(-)-Hinokinin-loaded poly(d,l-lactide-co-glycolide) microparticles for Chagas disease

The (-)-hinokinin display high activity against Trypanosoma cruzi in vitro and in vivo. (-)-Hinokinin-loaded poly(d,l-lactide-co-glycolide) microparticles were prepared and characterized in order to protect (-)-hinokinin of biological interactions and promote its sustained release for treatment of Chagas disease. The microparticles contain (-)-hinokinin were prepared by the classical method of the emulsion/solvent evaporation. The scanning electron microscopy, light-scattering analyzer were used to study the morphology and particle size, respectively. The encapsulation efficiency was determined, drug release studies were kinetically evaluated, and the trypanocidal effect was evaluated in vivo. (-)-Hinokinin-loaded microparticles obtained showed a mean diameter of 0.862 A mu m with smooth surface and spherical shape. The encapsulation efficiency was 72.46 A +/- 2.92% and developed system maintained drug release with Higuchi kinetics. The preparation method showed to be suitable, since the morphological characteristics, encapsulation efficiency, and in vitro release profile were satisfactory. In vivo assays showed significant reduction of mice parasitaemia after administration of (-)-hinokinin-loaded microparticles. Thus, the developed microparticles seem to be a promising system for sustained release of (-)-hinokinin for treatment of Chagas disease.

Characterization and in vitro release of cyclosporine-A from poly(D,L-lactide-co-glycolide implants obtained by solvent/extraction evaporation

Cyclosporine-A-loaded PLGA implants were developed intended for ocular route. Implants were prepared using solvent extraction/evaporation technique followed by casting of the cake into rods in a heated surface. XRD patterns showed that cyclosporine-A was completely incorporated into PLGA. FTIR and DSC results indicated alterations on drug molecular conformation aiming to reach the most stable thermodynamic conformation at polymer/drug interface. Implants provided controlled/sustained in vitro release of the drug. During the first 7 weeks, the drug release was controlled by the diffusion of the cyclosporine-A; and between 7-23 week period, the drug diffusion and degradation of PLGA controlled the drug release.

Development and characterization of polymeric nanoparticles(NPs) made from functionalized poly (D,L- lactide) (PLA)polymers

Les nanoparticules polymériques biodégradable (NPs) sont apparues ces dernières années comme des systèmes prometteurs pour le ciblage et la libération contrôlée de médicaments. La première partie de cette étude visait à développer des NPs biodégradables préparées à partir de copolymères fonctionnalisés de l’acide lactique (poly (D,L)lactide ou PLA). Les polymères ont été étudiés comme systèmes de libération de médicaments dans le but d'améliorer les performances des NPs de PLA conventionnelles. L'effet de la fonctionnalisation du PLA par insertion de groupements chimiques dans la chaîne du polymère sur les propriétés physico-chimiques des NPs a été étudié. En outre, l'effet de l'architecture du polymère (mode d'organisation des chaînes de polymère dans le copolymère obtenu) sur divers aspects de l’administration de médicament a également été étudié. Pour atteindre ces objectifs, divers copolymères à base de PLA ont été synthétisés. Plus précisément il s’agit de 1) copolymères du poly (éthylène glycol) (PEG) greffées sur la chaîne de PLA à 2.5% et 7% mol. / mol. de monomères d'acide lactique (PEG2.5%-g-PLA et PEG7%-g-PLA, respectivement), 2) des groupements d’acide palmitique greffés sur le squelette de PLA à une densité de greffage de 2,5% (palmitique acid2.5%-g-PLA), 3) de copolymère « multibloc » de PLA et de PEG, (PLA-PEG-PLA)n. Dans la deuxième partie, l'effet des différentes densités de greffage sur les propriétés des NPs de PEG-g-PLA (propriétés physico-chimiques et biologiques) a été étudié pour déterminer la densité optimale de greffage PEG nécessaire pour développer la furtivité (« long circulating NPs »). Enfin, les copolymères de PLA fonctionnalisé avec du PEG ayant montré les résultats les plus satisfaisants en regard des divers aspects d’administration de médicaments, (tels que taille et de distribution de taille, charge de surface, chargement de drogue, libération contrôlée de médicaments) ont été sélectionnés pour l'encapsulation de l'itraconazole (ITZ). Le but est dans ce cas d’améliorer sa solubilité dans l'eau, sa biodisponibilité et donc son activité antifongique. Les NPs ont d'abord été préparées à partir de copolymères fonctionnalisés de PLA, puis ensuite analysés pour leurs paramètres physico-chimiques majeurs tels que l'efficacité d'encapsulation, la taille et distribution de taille, la charge de surface, les propriétés thermiques, la chimie de surface, le pourcentage de poly (alcool vinylique) (PVA) adsorbé à la surface, et le profil de libération de médicament. L'analyse de la chimie de surface par la spectroscopie de photoélectrons rayon X (XPS) et la microscopie à force atomique (AFM) ont été utilisés pour étudier l'organisation des chaînes de copolymère dans la formulation des NPs. De manière générale, les copolymères de PLA fonctionnalisés avec le PEG ont montré une amélioration du comportement de libération de médicaments en termes de taille et distribution de taille étroite, d’amélioration de l'efficacité de chargement, de diminution de l'adsorption des protéines plasmatiques sur leurs surfaces, de diminution de l’internalisation par les cellules de type macrophages, et enfin une meilleure activité antifongique des NPs chargées avec ITZ. En ce qui concerne l'analyse de la chimie de surface, l'imagerie de phase en AFM et les résultats de l’XPS ont montré la possibilité de la présence de davantage de chaînes de PEG à la surface des NPs faites de PEG-g-PLA que de NPS faites à partie de (PLA-PEG-PLA)n. Nos résultats démontrent que les propriétés des NPs peuvent être modifiées à la fois par le choix approprié de la composition en polymère mais aussi par l'architecture de ceux-ci. Les résultats suggèrent également que les copolymères de PEG-g-PLA pourraient être utilisés efficacement pour préparer des transporteurs nanométriques améliorant les propriétés de certains médicaments,notamment la solubilité, la stabilité et la biodisponibilité.

Crystallization and stereocomplexation behavior of poly(D- and L-lactide)-b-poly(N,N-dimethylamino-2-ethyl methacrylate) block copolymers

The thermal properties, crystallization, and morphology of amphiphilic poly(D-lactide)-b-poly(N,N-dimethylamino- 2-ethyl methacrylate) (PDLA-b-PDMAEMA) and poly (L-lactide)-b-poly(N,N-dimethylamino-2-ethyl methacrylate) (PLLA-b-PDMAEMA) copolymers were studied and compared to those of the corresponding poly(lactide) homopolymers. Additionally, stereocomplexation of these copolymers was studied. The crystallization kinetics of the PLA blocks was retarded by the presence of the PDMAEMA block. The studied copolymers were found to be miscible in the melt and the glassy state. The Avrami theory was able to predict the entire crystallization range of the PLA isothermal overall crystallization. The melting points of PLDA/PLLA and PLA/PLA-b-PDMAEMA stereocomplexes were higher than those formed by copolymer mixtures. This indicates that the PDMAEMA block is influencing the stability of the stereocomplex structures. For the low molecular weight samples, the stereocomplexes particles exhibited a conventional disk-shape structure and, for high molecular weight samples, the particles displayed unusual star-like shape morphology.

Effects of 15d-PGJ(2)-loaded poly(D,L-lactide-co-glycolide) nanocapsules on inflammation

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

(-)-Hinokinin-loaded poly(d,l-lactide-co-glycolide) microparticles for Chagas disease

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Benzocaine loaded biodegradable poly-(D,L-lactide-co-glycolide) nanocapsules: factorial design and characterization

Local anesthetics are able to induce pain relief since they bind to the sodium channel of excitable membranes, blocking the influx of sodium ions and the propagation of the nervous impulse. Benzocaine (BZC) is a local anesthetic that presents limited application in topical formulations due to its low water-solubility. This study aimed to develop polymeric nanocapsules as a drug delivery system for the local anesthetic benzocaine (BZC). To do so, BZC loaded poly(D,L-lactide-co-glycolide) (PLGA) nanocapsules were prepared using the nanoprecipitation method and were characterized. The factorial experimental design was used to study the influence of four different independent variables oil response to nanocapsules drug loading. The physical characteristics of PLGA nanocapsules were evaluated by analyzing the particle size, the polydispersion index and the zeta potential, using a particle size analyzer. The results of the optimized formulation showed a size distribution with a polydispersity index of 0.12. an average diameter of 123 nm, zeta potential of -33.6 mV and a drug loading of more than 69%. The release profiles showed a significant difference in the release behavior for the pure drug in solution when compared with that containing benzocaine loaded PLGA nanocapsules. Thus, the prepared nonocapsules described here may be of clinical importance in both the processes of stabilization and delivery of benzocaine for pain treatment. (c) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Poly (D,L-Lactide) based microspheres for pulmonary delivery of proteins

Initial work focused on the preparation, optimisation and characterisation of poly (D,L-lactide) (PLA) microspheres with the aim of optimising their formulation based on minimizing the particle size into the range suitable for pulmonary delivery to alveoli. In order to produce dry powders and to enhance their long-term physico-chemical stability, microspheres were prepared as a dry powder via freeze-drying. Optimisation studies showed that using appropriate concentrations of polymer 3% (w/v) in organic phase and emulsifier 10% (w/v) in external aqueous phase, the double solvent evaporation method produced high protein loading microspheres (72 ± 0.5%) with an appropriate particle size for pulmonary drug delivery. Combined use of trehalose and leucine as cyroprotectants (6% and 1% respectively, w/v) produced freeze-dried powders with the best aerosolisation profile among those tested. Although the freeze-dried PLA microsphere powders were not particularly respirable in dry powder inhalation, nebulisation of the rehydrated powders using an ultrasonic nebuliser resulted in improved aerosilisation performance compared to the air-jet nebuliser. When tested in vitro using a macrophage cell line, the PLA microspheres system exhibited a low cytotoxicity and the microspheres induced phagocytic activity in macrophages. However, interestingly, the addition of an immunomodulator to the microsphere formulations (4%, w/w of polymer) reduced this phagocytic activity and macrophage activation compared to microspheres formulated using PLA alone. This suggested that the addition of trehalose dibehenate may not enhance the ability of these microspheres to be used as vaccine delivery systems.

Multifunctional bioactive glass scaffolds coated with layers of poly(d,l-lactide-co-glycolide) and poly(n-isopropylacrylamide-co-acrylic acid) microgels loaded with vancomycin

A new family of multifunctional scaffolds, incorporating selected biopolymer coatings on basic Bioglass® derived foams has been developed. The polymer coatings were investigated as carrier of vancomycin which is a suitable drug to impart antibiotic function to the scaffolds. It has been proved that coating with PLGA (poly(lactic-co-glycolic acid)) with dispersed vancomycin-loaded microgels provides a rapid delivery of drug to give antibacterial effects at the wound site and a further sustained release to aid mid to long-term healing. Furthermore, the microgels also improved the bioactivity of the scaffolds by acting as nucleation sites for the formation of HA crystals in simulated body fluid. © 2013 Elsevier B.V. All rights reserved.

Effects of 15d-PGJ(2)-loaded poly(D,L-lactide-co-glycolide) nanocapsules on inflammation

BACKGROUND and PURPOSEThe PPAR-gamma agonist 15d-PGJ(2) is a potent anti-inflammatory agent but only at high doses. To improve the efficiency of 15d-PGJ(2), we used poly(D,L-lactide-co-glycolide) nanocapsules to encapsulate it, and function as a drug carrier system. The effects of these loaded nanocapsules (15d-PGJ(2)-NC) on inflammation induced by different stimuli were compared with those of free 15d-PGJ(2).EXPERIMENTAL APPROACHMice were pretreated (s.c.) with either 15d-PGJ(2)-NC or unloaded 15d-PGJ(2) (3, 10 or 30 mu g center dot kg-1), before induction of an inflammatory response by i.p. injection of either endotoxin (LPS), carrageenan (Cg) or mBSA (immune response).KEY RESULTSThe 15d-PGJ(2)-NC complex did not display changes in physico-chemical parameters or drug association efficiency over time, and was stable for up to 60 days of storage. Neutrophil migration induced by i.p. administration of LPS, Cg or mBSA was inhibited by 15d-PGJ(2)-NC, but not by unloaded 15d-PGJ(2). In the Cg model, 15d-PGJ(2)-NC markedly inhibited serum levels of the pro-inflammatory cytokines TNF-alpha, IL-1 beta and IL-12p70. Importantly, 15d-PGJ(2)-NC released high amounts of 15d-PGJ(2), reaching a peak between 2 and 8 h after administration. 15d-PGJ(2) was detected in mouse serum after 24 h, indicating sustained release from the carrier. When the same concentration of unloaded 15d-PGJ(2) was administered, only small amounts of 15d-PGJ(2) were found in the serum after a few hours.CONCLUSIONS and IMPLICATIONSThe present findings clearly indicate the potential of the novel anti-inflammatory 15d-PGJ(2) carrier formulation, administered systemically. The formulation enables the use of a much smaller drug dose, and is significantly more effective compared with unloaded 15d-PGJ(2).

Photodegradation of poly(3-hydroxybutyrate)

The effect of ultraviolet radiation on the properties of poly(3-hydroxybutyrate) (PHB) was studied. The PHB investigated is produced from microbial fermentation using saccharose from sugarcane as the carbon source to the bacteria. The material was exposed to artificial UV-A radiation for 3, 6, 9 and 12 weeks. The photodegradation effect was followed by changes of molecular weight, of chemical and crystalline structures, of thermal, morphological, optical and mechanical properties, as well as of biodegradability. The experimental results showed that PHB undergoes both chain scission and cross-linking reactions, but the continuous decrease in its mechanical properties and the low amount of gel content upon UV exposure indicated that the scission reactions were predominant. Molar mass, melting temperature and crystallinity measurements for two layers of PHB samples with different depth suggested that the material has a strong degradation profile, which was attributed to its dark colour that restricted the transmission of light. Previous photodegradation initially delayed PHB biodegradability, due to the superficial increase in crystallinity seen with UV exposure. The possible reactions taking place during PHB photodegradation were presented and discussed in terms of the infrared and nuclear magnetic resonance spectra. A reference peak (internal standard) in the infrared spectra was proposed for PHB photodegradation. (C) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Mise au point de nanoparticules polymères pour l'administration parentérale d'agents anticancéreux hydrophobes

Plusieurs agents anticancéreux très puissants sont caractérisés par une solubilité aqueuse limitée et une toxicité systémique importante. Cette dernière serait liée d’une part à la solubilisation des agents anticancéreux à l’aide de surfactifs de bas poids moléculaire, connus pour leur toxicité intrinsèque, et d’autre part, par le manque de spécificité tissulaire des anticancéreux. Les vecteurs colloïdaux à base de polymères permettraient de résoudre certains défis liés à la formulation d’agents anticancéreux hydrophobes. D’abord, les polymères peuvent être sélectionnés afin de répondre à des critères précis de compatibilité, de dégradation et d’affinité pour le médicament à formuler. Ensuite, le fait d’encapsuler l’agent anticancéreux dans un vecteur peut améliorer son efficacité thérapeutique en favorisant son accumulation au niveau du tissu cible, i.e. la tumeur, et ainsi limiter sa distribution au niveau des tissus sains. Des travaux antérieurs menés au sein de notre laboratoire ont mené à la mise au point de micelles à base de poly(N-vinyl-pyrrolidone)-bloc-poly(D,L-lactide) (PVP-b-PDLLA) capables de solubiliser des agents anticancéreux faiblement hydrosolubles dont le PTX. Ce dernier est commercialisé sous le nom de Taxol® et formulé à l’aide du Crémophor EL (CrEL), un surfactif de bas poids moléculaire pouvant provoquer, entre autres, des réactions d’hypersensibilité sévères. Bien que les micelles de PVP-b-PDLLA chargées de PTX aient démontré une meilleure tolérance comparée au Taxol®, leur potentiel de ciblage tumoral et leur efficacité thérapeutique étaient similaires à la forme commerciale à doses égales. Ceci était possiblement dû au fait que les micelles étaient rapidement déstabilisées et ne pouvaient retenir leur cargo suite à leur administration intraveineuse. Nous avons donc décidé de poursuivre les travaux avec un autre type de vecteur, soit des nanoparticules, qui possèdent une stabilité intrinsèque supérieure aux micelles. L’objectif principal de cette thèse de doctorat était donc de mettre au point des nanoparticules polymères pour l’administration parentérale d’agents anticancéreux faiblement solubles dans l’eau. Les nanoparticules devaient permettre d’encapsuler des agents anticancéreux hydrophobes et de les libérer de manière contrôlée sur plusieurs jours. De plus, elles devaient démontrer un temps de circulation plasmatique prolongée afin de favoriser l’accumulation passive du médicament encapsulé au niveau de la tumeur. La première partie du travail visait à employer pour la première fois le copolymère amphiphile PVP-b-PDLLA comme émulsifiant dans la préparation de nanoparticules polymères. Ainsi, une méthode de fabrication des nanoparticules par émulsion huile-dans-eau a été appliquée afin de produire des nanoparticules à base de PDLLA de taille inférieure à 250 nm. Grâce aux propriétés lyoprotectrices de la couronne de PVP présente à la surface des nanoparticules, celles-ci pouvaient retrouver leur distribution de taille initiale après lyophilisation et redispersion en milieu aqueux. Deux anticancéreux hydrophobes, soit le PTX et l’étoposide (ETO), ont été encapsulés dans les nanoparticules et libérés de ces dernières de façon contrôlée sur plusieurs jours in vitro. Une procédure de « salting-out » a été appliquée afin d’améliorer le taux d’incorporation de l’ETO initialement faible étant donnée sa solubilité aqueuse légèrement supérieure à celle du PTX. Le second volet des travaux visait à comparer le PVP comme polymère de surface des nanoparticules au PEG, le polymère le plus fréquemment employé à cette fin en vectorisation. Par le biais d’études d’adsorption de protéines, de capture par les macrophages et de biodistribution chez le rat, nous avons établi une corrélation in vitro/in vivo démontrant que le PVP n’était pas un agent de surface aussi efficace que le PEG. Ainsi, malgré la présence du PVP à la surface des nanoparticules de PDLLA, ces dernières étaient rapidement éliminées de la circulation sanguine suite à leur capture par le système des phagocytes mononucléés. Par conséquent, dans le troisième volet de cette thèse, le PEG a été retenu comme agent de surface, tandis que différents polymères biodégradables de la famille des polyesters, certains synthétiques (PDLLA et copolymères d’acide lactique/acide glycolique), d’autres de source naturelle (poly(hydroxyalkanoates)(PHAs)), ont été investiguées comme matériaux formant le cœur des nanoparticules. Il en est ressorti que les propriétés physicochimiques des polyesters avaient un impact majeur sur l’efficacité d’encapsulation du PTX et son profil de libération des nanoparticules in vitro. Contrairement aux PHAs, les polymères synthétiques ont démontré des taux d’incorporation élevés ainsi qu’une libération contrôlée de leur cargo. Des études de pharmacocinétique et de biodistribution ont démontré que les nanoparticules de PDLLA dotées d’une couronne de PEG conféraient un temps de circulation plasmatique prolongé au PTX et favorisaient son accumulation tumorale. Les nanoparticules polymères représentent donc une alternative intéressante au Taxol®.

Influência de duas técnicas diferentes no tamanho e potencial zeta de nanopartículas de poli(D.L-láctico-co-glicólico)

O objectivo deste estudo consistiu na análise de diferentes parâmetros de formulação e processo e a sua influência no tamanho e potencial zeta de nanopartículas de poli(D,L-láctico-co-glicólico) (PLGA) preparadas por dois métodos diferentes, especificamente, emulsificação espontânea com difusão de solvente (m-SESD) e deslocamento de solventes (SD). As nanopartículas foram produzidas com um tamanho entre um intervalo de 200-300 nm para os dois métodos. O processo de liofilização causou o aumento do tamanho das nanopartículas para 300-500 nm. A presença de agente emulsivo aumentou a estabilidade das nanopartículas. Por outro lado, o tamanho de partículas dependeu do tipo de fármaco utilizado (ibuprofeno ou ácido azelaico). O rendimento de produção das nanopartículas foi de 96,0% para as nanopartículas produzidas com poloxamer 188 e de 94,0% para as partículas produzidas com laurilsulfato de sódio. Este estudo demonstrou esta formulação poderá ser considerada muito promissora sendo que o método m-SESD reveou-se mais eficaz para os parâmetros analisados.

Mise au point de micelles polymères pour la formulation d'agents anticancéreux hydrophobes

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Mise au point de micelles polymères pour la formulation d'agents anticancéreux hydrophobes

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.