Local and systemic immune responses in mice to intranasal delivery of peptides representing bovine respiratory syncytial virus epitopes encapsulated in poly (dl-lactide-co-glycolide) microparticles

The potential of a microparticulate vaccine delivery system in eliciting a specific mucosal antibody response in the respiratory tract of mice was evaluated. Two vaccine candidate peptides representing epitopes from the G attachment and F fusion antigens from bovine respiratory syncytial virus (BRSV) were encapsulated into poly(dl- lactide co-glycolide) biodegradable microparticles. The encapsulation process did not denature the entrapped peptides as verified by detection of peptide-specific antibodies in mucosal secretions by ELISA using peptide as antigen. Following intranasal immunisation, the encapsulated peptides induced stronger upper and lower respiratory tract specific-IgA responses, respectively, than the soluble peptide forms. Moreover, a strong peptide-specific cell-mediated immune response was measured in splenocytes in vitro from the mice inoculated with the encapsulated peptides compared to their soluble form alone indicating that migration of primed T cells had taken place from the site of mucosal stimulation in the upper respiratory tract to the spleen. These results act as a foundation for vaccine efficacy studies in large animal BRSV challenge models.

Antigen-specific IgA and IgG responses in calves inoculated intranasally with ovalbumin encapsulated in poly(DL-lactide-co-glycolide) microspheres

The immunogenicity of proteins encapsulated in poly(DL-lactide-co-glycolide) (PLG) microspheres has not been investigated to any extent in large animal models. In this study, IgG and IgA responses to ovalbumin (OVA), encapsulated in microspheres was investigated following intranasal inoculation into calves. Scanning electron microscopy and flow cytometric analysis demonstrated a uniform microsphere population with a diameter of <2.5 micrometers. Ovalbumin was released steadily from particles stored in PBS almost in a linear fashion, and after 4 weeks many particles showed cracks and fissures in their surface structure. Following intranasal inoculation of calves with different doses of encapsulated antigen, mean levels of ovalbumin-specific IgA were observed to increase steadily but significant differences in IgA levels (from the pre-inoculation level) were only observed following a second intranasal inoculation. With 0.5 and 1.0mg doses of antigen, ovalbumin-specific IgG was also detected in serum. Ovalbumin-specific IgA persisted in nasal secretions for a considerable period of time and were still detectable in four out of seven animals, 6 months after inoculation.

Immunogenetic responses in calves to intranasal delivery of bovine respiratory syncytial virus (BRSV) epitopes encapsulated in poly (DL-lactide-co-glycolide) microparticles

Bovine respiratory syncytial virus (BRSV) is the principal aetiological agent of the bovine respiratory disease complex. A BRSV subunit vaccine candidate consisting of two synthetic peptides representing putative protective epitopes on BRSV surface glycoproteins in soluble form or encapsulated in poly(lactide-co-glycolide) (PLG) microparticles were prepared. Calves (10 weeks old) with diminishing levels of BRSV-specific maternal antibody were intranasally administered a single dose of the different peptide formulations. Peptide-specific local immune responses (nasal secretion IgA), but not systemic humoral (serum IgG) or cellular responses (serum IFN-γ), were generated by all forms of peptide. There was a significant reduction in occurrence of respiratory disease in the animals inoculated with all peptide formulations compared to animals given PBS alone. Furthermore no adverse effects were observed in any of the animals post vaccination. These results suggest that intranasal immunisation with the peptide subunit vaccine does induce an as yet unidentified protective immune response.

Polymérisation du lactide par des catalyseurs β-diketiminate de zinc et de magnésium

Les images de molécules ont été dessinées avec le logiciel Chemdraw version 11.0

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.

Novel M(II) beta-diketiminate complexes for the polymerization of lactide

Des ligands diketimines porteurs de substituants N-benzyl, N-9-anthrylmethyl et N-mesitylmethyl (nacnacBnH, nacnacAnH, and nacnacMesH) ont été synthétisés par condensation d’une amine et d’acétyl acétone ou son monoacétal d’éthylène glycol. La chlorination de la position 3 a été effectuée à l’aide de N-chlorosuccinimide conduisant à la formation des ligands ClnacnacBnH et ClnacnacAnH. Cette même position 3 a également été substituée par un groupement succinimide par lithiation du nacnacBnH, suivi de la réaction avec le N-chlorosuccinimide (3-succinimido-nacnacBnH). Les ligands N-aryl nacnacippH et nacnacNaphH (ipp = 2-isopropylphenyl, Naph = 1-naphthyl) ont été préparés selon les procédures reportées dans la littérature. La réaction de ces ligands avec Zn(TMSA)2 (TMSA = N(SiMe3)2) conduit à la formation des complexes nacnacAnZn(TMSA) et ClnacnacBnZn(TMSA). La protonation avec l’isopropanol permet l’obtention des complexes nacnacAnZnOiPr et ClnacnacBnZnOiPr. La réaction avec Mg(TMSA)2 permet quant à elle la formation des complexes nacnacAnMg(TMSA), nacnacMesMg(TMSA), ClnacnacBnMg(TMSA) et ClnacnacAnMg(TMSA). La protonation subséquente à l’aide du tert-butanol permet l’obtention du nacnacMesMgOtBu et du ClnacnacBnMgOtBu, alors que l’on observe uniquement une décomposition avec les ligands possédant des substituants N-anthrylmethyl. La réaction de ces diketimines avec Cu(OiPr)2 conduit aux dimères hétéroleptiques [nacnacBnCu(μ-OiPr)]2 et [3-Cl-nacnacBnCu(μ-OiPr)]2 lors de l’usage des ligands stériquement peu encombrés. Lors de l’utilisation de ligands plus encombrés, la stabilisation du complexe hétéroleptique par dimérisation n’est plus possible, conduisant, par un échange de ligand, à la formation des complexes homoleptiques Cu(nacnacipp)2 et Cu(nacnacNaph)2. Les complexes homoleptiques Cu(nacnacBn)2 et Cu(3-succinimido-nacnacBn)2 ont été obtenus à partir des ligands N-benzyl. Les ligands encore plus encombrés tels que nacnacAnH, nacnacMesH ou ceux comportant des substituants N-methylbenzyl ne présentent alors plus de réactivité avec le Cu(OiPr)2. La plupart des complexes ont été caractérisés par Diffraction des Rayons X. Les complexes homoleptiques ainsi que ceux de TMSA sont monomériques, alors que ceux formés à partir d’alkoxides se présentent sous forme de dimères à l’état solide. Tous les complexes d’alkoxides ainsi que les nacnacAnMg(TMSA)/BnOH et ClnacnacAnMg(TMSA)/BnOH présentent une réactivité modérée à haute en matière de polymérisation du rac-lactide (90% de conversion en 30 secondes à 3 heures). Le nacnacAnZnOiPr permet la synthèse d’un polymère hautement hétérotactique (Pr = 0.90) quand le ClnacnacBnMgOtBu/BnOH génère un polymère isotactique à -30°C (Pr = 0.43). Tous les autres catalyseurs produisent des polymères atactiques avec une légère tendance hétérotactique (Pr = 0.48 – 0.55). Les complexes hétéroleptiques [nacnacBnCu(μ-OiPr)]2 et [3-Cl-nacnacBnCu(μ-OiPr)]2 se révèlent être de très bons catalyseurs pour la polymérisation du rac-lactide présentant une conversion complète du monomère à température ambiante, en solution, en 0,5 à 5 minutes. Le [nacnacBnCu(μ-OiPr)]2 est actif en présence ou absence d’isopropanol, agissant comme agent de transfert de chaine à haute activité (k2 = 32 M–1•s–1) dans le dichlorométhane. Dans l’acétonitrile, le THF, le dichloromethane et le toluène, [nacnacBnCu(μ-OiPr)]2 conduit à une étroite polydispersité, possédant respectivement des kobs = 2.4(1), 5.3(5), 3.6-4.4 and 10(1) min–1. Aucune réaction parasite, telle qu’une trans-esterification, une épimerisation ou une décomposition du catalyseur, n’a été observée. Les complexes homoleptiques en présence d’alcool libre semblent présenter un équilibre avec une petite quantité de leurs équivalents hétéroleptiques, permettant une polymérisation complète, en moins de 60 min, à température ambiante. Tous les catalyseurs de cuivre présentent un haut contrôle de la polymérisation avec une polydispersité égale ou inférieure à 1.1. Les polymères obtenus sont essentiellement atactiques, avec une légère tendance à l’hétérotacticité à température ambiante et -17°C. Le [nacnacBnCu(μ-OiPr)]2 polymérise également la -butyrolactone (BL), l’-caprolactone (CL) et la -valerolactone (VL) avec des constantes respectivement égales à kobs = 3.0(1)•10–2, 1.2–2.7•10–2, et 0.11(1) min–1. Les homopolymères présentent une étroite polydispersité d’approximativement 1.1. Les polymérisations par addition séquentielle ont mis en évidence une trans-estérification (non observée dans les homopolymérisations) si BL ou CL sont introduits après un bloc lactide.

Lactide polymerization with iron alkoxide complexes

Les essais préliminaires pour préparer des alcoolates de fer à partir du bichlorure ou bibromure de fer (II), en les combinant avec des ligands de type diimino pyridine, ont engendré la formation de complexes homoleptiques et hétéroleptiques, dépendant des substituants sur les branches imines du ligand. Ces complexes homoleptiques octaédriques et paramagnétiques ont été étudiés par rapport à leurs propriétés spectroscopiques et cristallographiques. De plus, la synthèse des complexes de fer hétéroleptique a engendré de bons précurseurs penta-coordonnés pour les réactions de substitution de ligands avec des alcoolates de métaux alcalins, de manière à produire les dialcoolates de fer (II) désirés. Des techniques d’analyse telles que la spectroscopie UV-vis, l’analyse élémentaire, la spectrométrie de masse à haute résolution et la cristallographie aux rayons X ont été utilisées pour caractériser ces complexes de fer. L’activité catalytique de ces complexes de fer (II) a aussi été étudiée par rapport à la polymérisation du lactide; les dialcoolates convoités ont été générés in-situ en raison de la difficulté à produire et à isoler les dérivés alcoolates des complexes diimino pyridine de fer. Une étude approfondie a aussi été faite sur les réactions de polymérisation, surtout par rapport aux valeurs de conversion à l’échelle du temps, ainsi qu’à la tacticité des chaines de polymères obtenues. Ces analyses ont été effectuées par l’entremise de la spectroscopie de résonance magnétique nucléaire, de la chromatographie d’exclusion stérique, et de la spectrométrie de masse MALDI (désorption-ionisation laser assistée par matrice).

The structure of crystallisable copolymers of L-lactide, epsilon-caprolactone and glycolide

We apply a new X-ray scattering approach to the study of melt-spun filaments of tri-block and random terpolymers prepared from lactide, caprolactone and glycolide. Both terpolymers contain random sequences, in both cases the overall fraction of lactide units is similar to 0.7 and C-13 and H-1 NMR shows the lactide sequence length to be similar to 9-10. A novel representation of the X-ray fibre pattern as series of spherical harmonic functions considerably facilitates the comparison of the scattering from the minority crystalline phase with hot drawn fibres prepared from the poly(L-lactide) homopolymer. Although the fibres exhibit rather disordered structures we show that the crystal structure is equivalent to that displayed by poly(L-lactide) for both the block and random terpolymers. There are variations in the development of a two-phase structure which reflect the differences in the chain architectures. There is evidence that the random terpolymer includes non-lactide units in to the crystal interfaces to achieve a well defined two-phase structure. (c) 2005 Published by Elsevier Ltd.

Crystallization in poly(L-lactide)-b-poly(epsilon-caprolactone) double crystalline diblock copolymers: a study using X-ray scattering, differential scanning calorimetry, and polarized optical microscopy

The crystallization of well-defined poly(L-lactide)-b-poly(epsilon-caprolactone) diblock copolymers, PLLA-b-PCL, was investigated by time-resolved X-ray techniques, polarized optical microscopy (POM), and differential scanning calorimetry (DSC). Two compositions were studied that contained 44 and 60 wt % poly(L-lactide), PLLA (they are referred to as (L44C5614)-C-11 and (L60C409)-C-12, respectively, with the molecular weight of each block in kg/mol as superscript). The copolymers were found to be initially miscible in the melt according to small-angle X-ray scattering measurements (SAXS). Their thermal behavior was also indicative of samples whose crystallization proceeds from a mixed melt. Sequential isothermal crystallization from the melt at 100 degreesC (for 30 min) and then at 30 degreesC (for 15 min) was measured. At 100 degreesC only the PLLA block is capable of crystallization, and its crystallization kinetics was followed by both WAXS and DSC; comparable results were obtained that indicated an instantaneous nucleation with three-dimensional superstructures (Avrami index of approximately 3). The spherulitic nature of the superstructure was confirmed by POM. When the temperature was decreased to 30 degreesC, the PCL block was able to crystallize within the PLLA negative spherulites (with an Avrami index of 2, as opposed to 3 in homo-PCL), and its crystallization rate was much slower than an equivalent homo-PCL. Time-resolved SAXS experiments in (L60C409)-C-12 revealed an initial melt mixed morphology at 165 degreesC that upon cooling transformed into a transient microphase-separated lamellar structure prior to crystallization at 100 degreesC.

Melt structure and its transformation by sequential crystallization of the two blocks within poly(L-lactide)-block-poly(epsilon-caprolactone) double crystalline diblock copolymers

Sequential crystallization of poly(L-lactide) (PLLA) followed by poly(epsilon-caprolactone) (PCL) in double crystalline PLLA-b-PCL diblock copolymers is studied by differential scanning calorimetry (DSC), polarized optical microscopy (POM), wide-angle X-ray scattering (WAXS) and small-angle X-ray scattering (SAXS). Three samples with different compositions are studied. The sample with the shortest PLLA block (32 wt.-% PLLA) crystallizes from a homogeneous melt, the other two (with 44 and 60% PLLA) from microphase separated structures. The microphase structure of the melt is changed as PLLA crystallizes at 122 degrees C (a temperature at which the PCL block is molten) forming spherulites regardless of composition, even with 32% PLLA. SAXS indicates that a lamellar structure with a different periodicity than that obtained in the melt forms (for melt segregated samples). Where PCL is the majority block, PCL crystallization at 42 degrees C following PLLA crystallization leads to rearrangement of the lamellar structure, as observed by SAXS, possibly due to local melting at the interphases between domains. POM results showed that PCL crystallizes within previously formed PLLA spherulites. WAXS data indicate that the PLLA unit cell is modified by crystallization of PCL, at least for the two majority PCL samples. The PCL minority sample did not crystallize at 42 degrees C (well below the PCL homopolymer crystallization temperature), pointing to the influence of pre-crystallization of PLLA on PCL crystallization, although it did crystallize at lower temperature. Crystallization kinetics were examined by DSC and WAXS, with good agreement in general. The crystallization rate of PLLA decreased with increase in PCL content in the copolymers. The crystallization rate of PCL decreased with increasing PLLA content. The Avrami exponents were in general depressed for both components in the block copolymers compared to the parent homopolymers. Polarized optical micrographs during isothermal crystalli zation of (a) homo-PLLA, (b) homo-PCL, (c) and (d) block copolymer after 30 min at 122 degrees C and after 15 min at 42 degrees C.

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.

Encapsulation of Local Anesthetic Bupivacaine in Biodegradable Poly(DL-lactide-co-glycolide) Nanospheres: Factorial Design, Characterization and Cytotoxicity Studies

Local anesthetic agents cause temporary blockade of nerve impulses productiong insensitivity to painful stimuli in the area supplied by that nerve. Bupivacaine (BVC) is an amide-type local anesthetic widely used in surgery and obstetrics for sustained peripheral and central nerve blockade. in this study, we prepared and characterized nanosphere formulations containing BVC. To achieve these goals, BVC loaded poly(DL-lactide-co-glycolide) (PLGA) nanospheres (NS) were prepared by nanopreciptation and characterized with regard to size distribution, drug loading and cytotoxicity assays. The 2(3-1) factorial experimental design was used to study the influence of three different independent variables on nanoparticle drug loading. BVC was assayed by HPLC, the particle size and zeta potential were determined by dynamic light scattering. BVC was determined using a combined ultrafiltration-centrifugation technique. The results of optimized formulations showed a narrow size distribution with a polydispersivity of 0.05%, an average diameter of 236.7 +/- 2.6 nm and the zeta potential -2.93 +/- 1,10 mV. In toxicity studies with fibroblast 3T3 cells, BVC loaded-PLGA-NS increased cell viability, in comparison with the effect produced by free BVC. In this way, BVC-loaded PLGA-NS decreased BVC toxicity. The development of BVC formulations in carriers such as nanospheres could offer the possibility of controlling drug delivery in biological systems, prolonging the anesthetic effect and reducing toxicity.

Physicochemical Stability of Poly(lactide-co-glycolide) Nanocapsules Containing the Local Anesthetic Bupivacaine

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

Poly(Lactide-co-Glycolide) Nanocapsules Containing Benzocaine: Influence of the Composition of the Oily Nucleus on Physico-Chemical Properties and Anesthetic Activity

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