Enantiomeric PLA-PEG block copolymers and their stereocomplex micelles used as rifampin delivery

A novelty approach to self-assembling stereocomplex micelles by enantiomeric PLA-PEG block copolymers as a drug delivery carrier was described. The particles were encapsulated by enantiomeric PLA-PEG stereocomplex to form nanoscale micelles different from the microspheres or the single micelles by PLLA or PDLA in the reported literatures. First, the block copolymers of enantiomeric poly(L-lactide)-poly(ethylene-glycol) (PLLA-PEG) and poly(D-lactide)-poly(ethylene-glycol) (PDLA-PEG) were synthesized by the ring-opening polymerization of L-lactide and D-lactide in the presence of monomethoxy PEG, respectively. Second, the stereocomplex block copolymer micelles were obtained by the self-assembly of the equimolar mixtures of enantiomeric PLA-PEG copolymers in water. These micelles possessed partially the crystallized hydrophobic cores with the critical micelle concentrations (cmc) in the range of 0.8-4.8 mg/l and the mean hydrodynamic diameters ranging from 40 to 120 nm. The micelle sizes and cmc values obviously depended on the hydrophobic block PLA content in the copolymer.Compared with the single PLLA-PEG or PDLA PEG micelles, the cmc values of the stereocomplex micelles became lower and the sizes of the stereocomplex micelles formed smaller. And lastly, the stereocomplex micelles encapsulated with rifampin were tested for the controlled release application.

Synthesis and characterization of the paclitaxel/MPEG-PLA block copolymer conjugate

A paclitaxel/MPEG-PLA block copolymer conjugate was prepared in three steps: (1) hydroxyl-terminated diblock copolymer of monomethoxy-poly(ethylene glycol)-b-poly(lactide) (MPEG-PLA) was synthesized by ring-opening polymerization of L-lactide using MPEG as a maroinitiator, (2) it was converted to carboxyl-terminated MPEG-PLA by reacting with mono-i-butyl ester of diglycolic acid and subsequent deprotecting the t-butyl group with TFA; (3) the latter was reacted with paclitaxel in the presence of dicyclohexylcarbodiimide and dimethylaminopyridine. Structures of the polymers synthesized were confirmed by H-1 NMR, and their molecular weights were determined by gel permeation chromatography. The antitumor activity of the conjugate against human liver cancer H7402 cells was evaluated by MTT method. The results showed that paclitaxel can be released from the conjugate without losing cytotoxicity.

Genome-wide association study of Lp-PLA(2) activity and mass in the Framingham Heart Study.

Lipoprotein-associated phospholipase A(2) (Lp-PLA(2)) is an emerging risk factor and therapeutic target for cardiovascular disease. The activity and mass of this enzyme are heritable traits, but major genetic determinants have not been explored in a systematic, genome-wide fashion. We carried out a genome-wide association study of Lp-PLA(2) activity and mass in 6,668 Caucasian subjects from the population-based Framingham Heart Study. Clinical data and genotypes from the Affymetrix 550K SNP array were obtained from the open-access Framingham SHARe project. Each polymorphism that passed quality control was tested for associations with Lp-PLA(2) activity and mass using linear mixed models implemented in the R statistical package, accounting for familial correlations, and controlling for age, sex, smoking, lipid-lowering-medication use, and cohort. For Lp-PLA(2) activity, polymorphisms at four independent loci reached genome-wide significance, including the APOE/APOC1 region on chromosome 19 (p = 6 x 10(-24)); CELSR2/PSRC1 on chromosome 1 (p = 3 x 10(-15)); SCARB1 on chromosome 12 (p = 1x10(-8)) and ZNF259/BUD13 in the APOA5/APOA1 gene region on chromosome 11 (p = 4 x 10(-8)). All of these remained significant after accounting for associations with LDL cholesterol, HDL cholesterol, or triglycerides. For Lp-PLA(2) mass, 12 SNPs achieved genome-wide significance, all clustering in a region on chromosome 6p12.3 near the PLA2G7 gene. Our analyses demonstrate that genetic polymorphisms may contribute to inter-individual variation in Lp-PLA(2) activity and mass.

Josep Cuatrecasas Arumí

Sin resumen

The modification of PLA and PLGA using electron-beam radiation

The degradable polymers polylactide (PLA) and polylactide-co-glycolide (PLGA) have found widespread use in modern medical practice. However, their slow degradation rates and tendency to lose strength before mass have caused problems. The aim of this study was to ascertain whether treatment with e-beam radiation could address these problems. Samples of PLA and PLGA were manufactured and placed in layered stacks, 8.1 mm deep, before exposure to 50 kGy of e-beam radiation from a 1.5 MeV accelerator. Gel permeation chromatography testing showed that the molecular weight of both materials was depth-dependent following irradiation, with samples nearest to the treated surface showing a reduced molecular weight. Samples deeper than 5.4 mm were unaffected. Computer modeling of the transmission of a 1.5 MeV e-beam in these materials corresponded well with these findings. An accelerated mass-loss study of the treated materials found that the samples nearest the irradiated surface initiated mass loss earlier, and at later stages showed an increased percentage mass loss. It was concluded that e-beam radiation could modify the degradation of bioabsorbable polymers to potentially improve their performance in medical devices, specifically for improved orthopedic fixation.

The determination of optimal processing conditions for PLA and PLA/CaCO3 in twin screw extrusion using DoE and multivariate analysis

Biodegradable polymers, such as PLA (Polylactide), come from renewable resources like corn starch and if disposed of correctly, degrade and become harmless to the ecosystem making them attractive alternatives to petroleum based polymers. PLA in particular is used in a variety of applications including medical devices, food packaging and waste disposal packaging. However, the industry faces challenges in melt processing of PLA due to its poor thermal stability which is influenced by processing temperatures and shearing.
Identification and control of suitable processing conditions is extremely challenging, usually relying on trial and error, and often sensitive to batch to batch variations. Off-line assessment in a lab environment can result in high scrap rates, long lead times and lengthy and expensive process development. Scrap rates are typically in the region of 25-30% for medical grade PLA costing between €2000-€5000/kg.
Additives are used to enhance material properties such as mechanical properties and may also have a therapeutic role in the case of bioresorbable medical devices, for example the release of calcium from orthopaedic implants such as fixation screws promotes healing. Additives can also reduce the costs involved as less of the polymer resin is required.
This study investigates the scope for monitoring, modelling and optimising processing conditions for twin screw extrusion of PLA and PLA w/calcium carbonate to achieve desired material properties. A DAQ system has been constructed to gather data from a bespoke measurement die comprising melt temperature; pressure drop along the length of the die; and UV-Vis spectral data which is shown to correlate to filler dispersion. Trials were carried out under a range of processing conditions using a Design of Experiments approach and samples were tested for mechanical properties, degradation rate and the release rate of calcium. Relationships between recorded process data and material characterisation results are explored.

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.

New grafted PLA-g-PEG polymeric nanoparticles used to improve bioavailability of oral drugs.

Les nanoparticules (NPs) de polymère ont montré des résultats prometteurs pour leur utilisation comme système de transport de médicaments pour une libération contrôlée du médicament, ainsi que pour du ciblage. La biodisponibilité des médicaments administrés oralement pourrait être limitée par un processus de sécrétion intestinale, qui pourrait par la suite être concilié par la glycoprotéine P (P-gp). La dispersion de la Famotidine (modèle de médicament) à l’intérieur des nanoparticules (NPs) pegylées a été évaluée afin d’augmenter la biodisponibilité avec du polyéthylène glycol (PEG), qui est connu comme un inhibiteur de P-gp. L’hypothèse de cette étude est que l’encapsulation de la Famotidine (un substrat de P-gp) à l’intérieur des NPs préparées à partir de PEG-g-PLA pourrait inhiber la fonction P-gp. La première partie de cette étude avait pour but de synthétiser quatre copolymères de PEG greffés sur un acide polylactide (PLA) et sur un squelette de polymère (PLA-g-PEG), avec des ratios de 1% et 5% (ratio molaire de PEG vs acide lactique monomère) de soit 750, soit 2000 Da de masse moléculaire. Ces polymères ont été employés afin de préparer des NPs chargés de Famotidine qui possède une faible perméabilité et une solubilité aqueuse relativement basse. Les NPs préparées ont été analysées pour leur principaux paramètres physicochimiques tels que la taille et la distribution de la taille, la charge de surface (Potentiel Zeta), la morphologie, l’efficacité d’encapsulation, le pourcentage résiduel en alcool polyvinylique (PVA) adsorbé à la surface des NPs, les propriétés thermiques, la structure cristalline et la libération du médicament. De même, les formules de NPs ont été testées in vitro sur des cellules CaCo-2 afin dʼévaluer la perméabilité bidirectionnelle de la Famotidine. Généralement, les NPs préparées à partir de polymères greffés PLA-g-5%PEG ont montré une augmentation de la perméabilité du médicament, ce par l’inhibition de l’efflux de P-gp de la Famotidine dans le modèle CaCo-2 in vitro. Les résultats ont montré une baisse significative de la sécrétion de la Famotidine de la membrane basolatéral à apical lorsque la Famotidine était encapsulée dans des NPs préparées à partir de greffes de 5% PEG de 750 ou 2000 Da, de même que pour d’autres combinaisons de mélanges physiques contenant du PEG5%. La deuxième partie de cette étude est à propos de ces NPs chargées qui démontrent des résultats prometteurs en termes de perméabilité et d’inhibition d’efflux de P-gp, et qui ont été choises pour développer une forme orale solide. La granulation sèche a été employée pour densifier les NPs, afin de développer des comprimés des deux formules sélectionnées de NPs. Les comprimés à base de NPs ont démontré un temps de désintégration rapide (moins d’une minute) et une libération similaire à la Famotidine trouvée sur le marché. Les résultats de l’étude du transport de comprimés à base de NPs étaient cohérents avec les résultats des formules de NPs en termes d’inhibition de P-gp, ce qui explique pourquoi le processus de fabrication du comprimé n’a pas eu d’effet sur les NPs. Mis ensemble, ces résultats montrent que l’encapsulation dans une NP de polymère pegylé pourrait être une stratégie prometteuse pour l’amélioration de la biodisponibilité des substrats de P-gp.

Effect of Polymer Architecture on the Structural and Biophysical Properties of PEG-PLA Nanoparticles

Polymers made of poly(ethylene glycol) chains grafted to poly(lactic acid) chains (PEG-g-PLA) were used to produce stealth drug nanocarriers. A library of comb-like PEG-g-PLA polymers with different PEG grafting densities was prepared in order to obtain nanocarriers with dense PEG brushes at their surface, stability in suspension, and resistance to protein adsorption. The structural properties of nanoparticles (NPs) produced from these polymers by a surfactant-free method were assessed by DLS, zeta potential, and TEM and were found to be controlled by the amount of PEG present in the polymers. A critical transition from a solid NP structure to a soft particle with either a “micelle-like” or “polymer nano-aggregate” structure was observed when the PEG content was between 15 to 25% w/w. This structural transition was found to have a profound impact on the size of the NPs, their surface charge, their stability in suspension in presence of salts as well as on the binding of proteins to the surface of the NPs. The arrangement of the PEG-g-PLA chains at the surface of the NPs was investigated by 1H NMR and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). NMR results confirmed that the PEG chains were mostly segregated at the NP surface. Moreover, XPS and quantitative NMR allowed quantifying the PEG chain coverage density at the surface of the solid NPs. Concordance of the results between the two methods was found to be remarkable. Physical-chemical properties of the NPs such as resistance to aggregation in saline environment as well as anti-fouling efficacy were related to the PEG surface density and ultimately to polymer architecture. Resistance to protein adsorption was assessed by isothermal titration calorimetry (ITC) using lysozyme. The results indicate a correlation between PEG surface coverage and level of protein interactions. The results obtained lead us to propose such PEG-g-PLA polymers for nanomedecine development as an alternative to the predominant polyester-PEG diblock polymers.

Pla director del patrimoni de l'Hospitalet de Llobregat

Màster Oficial en Gestió del Patrimoni Cultural

Estudi de l’estat, disponibilitat d’hàbitat i connectivitat de les poblacions d’amfibis al Pla de d’Estany

Estudi sobre la població d’amfibis al Pla de l’Estany, aprofundint en els aspectes que influeixen en la seva fluctuació i proposta d’un pla de monitoratge

Disseny del pla de seguiment de la població de conill de bosc (Oryctolagus cuniculus) a la finca muntanya d'Alinyà ipropostes de gestió

La finalitat d' aquest projecte és poder realitzar el seguiment de la població de conill de bosc a la Finca de la Muntanya d’Alinyà, tenint en compte que des de feia tres anys s' estaven duent a terme alliberaments de conills en aquesta finca