemplele includ copolimerii di-bloc: poli(L-aminoacizi), poliesteri biodegradabili, care includ poli(acid glicolic), poli(D-acid lactic), poli(acid L-lactic), copolimeri de lactidă / glicolidă și poli(ε-caprolactonă), respectiv acizi grași fosfolipide 26 și copolimerii tri-bloc: oxid de polipropilenă (în poloxameri).9 Alegerea învelișului hidrofob este, în mare parte, dictată de compatibilitatea dintre medicamente și miezul hidrofob și de stabilitatea cinetică de micelizare.

Auto-asamblarea copolimerilor amfifilici este un proces termodinamic și, prin urmare, un proces reversibil, care este condus din punct de vedere entropic de eliberarea de apă porvocată de blocuri hidrofobe și stabilizată sau destabilizată de interacțiunile solventului cu învelișul hidrofil. Ca urmare, potențialul structural al copolimerului amfifilic de a forma micele este determinat de raportul de masă între partea hidrofilă și partea hidrofobă a blocurilor, care afectează formarea ulterioară a agregatelor.14 Dacă masa blocului hidrofil este prea mare, copolimerii există în soluție apoasă ca unimeri, iar în cazul în care masa blocului hidrofob este prea mare unimerii formează agregate non-micelare.27 Dacă masa blocului hidrofil este egală sau ușor mai mare decât masa blocului hidrofob, atunci sunt formate convențional miezuri micelare.

Un element important de care trebuie să se țină cont pentru livrarea de medicamente este termodinamica relativă (potențialul de dezasamblare) și cinetica (rata de dezasamblare) stabilității complexelor micelare polimerice după injectarea intravenoasă și diluarea ulterioară în compartmentul vascular.28 Aceasta se datorează faptului că micelele polimerice trebuie să fie suficient de stabile pentru a evita eliberarea explozivă de medicamente la administrarea sistemică și să rămână ca nanoparticule un timp suficient de lung pentru a se acumula în concentrații suficiente la locul țintă.

Stabilitatea termodinamică relativă a miceeii polimerice (care este invers proporțională cu CCM) este controlată, în principal, de lungimea blocului hidrofob.13 O creștere a lungimii blocului hidrofob determină scăderea semnificativă a CCM a unimerului (crește stabilitatea termodinamică a polimerului micelar), în timp ce o creștere blocului hidrofil determină creșterea ușoară a CCM (scade stabilitatea termodinamică a micelei polimerice).14

CCM este concentrația unimerului sub care micelele polimerice încep să se desfacă, iar stabilitatea cinetică determină rata la care începe acest proces. Multe micele de copolimer di-bloc posedă o bună stabilitate cinetică și se disociază lent în unimeri după diluția extremă. 29 Astfel, deși micelele polimerice sunt diluate cu mult sub concentrațiile critice micelare tipice (10-6-10-7 M), după injectarea intravenoasă, stabilitatea lor cinetică relativă le poate face încă potrivite pentru livrare de medicamente. Stabilitatea cinetică depinde de mulți factori, inclusiv de dimensiunile blocului hidrofob, de raportul masic dintre blocurile hidrofile și cele hidrofobe și de starea fizică a miezului micelar.14 Incorporarea de medicamente hidrofobe poate, de asemenea, spori și mai mult stabilitatea micelelor.

2.2.2. Micele unimoleculare

Micelele unimoleculare sunt topologic similare cu micele auto-asamblate, dar constau din molecule polimerice unice, cu lanțuri amfifilice legate covalent. De exemplu, copolimerii cu arhitecturi dendritice, în funcție de structura și compoziția lor, pot fi agregate în micele multimoleculare30-32 sau există ca micele unimoleculare.30 Dendrimerii sunt utilizați pe scară largă ca blocuri de construcție pentru pregătirea micelelor unimoleculare, deoarece acestea sunt înalt ramificate, au forma globulară bine definită și suprafață funcțională controlată.34-40 De exemplu, micelele unimoleculare au fost preparate prin cuplarea miezurilor mari dendritice din generații diferite cu legături PEO.40,41

Miezurile dendritice pot prinde diverse molecule de medicament. Cu toate acestea, din cauza limitărilor structurale implicate în sinteza dendrimerilor generatori mai mari și a structurii lor relativ compacte, capacitatea de prindere a acetor micele este limitată. Din acest motiv, pentru creșterea capacității miezului, înainte de atașarea catenelor PEO, dendrimerul poate fi legat de blocuri hidrofobe. De exemplu, Wang și colab. au sintetizat recent un polimer amfifilic sub formă de stea cu 16 brațe, cu un miez dendrimeric poliamidoaminic.42 Aceste micele unimoleculare au putut încapsula un medicament hidrofob, etoposid.

Copolimerii multibrațe sub formă de stea reprezintă un alt tip de micele unimoleculare.42-46 Polimerii stea sunt, în general, sintetizați prin metoda primul-braț sau primul-miez. In metoda primul-braț, sunt sintetizate macromolecule liniare monofuncționale care apoi sunt reticulate prin adăugarea unui agent terminal multifuncțional care leagă un număr precis de brațe la un centru.45 In schimb, în metoda primul-miez, lanțurile de polimer sunt cultivate de un inițiator multifuncțional.43,44,46,48 Una dintre primele micele unimoleculare folosite pentru livrarea de medicamente a fost un polimer stea cu trei brațe compus din acid mucic substituit cu acizi grași, introdus într-un bloc cu interior lipofil și exterior hidrofil format din PEO.44 Acest polimer a fost direct dispersat în soluții apoase și s-au format micele unimoleculare. Dimensiunea și capacitatea de solubilizare a micelelor a fost variată prin modificarea raportului dintre fragmentele hidrofile și lipofile.

2.2.3. Micele reticulare

Structura micelelor multimoleculare poate fi consolidată prin formarea de legături încrucișate între lanțurile de polimer. Aceste micele reticulate care rezultă sunt, în esență, molecule unice de dimensiuni la scara nanometrică, care sunt stabile la diluare și la variații de mediu (de exemplu, modificări ale pH-ului, tăria ionică, solvenți etc.).

Există mai multe metode de stabilizare a micelelor polimerice reticulare, umblând în zona miezului49-53 sau de-a lungul învelișului.54-56 În aceste cazuri, micelele reticulare au dimensiuni mici, sunt stabile la diluare și au o mare capacitate de legare a medicamentelor.

Recent, a fost preparat un nou tip de micele polimerice cu miezuri ionice reticulate, folosind ca model complecși ionomeri.57 Fabricarea acestor micele implică condensarea copolimerilor di-bloc PEO-poli(metacrilat de sodiu) cu cationi metalici divalenți în micele sferice. Nucleul micelare a fost, în continuare, reticulat chimic și cationii au fost îndepărtați prin dializă. Micelele rezultate reprezintă nanosfere hidrofile de formă miez-înveliș. Miezul cuprinde o rețea de polianioni reticulați și poate îngloba agenți terapeutici și de diagnostic încărcați cu sarcină opusă, în timp ce învelișul hidrofil format din PEO determină o solubilitate crescută micelei. Mai mult, aceste micele manifestă comportamentul de hidrogel datorită efectului dat de miezul ionic reticulat. Un astfel de comportament este esențial pentru proiectarea de purtători de medicamente cu caracteristici de încărcare și eliberare controlată.

2.3. Incărcarea și lansarea medicamentului

În general, există trei metode principale de încărcare a medicamentelor în miezurile micelei polimerice: 1) prin conjugarea chimică, 2) prin imobilizarea fizică sau solubilizare și 3) prin complexarea poliionică (de exemplu, legare ionică).

2.3.1. Conjugarea chimică

Incorporarea medicamentului în micela polimerică prin conjugare chimică a fost propusă pentru prima dată de grupul de cercetători58 condus de Ringsdorf în 1984. Conform acestei abordări, un medicament este legat chimic de blocul de bază al copolimerului printr-o legătură sensibilă la pH, legătură care poate fi desfăcută pentru a elibera medicamentul în forma sa activă în cadrul unei celule.59,60 Complexul polimer-medicament format acționează ca un promedicament care se auto-asamblează într-o structură miez-înveliș.

Alegerea corespunzătoare a conjugării depinde de aplicații specifice ale complexului.

Natura legăturii polimer-medicament și stabilitatea conjugatului format pot fi controlate pentru a influența viteza de eliberare a medicamentului și, prin urmare, eficacitatea promedicamentului.61-63 De exemplu, lucrările recente ale grupului condus de Kataoka analizează micele polimerice sensibile ale complexului PEO-poli(aspartat hidrazondoxorubicină), în care doxorubicina a fost conjugată la segmentele hidrofobe ale acidului aspartat hidrazonă. Complexul rezultat este stabil la pH extracelular, dar se degradează și eliberează medicamentul la pH acid.63,64 Reglarea compoziției copolimerului și a concentrației de doxorubicină conjugată a condus la o eficacitate îmbunătățită, după cum reiese din eliminarea completă a tumorilor solide implantate în micele.66 Mai târziu, s-a demonstrat că doxorubicina încapsulată fizic în interiorul miezului micelar a fost responsabilă pentru activitatea antitumorală.

2.3.2. Atracție fizică

Încorporarea fizică sau solubilizarea medicamentelor în micele de tip copolimer este preferată, în special, pentru molecule de medicament hidrofobe. Într-adevăr, mulți polimeri și molecule de medicament nu conțin grupări funcționale reactive pentru conjugare chimice și, prin urmare, formează micele polimer-medicament prin atracție fizică. O varietate de medicamente pot fi încorporate fizic în miezul micelelor. În plus, pot fi proiectate caracteristicile moleculare (greutate moleculară, compoziție, prezența grupărilor funcționale pentru direcționare activă) în cadrul unei serii copolimer omoloage pentru a optimiza performanța unui medicament în privința distribuirii lui la organul țintă.9,14 Acest concept a fost introdus grupul coordonat de V. Kabanov la sfârșitul anilor ’80 și a fost inițial numit "microcontainer micelar", 68 dar acum este cunoscut sub denumirea de "nanocontainer micelar".9,10 Haloperidolul a fost încapsulat în micele-bloc de Pluronic,68 micelele au fost direcționate către creier cu ajutorul anticorpilor specifici și a fost observată o îmbunătățire a activității neuroleptice a medicamentelor solubilizate.

Pentru imobilizarea fizică a medicamentului în micele pot fi utilizate diferite metode de încărcare incluzând, în afara dializei,69-72 ulei în apă de emulsionare, 69 dizolvarea directă42,73,74 sau tehnica evaporării solventului.75,76 In funcție de metodă, solubilizarea medicamentului poate să aibă loc în timpul sau după asamblarea micelelor. Capacitatea de încărcare a micelelor polimere, care este frecvent exprimată în termeni de coeficient de partiție apă/micele, este influențată de mai mulți factori, inclusiv de structura de bloc, de caracteristicile moleculare ale copolimerului, cum ar fi compoziția, greutatea moleculară și de temperatura soluției.13

Multe studii indică faptul că, cel mai important factor legat de capacitatea de solubilizare a medicamentului în micela polimerică, este compatibilitatea între medicament și blocul de formare a miezului.9,14,77-80 Din acest motiv, alegerea blocului este cel mai critic lucru. Un parametru care poate fi folosit pentru a evalua compatibilitatea dintre polimer și medicament este parametrul de interacțiune Flory-Huggins, χsp, definită ca χsp = (δs – δP)2Vs / kT, unde δs și δP reprezintă parametrii de solubilitate Scatchard-Hildebrand, iar Vs este volumul molecular al solubilizatului. Acesta a fost folosit cu succes ca un parametru de corelație pentru solubilizarea hidrocarburilor alifatice și aromatice în micele-bloc.80,81 Recent, Allen82 a demonstrat elegant cum calcularea și compararea parametrilor de solubilitate parțiale ale polimerilor și medicamentelor ar putea fi utilizate ca un mijloc sigur de prezicere a compatibilității dintre polimer și medicament, lucru foarte important în dezvoltarea formulării medicamentelor. Micelele polimerice care posedă blocuri de formare de bază se preconizează a fi compatibile cu medicamentul de interes (Ellipticine) și ele au fost capabile să crească solubilitatea medicamentului până la de 30.000 de ori, comparativ cu solubilitatea la saturație în apă.82 Gradul de compatibilitate între medicament și blocul de formare a miezului a fost demonstrat, de asemenea, că influențează rata de eliberare a medicamentului din micele; atunci când mediul din zona activă a micelei devine compatibil cu medicamentul, are loc o scădere considerabilă a ratei de eliberare a medicamentului.

Pentru un anumit medicament, gradul de încorporare este o funcție de factori care controlează, de asemenea, dimensiunea micelelor și / sau numărul de agregare. Astfel de factori includ raportul de hidrofobicitate pentru lungimea blocului hidrofil și greutatea moleculară a copolimerului. De exemplu, capacitatea de încărcare a micelei Pluronic crește cu creșterea lungimii blocului hidrofob. Acest efect este atribuit scăderii concentrației critice micelare și, prin urmare, creșterii numărului de molecule agregate și dimensiunii miezului micelelor. De asemenea, dar într-o măsură mai mică, lungimea blocului hidrofil influențează gradul de solubilizare: creșterea procentuală a copolimerului PEO în blocul Pluronic are ca rezultat o scădere a capacității de încărcare a micelelor.80,83-85 Prin urmare, cantitatea totală de medicament încărcată poate fi reglată în funcție de caracteristicile micelare clare, așa cum a fost demonstrat de către Nagaradjan83 și de către Kozlov.85 Mai multe studii indică faptul că atât concentrația de copolimer, precum și raportul medicament – polimer de încărcare au efecte complexe asupra capacității de încărcare a micelelor polimerice.79,84,86 In general, lanțuri polimerice mai mari oferă mai multe situsuri de absorbție. Ca rezultat, solubilizarea crește cu concentrația de polimer.82

Nivelul maxim de încărcare este în mare parte influențat de interacțiunea dintre solubilizat și blocul de formare a miezului, interacțiunile mai puternice permit saturarea la concentrații mai mici de polimer. Acest lucru a fost, de asemenea, demonstrat în studiile lui Hurter și Hatton84,86: capacitatea de încărcare a micelelor formate din copolimeri cu conținut hidrofob ridicat este independentă de concentrația polimerului. În plus, localizarea moleculelor încorporate în cadrul micelelor polimerice determină gradul de solubilizare și rata eliberării medicamentului.87,88 S-a constatat că, compușii mai solubili sunt localizați la interfața miez – înveliș sau chiar în carcasa interioară, în timp ce moleculele mai hidrofobe au tendința de a se solubiliza în miezul micelei.85,87,88 Rata de eliberare a medicamentului localizat în învețiș sau la interfațaă pare a ține cont de „eliberarea prin distrugerea micelei”.87 În general, pentru medicamentele încorporate fizic în micele polimerice, eliberarea este controlată de viteza de difuzie a medicamentului din miezul micelar, de stabilitatea micelelor și de rata de biodegradare a copolimerului. În cazul în care micela este stabilă și rata de biodegradare a polimerului este lentă, rata de difuzie a medicamentului va fi determinată în principal de factorii următori: compatibilitatea între medicament și miezul blocului de copolimer, 69,82 cantitatea de medicamente încărcate, volumul molecular de medicamente și lungimea blocului.89

În plus, starea fizică a miezului micelei și medicamentul au o
influență mare asupra caracteristicilor de eliberare.87

2.3.3. Complexare polionică

Agenții terapeutici pot fi încorporați în copolimeri micelari prin interacțiuni electrostatice cu un segment ionic cu sarcină opusă conținut blocul de copolimer. De când a fost propusă, în mod independent, de către Kabanov și Kataoka în 1995,90,91 această abordare este utilizată și astăzi pe scară largă pentru integrarea diferiților acizi polinucleici în complexe bloc ionomere pentru dezvoltarea de sisteme de livrare de gene non-virale. Lungimea blocului ionic, densitatea de sarcină și tăria ionică a soluției afectează formarea complecșii stabili și, prin urmare, controlează cantitatea de medicament care poate fi încorporată în micele.8,92 pH-ul micelei bloc ionomere oferă o oportunitate unică de a controla eliberarea agentului terapeutic activ.15,63,93-96

In literatura de specialitate pot fi găsite multe evaluări complete care se concentrează pe micele bloc ionomere ca sisteme de livrare de droguri și de gene.8,92 În plus, aspecte fizico-chimice ale complecșilor de ADN cu copolimeri cationici au fost recent revizuite.97 Un exemplu tipic este formarea complexului metalic al copolimer ionic PEO-poli(acid L-aspartic), care a fost analizat pentru a prepara micele polimerice care încorporează cis-diclorodiaminoplatinum (II) (CDDP), 98,99 un agent chimioterapeutic potent utilizat pe scară largă în tratamentul unei varietăți de tumori solide: testicular, ovarian, de cap, gât și plămân.100,101 Micelele CDDP încărcate au avut o dimensiune de aproximativ 20 nm. Aceste micele prezintă stabilitate remarcabilă la diluare în apă distilată, în timp ce în ser fiziologic s-a observat eliberarea complexului regenerat peste 50 ore. Rata de eliberare a fost invers corelată cu lungimea catenei de segmente poli(acid L-aspartic) în blocul copolimer. Recent, micelele CDDP încărcate au fost preparate din nou, folosind un alt copolimer bloc, PEO-poli(acid glutamic), pentru a îmbunătăți și optimiza stabilitatea micelară, precum și o eliberare ușoară a medicamentului.103 Incărcarea medicamentului în micele a fost la fel de mare (39%), iar aceste micele au lansat platina în ser fiziologic la 37oC într-un timp mai mare de 150 h, fără explozia inițială a medicamentului.

Principiul de complexare polionică poate fi, de asemenea, utilizat pentru a proiecta noi fotosensibilizatori pentru terapia fotodinamică a cancerului. Grupul condus de Kataoka a raportat formarea de micele ca rezultat al amestecării între dendrimerul porfirinic și blocul ionomeric, bazat pe asamblare electrostatică104 sau pe combinarea electrostatică prin interacții de hidrogen.95,105 Micelele au fost stabile în condiții fiziologice și au eliberat dendrimerul prins în mediu acid. În general, eficacitatea fotodinamică a porfirinele dendrimer a fost îmbunătățită foarte mult prin includerea în micele. Acest proces a condus, însă, la creșterea cu mai mult de două ordine de mărime a citotoxicității comparativ cu cea a porfirinele dendrimer libere.

În plus, complexarea polionică a fost utilizată pentru a imobiliza enzime încărcate, cum ar fi tripsina, 107 care au fost încorporate în miezul micelelor polionice după amestecarea cu copolimerul bloc ionic încărcat cu sarcină opusă. Un accesoriu remarcabil al activității enzimatice a fost observată în miezul micelelor. Aceste caracteristici unice ale micelelor polionice sunt relevante pentru utilizarea lor ca nanoreactoare inteligente în diverse domenii medicale și de inginerie biologică.

O clasă specială de complexe polionice a fost sintetizată prin reacția ionomerilor bloc cu tensioactivi cu sarcină opusă având ca rezultat formarea nanomaterialelor care răspund de mediu, care diferă în dimensiuni și morfologii.109-113 Aceste materiale conțin un miez hidrofob format din agenți tensioactivi cu catene laterale și un înveliș hidrofil format, de exemplu, din lanțuri PEO ale ionomerul bloc. Aceste complexe bloc ionomere pot încorpora medicamente surfactant, cum ar fi acidul retinoic, precum și alte medicamente prin solubilizarea în medii hidrofobe formate din molecule de surfactant.114 Ele depind de schimbările de pH, de concentrația de sare, de natura chimică a contraionilor cu masă moleculară mică, precum și de temperatură și pot fi reglate fin pentru a răspunde la schimbările de mediu care apar într-o gamă foarte largă de condiții care s-ar putea realiza în timpul livrării agentului terapeutic.94,115 Simplitatea de pregătire și varietatea largă de componente disponibile de surfactant, care pot conduce cu ușurință la micele polimerice cu o gamă foarte largă de proprietăți fac acest tip de materiale extrem de promițătoare pentru dezvoltarea de vehicule de livrare de modalități de diagnostic și agenți terapeutici.

2.4. Farmacocinetică și biodistribuție

Încorporarea unui medicament cu masă moleculară mică în micele polimerice modifică drastic farmacocinetică și biodistribuția de droguri în organism, care este esențială pentru acțiunea medicamentoasă. Medicamentele cu masă moleculară mică, după administrarea în organism, ajung rapid la diferite țesuturi care le afectează și apoi sunt eliminate rapid din organism, prin intermediul clearance-ului renal, avțnd de multe ori doar un efect toxic asupra organismului.116 In plus, multe medicamente afișează stabilitate scăzută și sunt degradate în organism, formând adesea metaboliți toxici. Un exemplu este doxorubicinolul, un metabolit major al doxorubicinei, care are toxicitate cardiacă.117

Aceste impedimente în calea utilizării terapeutice a medicamentelor cu masă moleculară mică pot fi atenuate prin încapsularea lor în micele polimerice. În micele, moleculele de medicament sunt protejate împotriva degradării enzimatice. Farmacocinetica și biodistribuția medicamentelor încorporate în micele sunt determinate, în principal, de proprietățile de suprafață, de dimensiunea și stabilitatea micelelor și mai puțin afectate de proprietățile medicamentului încărcat în micelă. Proprietățile de suprafață ale micelelor sunt determinate de învelișul micelelor. Invelișul format din PEO previne interactiunile cu proteine ​​și celule serice, care contribuie la circulația prelungită a micelelor în organism.16 Din punctul de vedere al dimensiunii, micelele polimerice pentru livrarea sistemică de medicamente pot acoperi o gamă largă de dimensiuni. Se folosesc micele suficient de mari, cu diametru mai mare de 10 nm, care împiedică ieșirea medicamentelor la țesuturile nepotrivite și previne excreția renală glomerulară. Pe de altă parte, micelele nu trebuie să fie prea mari ca mărime, de obicei, să nu depășească 100 nm.

Degradarea micelelor conduce la formarea de unimeri, acesta putând fi un traseu principal pentru îndepărtarea materialului polimeric din organism. Masa moleculară a unimerilor majorității copolimerilor bloc este sub limita excreției renale, adică mai puțin de circa 20 la 40 kDa22,120,121, în timp ce masa moleculară a micelelor care conțin, de obicei, mai multe zeci sau chiar sute de molecule de unimer, este deasupra acestei limite. Astfel, unimerii sunt suficient de mici și pot fi îndepărtați prin secreție renală, în timp ce micelele nu pot fi eliminate astfel.

Un studiu recent realizat de Batrakova a determinat parametrii farmacocinetici ai un copolimer bloc amfifilic Pluronic P85 și a furnizat, prima dovada că, comportamentul farmacocinetic al unui copolimer bloc poate fi funcție de starea sa de agregare.119 Mai exact, formarea micelelor a determinat creșterea timpul de înjumătățire al copolimerului bloc în plasmă și scăderea gradului de utilizare a copolimerului bloc din ficat. Cu toate acestea, nu a avut nici un efect asupra clearance-ul total, indicând faptul că eliminarea lui a fost controlată de către transportul tubular renal de unimeri, dar nu de rata de micele supuse dezintegrării. În plus, valorile clearance-ul au sugerat că o parte semnificativă a copolimerului bloc a fost resorbit înapoi în sânge, probabil, prin membranele tubulare ale rinichilor.

Degradarea chimică a micelelor polimerice, urmată de excreție renală a produselor de degradare cu mase moleculare relativ scăzute, poate fi un alt traseu pentru îndepărtarea materialului polimeric din organism. Acest traseu ar putea fi deosebit de important în cazul micelelor reticulate sau unimoleculare, micele compuse din molecule de polimer foarte hidrofobe, care se pot lega de membranele biologice mult timp și de alte componente celulare foarte puternic.

Livrarea de medicamente chimioterapice pentru tratarea tumorilor este unul dintre cele mai avansate domenii de cercetare folosind micele polimerice. Una dintre abordările explorate pentru a spori livrarea de medicamente încărcate în micele polimerice la situs-urile tumorii este direcționarea pasivă. Ea implică îmbunătățirea permeabilității și efectului de retenție.122,123 și se bazează pe faptul că tumorile solide afișează o densitate vasculară crescută și permeabilitate de asemenea mărită cauzate de angiogeneza, afectarea recuperării limfatice și lipsa unui strat al musculaturii netede în vasele tumorale solide. Ca rezultat, medicamentele micelare pot pătrunde și acționa în situs-urile leziunilor tumorale. În același timp, pătrunderea medicamentelor micelare în țesuturile normale este scăzută în comparație cu moleculele mici de medicament.

Dintre organele normale, splina și ficatul pot acumula medicamente polimer, dar medicamentele sunt eventual eliminate prin sistemul limfatic. Creșterea timpul de circulație a medicamentelor micelare ar spori și mai mult expunerea tumorilor la aceste medicamente, comparativ cu medicamentele cu masă moleculară mică. 124-126

Biodistribuția modificată de un agent antineoplazic a fost demonstrată pentru CDDP încapsulat în micele polionice cu copolimeri formați din PEO-poli(acid glutamic).103 Medicamentul CDDP este distribuit rapid la fiecare organ, nivelurile de vârf fiind la aproximativ o oră după administrare intravenoasă. În contrast, în cazul micelelor CDDP încorporate, nivelul medicamentului în ficat, splină și tumoră a continuat să crească până la cel puțin 24 de ore de la injectare. În consecință, micela CDDP încorporată prezintă acumulare de 4 sau chiar 20 de ori mai mare în ficat, splină și tumora decât compusul CDDP liber. Totodată încapsularea CDDP în micele a determinat scăderea semnificativă a acumulării medicamentului în rinichi, în special în timpul primei ore de după administrare. Aceasta înseamnă că a avut loc scăderea nefrotoxicității severe observate la medicamentul liber, care este excretat prin filtrare glomerulară și afectează astfel organismul.127

Rezultate promițătoare au fost de asemenea demonstrată pentru doxorubicină încorporată în micele formate din acid stiren maleic.128 In acest caz, ca urmare a blocării medicamentului în micele, medicamentul a fost redirecționat de la inimă la tumoră, iar cardiotoxicitatea doxorubicinei a fost diminuată. Hemoleucograma completă și histologia cardiacă pentru medicamentele micelare nu au arătat nici efect advers grav pentru doze administrate intravenos de până la 100 mg doxorubicină / kg corp. Rezultate similare au fost raportate pentru doxorubicina încorporată în micele mixte formate din copolimeri PEO-poli(L-histidină) și PEO-poli(acid L-lactic).129 Creșterea, în continuare, a eficienței medicamentului în livrarea la situsul activ al tumorii a fost realizată prin modificarea suprafeței micelelor cu moleculele de acid folic. Nivelurile de doxorubicină acumulate observate folosind micele modificate au fost de 20 ori mai mari decât acestea pentru doxorubicina simplă și de 3 ori mai mare decât acestea pentru micelele nemodificate.

Prima formulare micelară de doxorubicină folosită pentru a ajunge la etapa de evaluare clinică a fost compusă din copolimer tribloc PEO-poli(oxid de propilenă)-PEO.130 Analiza farmacocinetică și de biodistribuție de doxorubicină încorporată în micele mixte de Pluronic a demonstrat acumularea mai eficientă a medicamentului micelar în tumori, comparativ cu medicamentul liber.130

O vizualizare clară a livrării de medicamente la situs-ul tumorii a fost demonstrat pentru doxorubicină încorporată covalent în micele polimerice de PEO-poli(aspartat hidrazonă doxorubicină).64 Selectivitatea de livrare a medicamentului pentru tumoră, comparativ cu inima și rinichii au fost majorate cu 6 și 5 nivele. Acest lucru poate conduce la reducerea efectelor secundare ale doxorubicinei, cum sunt cardiotoxicitatea și nefrotoxicitatea. Mai mult decât atât, doxorubicina micelară a arătat absorbție relativ scăzută în ficat și splină, în ciuda timpului de staționare foarte mare în sânge.

Biodistribuția paclitaxelului încorporat în micele polimerice biodegradabile formate din copolimerul monometoxi-PEO-poli(D, L-lactidă), Genexol-PM, a fost comparat cu formularea medicamentului în Cremofor EL.131 Creșteri de două până la trei ori ale concentrațiilor de medicament au fost înregistrate în cele mai multe țesuturi, inclusiv ficat, splină, rinichi, plămâni, inimă și tumoră după administrarea intravenoasă de Genexol-PM, comparativ cu paclitaxel liber. Cu toate acestea, toxicitatea după doze acute de Genexol-PM a fost de aproximativ 25 ori mai mică decât cea a formulării de medicament convențională, care pare a se datora utilizării de Cremofor EL și etanolului deshidratat care sunt toxice.

De remarcat că o mai mare acumulare în tumoră a medicamentului a fost observată pentru micelele ce conțin cele mai lungi lanțuri PEO, care au înregistrat și cel mai lung timp de circulație în sânge. S-a demonstrat că paclitaxelul livrat de micelele simple în spațiul interstițial al tumorii a fost în cele din urmă eliminat după degradarea micelară treptată. In plus, micelele încărcate ale paclitaxelului au fost internalizate de către celulele canceroase, lucru care a dus la creșterea reținerii medicamentului în interiorul tumorii.132

Rezultate neașteptate au fost găsite folosind micele polimerice sensibile la pH de N-izopropilacrilamidă și copolimeri ai acidului metacrilic cu o terminală alchilată cu octadecil.133 Asimilarea sporită a acestor micele polimerice de către celulele sistemului fagocitar mononuclear ar putea fi datorată agregării micelei în sânge și emboliei în capilare. Astfel, s-a încercat reducerea absorbției micelelor în sistemul fagocitar mononuclear prin încorporarea monomerilor solubili în apă, N-vinil-2-pirolidonă în structura copolimerului.134 Formularea modificată afișează aceleași niveluri de acumulare tumorală și activitate antitumorală puțin mai mare decât formularea simplă.

Acest lucru este un exemplu de ajustare corespunzătoare a structurii micelei polimerice și a folosirii copolimerilor bloc ce produc un înveliș de protecție hidrofil, pentru a facilita pătrunderea micelelor polimerice în sistemul fagocitar mononuclear.

2.5. Aplicații ale polimerilor micelari la livrarea de medicamente la situsul activ

al receptorului

Studiile privind aplicarea micelelor polimerice în livrarea de medicamente s-au concentrat în mare parte pe următoarele domenii: 1) livrarea de agenți anticancerigeni pentru tratarea tumorilor; 2) livrarea de medicamente la creier pentru tratarea bolilor neurodegenerative; 3) livrarea de medicamente antifungice; 4) livrarea de agenți de imagistică pentru aplicații de diagnosticare și 5) livrarea de polinucleotide terapeutice.

2.5.1. Chimioterapia cancerului

Pentru a spori chimioterapia tumorilor folosind micele polimerice au fost făcute patru abordări majore: 1) direcționarea pasivă a micelelor polimerice spre tumori; 2) direcționarea micelelor polimerice la antigene specifice localizate la suprafața celulelor tumorale; 3) eliberarea sporită a medicamentului la situs-urile tumorilor care au pH redus și 4) sensibilizarea tumorilor rezistente la medicamente prin intermediul copolimerilor bloc.

O serie de studii de pionierat făcute de grupul condus de Kataoka au utilizat micelele polimerice pentru direcționarea pasivă a diferiților agenți anticancer la tumori.102,103,135 Un exemplu recent, raportat de acest grup de cercetători, folosește micele polimerice de PEO-poli (acid L-aspartic) care încorporează CDDP. Evaluarea activității anticancerigene, folosind adenocarcinom de colon murină C26 ca un model in vivo a tumorii, le-a demonstrat că CDDP în micele polimerice a avut activitate semnificativ mai mare decât CDDP liber, asigurând eradicarea completă a tumorii.103

O formulare de paclitaxel în micele polimerice biodegradabile de copolimer monometoxi-PEO-poli (D, L-lactidă), denumită Genexol-PM, prezintă de asemenea activitate crescută in vivo împotriva carcinomului ovarian și matern uman în comparație cu o formulare a medicamentului în Cremofor EL.131 In plus, antibioticele antraciclină, doxorubicină și pirarubicină, încorporate în micele formate din copolimer acid maleic-stiren, fiecare relevă efecte anticancerigene puternice in vivo împotriva sarcomului de șoarece, prezentând eradicarea completă a tumorilor de la toate animalele testate.128 De remarcat că, testele complete de sânge, testele funcționale hepatice, cardiace și histologice nu au arătat nici un efect advers pentru doze intravenoase de formulare micelară. În schimb, animalele care au primit pirarubicină liberă au supraviețuit mult mai puțin și au suferit efecte adverse grave.136

Aceste studii au sugerat că diferite medicamente încorporate în micele prezintă efecte terapeutice îmbunătățite în tratarea tumorilor solide, prin direcționarea pasivă a medicamentor spre situsurile tumorii și, de asemenea, au arătat efecte secundare scăzute ca intensitate față de formulările convenționale ale acestor medicamente.

Direcționarea micelelor polimerice specifice la markeri moleculari situați la suprafața celulelor canceroase a fost, de asemenea, explorată pentru eradicarea celulele tumorale. De exemplu, un studiu recent al grupului condus de Gao a dezvoltat un purtător micelar polimeric care să livreze doxorubicină la celulele endoteliale tumorale.137 Micelele utilizate conțin copolimeri de tip PEO-b-poli(ε-caprolactona) și sunt încărcate cu doxorubicină. Absorbția micelelor în modelul celular endotelial a fost crescută de această micelizare. Au fost utilizate, de asemenea, micele mixte de copolimeri PEO-poli(L-histidină) și PEO-poli(acid L-lactic) cu doxo rubicină129 solubilizată sau micele de copolimer PEO-poli(acid D,L-lactic-co-glicolic) cu doxorubicină.139 Fiecare suprafață a fost modificată prin conjugarea moleculelor de acid folic la capetele libere ale PEO. În ambele cazuri, studiile au demonstrat activitate crescută antitumorală a medicamentului încorporat în micela.

Micelele conjugate cu anticorpi sau fragmente de anticorpi capabili să recunoască antigene tumorale s-au dovedit a îmbunătăți eficacitatea terapeutică in vivo a micelelor nemodificate.23 Această abordare poate avea ca rezultat o selectivitate ridicată de legare, internalizare și retenție eficientă a micelelor în celulele tumorale. În plus, progresele recente în ingineria anticorpilor permit producerea de fragmente de anticorpi umanizați care reduc problemele cu răspunsul imun împotriva anticorpilor.140 De exemplu, micele de copolimeri PEO-distearil fosfatidiletanolamină au fost modificate covalent cu anticorpul monoclonal 2C5, care se leagă la nucleozomi afișați la suprafața multor celule tumorale. Micelele au fost apoi folosite pentru încorporarea diferitelor medicamente anticanceroase greu solubile, inclusiv tamoxifen și paclitaxel.26,132,141 S-a arătat că micela încărcată a paclitaxelului ar putea recunoaște, în mod specific, o varietate de tipuri de tumori. Legarea de aceste micele a fost observată pentru toate liniile de celule canceroase testate: murin carcinom pulmonar Lewis, T-limfom EL4 și adenocarcinoame mamare umane.141 In plus, micelele încărcate cu paclitaxel s-a demonstrat că au cea mai mare activitate anticancerigenă în carcinomul pulmonar Lewis, comparativ cu medicamentul liber.132 Efectul antitumoral al micelelor este corelat cu retenția îmbunătățită a medicamentului livrat cu micela în interiorul tumorii.

Tumorile prezintă frecvent un pH scăzut al lichidului interstițial, fapt atribuit în principal ratelor mai mari de glicoliză aerobă și anaerobă din celulele canceroase decât în ​​celulele normale.142,143 De acest fenomen s-a ținut seama în proiectarea diferitelor sisteme micelare polimerice sensibile la pH pentru livrarea de medicamente anticanceroase. O abordare a constat în conjugarea chimică a medicamentelor anticancerigene la copolimerii bloc prin legături scindate sensibili la pH care sunt stabile la pH neutru dar pot fi descompuse la pH ușor acid și eliberează medicamentul. De exemplu, se folosesc în acest scop grupări de legare bazate pe hidrazonă, pentru a atașa covalent doxorubicină la copolimerul PEO-poli(DL-lactic-co-glicolic)145 sau la copolimerul PEO-poli(aspartat hidrazonă).63,64 S-a sugerat că doxorubicina va rămâne în micele în fluxul sanguin și va fi lansată la situsurile tumorale la pH scăzut. Adică micelele au o capacitate intracelulară de eliberare a medicamentului declanșată de pH, în momentul în care pătrunde în celula tumorală și prezintă de asemenea toxicitate extrem de redusă.63

Un mecanism alternativ pentru declanșarea eliberării medicamentului la locurile tumorale, proces indus de pH, constă în folosirea poliacizi sau polibazelor sensibile la pH ca blocuri pentru micele polimerice.94,146,147 De exemplu, micele mixte formate din copolimeri de tip PEO-poli (L-histidină) și poli (acid L-lactic) includ sensibil la pH polibazic, poli (L-histidină) în miezul hidrofob.147 Miezul poate solubiliza asemenea medicamente hidrofobe, cum ar fi doxorubicina. Protonarea în condiții acide a dus la destabilizarea miezului și a declanșat eliberarea medicamentului. Acest sistem a fost, de asemenea, orientat către tumori prin moleculele de acid folic așa cum este descris mai sus și a indicat o activitate antitumoră semnificativă și mai puține efecte secundare comparativ cu medicamentul liber.129

Folosirea micelelor formate din copolimeri Pluronic în tratarea tumorilor a demonstrat că acești copolimeri pot sensibiliza celulele care în mod normal duc la creșterea activității citotoxice a doxorubicină, a paclitaxel și a altor medicamente.148,149 In mod remarcabil, micelele Pluronic pot spori eficința medicamentelor în celule prin efecte multiple: prin inhibarea refluxului de medicamente transportoare, prin renunțarea la sechestrarea de droguri în veziculele citoplasmatice, prin inhibarea sistemului de detoxifiere glutation / glutation S-transferază și prin consolidarea semnalizării proapoptotice în celule.155

Studiile realizate până în prezent au demonstrat că un tratament pentru cancer este îmbunătățit prin încapsularea medicamentelor în micele polimerice Pluronic.

2.5.2. Medicamente livrate spre creier

Bariera hematoencefalică (BBB) ​​reprezintă un impediment formidabil pentru tratamentul tumorilor cerebrale și a bolilor neurodegenerative, cum ar fi HIV asociat cu demență, accident vascular cerebral, boala Parkinson și boala Alzheimer. Din acest motiv, transportul medicamentelor la creier este restricționat. Pentru a spori livrarea de agenți biologic activi la creier au fost evaluate două strategii folosind micele polimerice. Prima strategie se bazează pe cuplarea micelelor polimerice cu anticorpi sau molecule ligand capabile să străbată citoplasma, iar cea de-a doua strategie utilizează copolimeri bloc Pluronic care inhibă sistemele de eflux de medicamente, în special glicoproteina P și determină creșterea selectivă a permeabilității BBB la substraturile glicoproteinei P.

Un studiu recent a utilizat micele de copolimeri Pluronic pentru livrarea de medicamente către creier.68,73 Aceste micele au fost modificate la suprafață prin atașarea la capătul lor liber fie a anticorpilor policlonali împotriva antigenului specific creierului, α2-glicoproteina, fie a insulinei pentru a viza receptorul de la marginea lumenală a barierei hematoencefalică. Micelele modificate au fost folosite pentru a solubiliza colorant fluorescent sau medicament neuroleptic, haloperidolul, iar aceste formulări au fost administrate intravenos la șoareci. In ambele cazuri, micelele au dus la livrarea îmbunătățită a colorantului fluorescent la creier și la creșterea nivelului neuroleptic al haloperidolului la animale. Studiile ulterioare, realizate pe modele in vitro au demonstrat că micelele vectorizate de insulină sunt transportate la celulele endoteliale ale creierului.156

Studiile de grup au demonstrat, de asemenea, că moleculele Pluronic selectate, cum ar fi Pluronic P85, sunt inhibitori puternici ai glicoproteinei P și au rolul de a crește permeabilitatea barierei hematoencefalică prin străbaterea substraturi glicoproteinei P.156,158,159,165 Moleculele Pluronic nu au indus un efect toxic în BBB.166

In general, această strategie are un potențial în dezvoltarea modalităților noi de livrare a diferitelor medicamente la creier, incluzând selectarea de agenți anticancerigeni pentru tratarea tumorilor cerebrale metastatice, precum și de inhibitori ai proteazei HIV pentru eradicarea virusul HIV în creier.167

2.5.3. Formulări ale medicamentelor antifungice

Nevoia de cunoaștere a modalităților sigure și eficiente pentru livrarea de chimioterapice necesare tratamentul infecțiilor fungice sistemice în SIDA, chirurgie, transplant și a cancerului pacienții imunocompromiși este foarte mare. Provocările la livrarea de medicamente antifungice includ solubilitate scăzută și toxicitate, uneori, ridicată a acestor agenți.

Acești agenți, cum ar fi amfotericina B, au o compatibilitate scăzută cu nuclee hidrofobe ale micelelor polimerice formate de mulți copolimeri convenționali. Astfel, pentru a crește solubilitatea amfotericinei B, blocurile formatoare de bază ale copolimerului metoxi-PEO-poli (L-aspartat) au fost derivatizate prin legare cu partea stearat rezultând biocopolimeri micelari. 169-172 Amfotericina B interacționează puternic cu catenele laterale stearat în miezul micelelor, rezultatul fiind unul eficient de blocare a medicamentului în micele și de eliberare a lui ulterioară în mediul extern. Ca un rezultat al solubilizării amfotericinei B în micele, debutul activității hemolitice a consumului acestui medicament față de eritrocitele bovine a fost întârziat în raport cu cea a medicamentului liber (nelegat).171

Copolimerii Pluronic au fost utilizați de către același grup de cercetători la încapsularea unui alt agent antifungic slab solubil, nistatin.172 Acesta este un medicament disponibil comercial, care a demonstrat potențial pentru administrarea sistemică, dar nu a fost niciodată autorizată utilizarea lui în acest scop din cauza unor probleme de toxicitate. Posibilitatea de a utiliza copolimeri Pluronic pentru a depăși rezistența la anumite medicamente antifungice a fost demonstrată.173-176

2.5.4. Eliberarea agenților din imagistica medicală

Livrarea eficientă a agenților de formare a imaginii la situsul activ al bolii în organism poate îmbunătăți diagnosticarea precoce a cancerului și a altor boli. Studiile în acest domeniu, folosind micele polimerice ca purtători de agenți de contrast, au fost inițiate de grupul de cercetători condus de Torchilin.177 De exemplu, micele amfifilice conjugate PEO-lipidice au fost încărcate cu complexul gadoliniu acid dietilentriamin pentaacetic fosfatidiletanolamină (Gd-DTPA-PE)111 și apoi folosit pentru vizualizarea sistemului limfatic local după injectarea subcutanată în laba de iepure.178 Imaginile au fost achiziționate cu ajutorul unui aparat de fotografiat cu cameră gamma și rezonanță magnetică. Micelele injectate au rămas în lichidul limfatic, servind astfel ca agent limfangiografic pentru limfografia gamma.

Un alt sistem micelar compus din copolimerul amfifilic metoxi-PEO-poli [ε,N- (triiodobenzoil)-L-lizină] colorat cu iod a fost administrat sistemic și au fost vizualizate prin raze X imagini tomografice.179

In general, micelele polimerice încărcate cu diverși agenți pentru imagistică gamma, rezonanță magnetică și imagistică tomografică computerizată reprezintă modalități promițătoare pentru diagnosticare non-invazivă de diverse boli.

2.6. Studiile clinice

Micelele polimerice folosite pentru livrarea medicamentelor anticanceroase trebuie să fie pretentate sub forma a trei formulări pentru a putea fi supuse studiilor clinice.

Micelele polimerice conjugate cu doxorubicină, dezvoltate de grupul condus de Kataoka,195 au trecut recent la faza I a studiului clinic la Spitalul Central Național pentru tratarea cancerului (Tokyo, Japonia). Micela transportor NK911 se bazează pe copolimeri PEO-poli (acid aspartic), în care unitățile de acid aspartic sunt parțial (circa 45%) substituite cu doxorubicină pentru a forma blocul hidrofob. Rezultatul substituirii copolimerului bloc conduce la micele, care sunt în continuare necovalent încărcate cu doxorubicină liberă. Studiile preclinice la șoareci au demonstrat activitate superioară împotriva Colon 26 și P388, în comparație cu medicamentul liber. Mai mult, micela NK911 are mai puține efecte secundare decât medicamentul liber.196

Formularea micelei Pluronic cu doxorubicină a fost cel mai avansat punct de vedere clinic. Pe baza evaluarea eficacității sale, micela Pluronic a fost selectată pentru testare clinică în cazul tratamentului cancerelor rezistente la medicație. Formularea finală este un amestec format din 0,25% Pluronic L61 și 2% Pluronic F127, formulate în sare izotonică tamponată.130 Acest sistem conține micele mixte de L61 și F127 cu un diametru efectiv de cca 22-27 nm și este stabilă în ser. Înainte de administrare, doxorubicina este amestecată cu acest sistem, lucru care conduce la încorporarea spontană a medicamentului în micele. Medicamentul este scos cu ușurință prin difuzie, după diluarea micelelor. Formularea doxorubicinei cu Pluronic este sigură după administrarea sistemică, pe baza studiilor de toxicitate efectuate la animale.130 Studiul de fază II al acestei formulări a fost realizat pentru tratarea adenocarcinomului metastatic inoperabil al esofagului.198

De asemenea, s-au realizat studii de fază pentru Genexol-PM, un poliremer care încapsulează medicamentul paclitaxel.199 In acest studiu au intrat douăzeci și unu de pacienți, cu diferite tipuri de cancere: pulmonar, colorectal, de sân, ovarian și cancer de esofag. Nu a fost observată nici o reacție de hipersensibilitate deosebită la acești pacienți. Cele mai frecvente reacții toxice au fost neuropatia și mialgiile. S-au obținut 14% răspunsuri parțiale. Concentrația de medicament în sânge a crescut odată cu creșterea dozei, ceea ce a sugerat o farmacocinetică liniară pentru Genexol-PM.199

2.7. Concluzii

La ora actuală există un număr mare de studii axate pe utilizarea micelelor polimerice pentru livrarea de medicamente chimioterapice solubile și toxice pentru tumori.

Realizări notabile includ, de asemenea, studii realizate pentru găsirea modalităților de depășire a rezistenței la medicamente în cancer și de sporire a livrării lor la nivelul creierului cu ajutorul sistemelor de micele copolimerice.

Direcționarea micelelor polimerice la situsurile active ale tumorilor adresează o urgentă nevoie de a îmbunătăți diagnosticarea precoce a cancerului și a altor boli umane devastatoare.