Nanoformulations de nystatine pour une efficacité antifongique améliorée

Hypothèse : Le nanobroyage d'une suspension de nystatine augmentera son efficacité antifongique in vitro et in vivo. Méthode : Une nanosupension de nystatine a été obtenue en utilisant le broyage humide. Elle a été caractérisée pour sa distribution de taille des particules et pour sa teneur en principe actif. L'activité in vitro a été évaluée contre les souches de C. albicans SC5314 et LAM-1 aux concentrations 12.5 μg/mL jusqu'à 5000 μg/mL. L'efficacité in vivo a été évaluée en utilisant un modèle murin de candidose oropharyngée. Résultats : La taille médiane des particules de la nanosuspension de nystatine a été réduite de 6577 nm à 137 nm. L'analyse CLHP a demontré une teneur de 98.7 ± 0.8%. L'activité in vitro de la nanosuspension était supérieure à la suspension aux concentrations 100 μg/mL à 5000 μg/mL. La charge fongique orale était inférieure dans le groupe traité par la nanosuspension comparativement aux autres groupes. La survie des souris était aussi supérieure.

Bioactivity of neem nanoformulations on tomato pinworm

The use of insecticide plants is an important tool in the management of insect pests. Aiming to control Tuta absoluta (Meyrick) (Lepidoptera: Gelechiidae), neem nanoformulations were evaluated. After estimating the LC50 for a commercial neem oil formulation, selection bioassays were performed with 22 nanoformulations. In order to do that, newly emerged caterpillars were fed on leaflets treated with nanoformulation solutions for 10 days. The effect on the development and longevity of the insect was evaluated with the two most promising nanoformulations, aqueous NC40 and powdered NC40 (NC 40 = Poly- -hydroxibutirate nanocapsules). The LC50 for neem oil was estimated in 0.20% or 1.31mgL(-1) of azadiractin. The nanoformulations aqueous NC40 and powdered NC40 affected the insect development.

Efficiency of neem oil nanoformulations to Bemisia tabaci (GENN.) Biotype B (Hemiptera: Aleyrodidae)

The nanotechnology, through encapsulation of active ingredients, has showed an important way to avoid problems with quickly degradation of the pesticide molecules. Thus, neem (Azadirachta indica) oil nanoformulations containing beta-ciclodextrin and poli-epsilon-caprolactone (PCL) were tested as to their control efficiency against eggs and nymphs of Bemisia tabaci (Genn.) biotype B reared in soybean. The Lethal Concentration (LC50) was estimated using a commercial neem oil (Organic Neem (R)) on first-instar nymphs to establish the adequate volume of the nanoformulations per treatment. After that, they were sprayed on eggs and first-instar nymphs in laboratory and greenhouse and on third-instar nymphs in greenhouse. The commercial neem oil and distilled water were used as controls. Egg viability was not affected by any treatment. Among six nanoformulations, only one was efficient against the first-instar nymphs in laboratory conditions. However, its effective period was not increased as expected. In greenhouse, first-instar nymphs were more affected by two nanoformulations which were significantly different of the commercial neem oil - the most effective one. No mortality differences among the formulations in the third-instar test were observed. The nanoformulations were less efficient to control the B. tabaci biotype B nymphs than the commercial neem oil.

Lipid-based nanoformulations for peptide delivery

International audience

PEGylated ofloxacin nanoparticles render strong antibacterial activity against many clinically important human pathogens.

The rise of bacterial resistance against important drugs threatens their clinical utility. Fluoroquinones, one of the most important classes of contemporary antibiotics has also reported to suffer bacterial resistance. Since the general mechanism of bacterial resistance against fluoroquinone antibiotics (e.g. ofloxacin) consists of target mutations resulting in reduced membrane permeability and increased efflux by the bacteria, strategies that could increase bacterial uptake and reduce efflux of the drug would provide effective treatment. In the present study, we have compared the efficiencies of ofloxacin delivered in the form of free drug (OFX) and as nanoparticles on bacterial uptake and antibacterial activity. Although both poly(lactic-co-glycolic acid) (OFX-PLGA) and methoxy poly(ethylene glycol)-b-poly(lactic-co-glycolic acid) (OFX-mPEG-PLGA) nanoformulations presented improved bacterial uptake and antibacterial activity against all the tested human bacterial pathogens, namely, Escherichia coli, Proteus vulgaris, Salmonella typhimurium, Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella pneumoniae and Staphylococcus aureus, OFX-mPEG-PLGA showed significantly higher bacterial uptake and antibacterial activity compared to OFX-PLGA. We have also found that mPEG-PLGA nanoencapsulation could significantly inhibit Bacillus subtilis resistance development against OFX.

Zebrafish embryos as in vivo model for toxicity evaluation: screening of nanoparticle formulations DODAB:MO and DODAC:MO

Dissertação de mestrado em Molecular Genetics

Nanotechnological Strategies for Vaginal Administration of Drugs-A Review

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

Bioatividade de nanoformulações de nim sobre a traça-do-tomateiro

O uso de plantas inseticidas é uma importante ferramenta para o manejo de insetos-praga. Visando ao controle de Tuta absoluta (Meyrick) (Lepidoptera: Gelechiidae), nanoformulações de nim foram avaliadas. Após a estimativa de uma CL50 para uma formulação de óleo comercial de nim, bioensaios de seleção foram realizados com 22 nanoformulações. Para isso, lagartas neonatas foram alimentadas sobre folíolos tratados com soluções das nanoformulações durante 10 dias. Com as duas nanoformulações mais promissoras, NC40 aquoso e NC40 pó (NC 40=nanocápsulas de Poli- β-hidroxibutirato), foi avaliado o efeito sobre o desenvolvimento e a longevidade do inseto. A CL50 para o óleo de nim foi estimada em 0,20% ou 1,31mgL-1 de azadiractina. As nanoformulações NC40 aquoso e NC40 pó afetaram o desenvolvimento do inseto.

Amphotericin B nano-formulations : development, characterisation and suitability for oral administration

In der Form von Nanokapseln (AmB-HST), Nanoemulsion beziehungsweise multilamellaren Vesikeln (MLV) wurden drei Amphotericin-B-Formulierungen für die orale Applikation entwickelt, charakterisiert und verglichen. Die neuartige homogene Nanokapsel-Formulierung des hydrophoben Polyen-Antimykotikums Amphotericin B wurde in Analogie zu einem für Simvastatin und andere Arzneistoffe etablierten Prozess aus der Reinsubstanz, Lezithin und Gelatine mit Hilfe des HST-Verfahrens hergestellt. Photometrische Untersuchungen zeigten, dass das Endprodukt aus Monomeren aufgebaut ist. Mittels Mikroskopie ließen sich die Aggregate vor der Umhüllung mit Lezithin und Gelatine im Ausgangsmaterial als individuelle kugelförmige Arzneistoffpartikel darstellen. Strukturuntersuchungen mit dynamischer licht streuung (DLS) zeigten eine enge Größenverteilung der verkapselten Partikel von ca. 1 µm. Die Struktur der Hülle der HST-Partikel wurde erstmalig mit Neutronenstreuung unter Verwendung der Deuterium-basierten Lösungsmittel kontrastmethode aufgeklärt. Durch die teilweise Kontrastmaskierung des Partikelkerns bei der Neutronenstreuung konnte die Lezithin-Gelatine-Hülle als eine dünne, 5,64 ± 0.18 nm dicke Schicht aufgelöst werden, welche der biologischen Lipidmembran ähnlich, im Vergleich aber geringfügig größer ist. Dieses Resultat eröffnet Wege für die Optimierung der Formulierung von pharmazeutischen Nanopartikeln, z.B. durch Oberflächenmodifizierungen. Weitere Untersuchungen mittels Kleinwinkelneutronenstreuung unter Verwendung der D-Kontrastvariation deuten darauf hin, dass die Komponenten der Nanokapseln nicht den gleichen Masseschwerpunkt haben, sondern asymmetrisch aufgebaut sind und dass die stärker streuenden Domänen weiter außen liegen. Die Partikel sind im Vergleich zu Liposomen dichter. In-Vitro Freisetzungsstudien belegen das Solubilisierungsvermögen des HST-Systems, wonach die Freisetzung des Arzneistoffes aus der Formulierung zu allen gemessenen Zeitpunkten höher als diejenige der Reinsubstanz war. rnDie Nanoemulsion-Formulierung von Amphotericin B wurde mit einem Öl und Tensid system, jedoch mit unterschiedlichen Co-Solvenzien, erfolgreich entwickelt. Gemäß der Bestimmung der Löslichkeit in verschiedenen Hilfsstoffen erwies sich der Arzneistoff Amphotericin B als nicht-lipophil, gleichzeitig aber auch als nicht-hydrophil. Die zur Ermittlung der für die Emulsionsbildung notwendigen Hilfstoffkonzentrationen erstellten ternären Diagramme veranschaulichten, dass hohe Öl- und Tensidgehalte zu keiner Emulsionsbildung führten. Dementsprechend betrug der höchste Ölgehalt 10%. Die Tröpfchengröße wuchs mit zunehmender Tensidkonzentration, wobei die Co-Solventmenge der Propylenglykol-haltigen Nanoemulsion indirekt verringert wurde. Für die Transcutol®P-haltige Nanoemulsion hingegen wurde das Gegenteil beobachtet, nämlich eine Abnahme der Tröpfchengröße bei steigenden Tensidkonzentrationen. Durch den Einschluss des Arzneistoffes wurde nicht die Viskosität der Formulierung, sondern die Tröpfchengröße beeinflusst. Der Wirkstoffeinschluss führte zu höheren Tröpfchengrößen. Mit zunehmender Propylenglykolkonzentration wurde der Wirkstoffgehalt erhöht, mit zunehmender Transcutol®P-Konzentration dagegen vermindert. UV/VIS-spektroskopische Analysen deuten darauf hin, dass in beiden Formulierungen Amphotericin B als Monomer vorliegt. Allerdings erwiesen sich die Formulierungen Caco-2-Zellen und humanen roten Blutkörperchen gegenüber als toxisch. Da die Kontrollproben eine höhere Toxizität als die wirkstoffhaltigen Formulierungen zeigten, ist die Toxizität nicht nur auf Amphotericin, sondern auch auf die Hilfsstoffe zurückzuführen. Die solubilisierte Wirkstoffmenge ist in beiden Formulierungen nicht ausreichend im Hinblick auf die eingesetzte Menge an Hilfsstoff nach WHO-Kriterien. Gemäß diesen Untersuchungen erscheinen die Emulsions-Formulierungen für die orale Gabe nicht geeignet. Dennoch sind Tierstudien notwendig, um den Effekt bei Tieren sowie die systemisch verfügbare Wirkstoffmenge zu ermitteln. Dies wird bestandskräftige Schlussfolgerungen bezüglich der Formulierung und Aussagen über mögliche Perspektiven erlauben. Nichtsdestotrotz sind die Präkonzentrate sehr stabil und können bei Raumtemperatur gelagert werden.rnDie multilamellar-vesikulären Formulierungen von Amphotericin B mit ungesättigten und gesättigten neutralen Phospholipiden und Cholesterin wurden erfolgreich entwickelt und enthielten nicht nur Vesikel, sondern auch zusätzliche Strukturen bei zunehmender Cholesterinkonzentration. Mittels Partikelgrößenanalyse wurden bei den Formulierungen mit gesättigten Lipiden Mikropartikel detektiert, was abhängig von der Alkylkettenlänge war. Mit dem ungesättigten Lipid (DOPC) konnten hingegen Nanopartikel mit hinreichender Verkapselung und Partikelgrößenverteilung gebildet werden. Die Ergebnisse der thermischen und FTIR-spektroskopischen Analyse, welche den Einfluss des Arzneistoffes ausschließen ließen, liefern den Nachweis für die mögliche, bereits in der Literatur beschriebene Einlagerung des Wirkstoffs in lipid- und/oder cholesterinreiche Membranen. Mit Hilfe eines linearen Saccharosedichtegradienten konnte die Formulierung in Vesikel und Wirkstoff-Lipid-Komplexe nach bimodaler Verteilung aufgetrennt werden, wobei der Arzneistoff stärker mit den Komplexen als mit den Vesikeln assoziiert ist. Bei den Kleinwinkelneutronenstreu-Experimenten wurde die Methode der Kontrastvariation mit Erfolg angewendet. Dabei konnte gezeigt werden, dass Cholesterol in situ einen Komplex mit Amphotericin B bildet. Diesen Sachverhalt legt unter anderem die beobachtete Differenz in der äquivalenten Streulängendichte der Wirkstoff-Lipid- und Wirkstoff-Lipid-Cholesterin-haltigen kleinen unilamellaren Vesikeln nahe. Das Vorkommen von Bragg-Peaks im Streuprofil weist auf Domänen hin und systematische Untersuchungen zeigten, dass die Anzahl der Domänen mit steigendem Cholesteringehalt zunimmt, ab einem bestimmten Grenzwert jedoch wieder abnimmt. Die Domänen treten vor allem nahe der Außenfläche der Modellmembran auf und bestätigen, dass der Wirkstoff in den Cholesterinreichen Membranen vertikal eingelagert ist. Die Formulierung war sowohl Caco-2-Zellen als auch humanen roten Blutkörperchen gegenüber nicht toxisch und erwies sich unter Berücksichtigung der Aufnahme in Caco-2-Zellen als vielversprechend für die orale Applikation. Die Formulierung zeigt sich somit aussichtsreich und könnte in Tabletten weiterverarbeitet werden. Ein Filmüberzug würde den Wirkstoff gegen die saure Umgebung im Magen schützen. Für die Bestimmung der systemischen Verfügbarkeit der Formulierung sind Tierstudien notwendig. Die entwickelten multilamellaren Formulierungen einschließlich der Wirkstoff-Cholesterin-Komplexe bieten somit gute Aussichten auf die mögliche medizinische Anwendung. rnrn

Alginate-coated chitosan nanogels differentially modulate class-A and class-B CpG-ODN targeting of dendritic cells and intracellular delivery.

UNLABELLED CpG-oligodeoxynucleotides (CpG-ODNs) interact with dendritic cells (DCs), but evidence is less clear for CpG-ODN admixed with or incorporated into vaccine delivery vehicles. We loaded alginate-coated chitosan-nanogels (Ng) with class-A or class-B CpG-ODN, and compared with the same CpG-ODNs free or admixed with empty Ng. Experiments were performed on both porcine and human blood DC subpopulations. Encapsulation of class-A CpG-ODN (loading into Ng) strongly reduced the CpG-ODN uptake and intracellular trafficking in the cytosol; this was associated with a marked deficiency in IFN-α induction. In contrast, encapsulation of class-B CpG-ODN increased its uptake and did not influence consistently intracellular trafficking into the nucleus. The choice of CpG-ODN class as adjuvant is thus critical in terms of how it will behave with nanoparticulate vaccine delivery vehicles. The latter can have distinctive modulatory influences on the CpG-ODN, which would require definition for different CpG-ODN and delivery vehicles prior to vaccine formulation. FROM THE CLINICAL EDITOR This basic science study investigates the role of class-A and class-B CpG-oligodeoxynucleotides loaded into alginate-coated chitosan nanogels, demonstrating differential effects between the two classes as related to the use of these nanoformulations as vaccine delivery vehicles.

Magnetic nanoparticle-based targeted drug delivery for treatment of neuro-AIDS and drug addiction

Brain is one of the safe sanctuaries for HIV and, in turn, continuously supplies active viruses to the periphery. Additionally, HIV infection in brain results in several mild-to-severe neuro-immunological complications termed neuroAIDS. One-tenth of HIV-infected population is addicted to recreational drugs such as opiates, alcohol, nicotine, marijuana, etc. which share common target-areas in the brain with HIV. Interestingly, intensity of neuropathogenesis is remarkably enhanced due to exposure of recreational drugs during HIV infection. Current treatments to alleviate either the individual or synergistic effects of abusive drugs and HIV on neuronal modulations are less effective at CNS level, basically due to impermeability of therapeutic molecules across blood-brain barrier (BBB). Despite exciting advancement of nanotechnology in drug delivery, existing nanovehicles such as dendrimers, polymers, micelles, etc. suffer from the lack of adequate BBB penetrability before the drugs are engulfed by the reticuloendothelial system cells as well as the uncertainty that if and when the nanocarrier reaches the brain. Therefore, in order to develop a fast, target-specific, safe, and effective approach for brain delivery of anti-addiction, anti-viral and neuroprotective drugs, we exploited the potential of magnetic nanoparticles (MNPs) which, in recent years, has attracted significant importance in biomedical applications. We hypothesize that under the influence of external (non-invasive) magnetic force, MNPs can deliver these drugs across BBB in most effective manner. Accordingly, in this dissertation, I delineated the pharmacokinetics and dynamics of MNPs bound anti-opioid, anti-HIV and neuroprotective drugs for delivery in brain. I have developed a liposome-based novel magnetized nanovehicle which, under the influence of external magnetic forces, can transmigrate and effectively deliver drugs across BBB without compromising its integrity. It is expected that the developed nanoformulations may be of high therapeutic significance for neuroAIDS and for drug addiction as well.

Desenvolvimento de uma nanoformulação autoemulsificante contendo o alcaloide epiisopiloturina para melhorar sua biodisponibilidade plasmática após administração via oral

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Nanociência e Nanobiotecnologia, 2016.

Magnetic Nanoparticle-based Targeted Drug Delivery for Treatment of Neuro-AIDS and Drug Addiction

Brain is one of the safe sanctuaries for HIV and, in turn, continuously supplies active viruses to the periphery. Additionally, HIV infection in brain results in several mild-to-severe neuro-immunological complications termed neuroAIDS. One-tenth of HIV-infected population is addicted to recreational drugs such as opiates, alcohol, nicotine, marijuana, etc. which share common target-areas in the brain with HIV. Interestingly, intensity of neuropathogenesis is remarkably enhanced due to exposure of recreational drugs during HIV infection. Current treatments to alleviate either the individual or synergistic effects of abusive drugs and HIV on neuronal modulations are less effective at CNS level, basically due to impermeability of therapeutic molecules across blood-brain barrier (BBB). Despite exciting advancement of nanotechnology in drug delivery, existing nanovehicles such as dendrimers, polymers, micelles, etc. suffer from the lack of adequate BBB penetrability before the drugs are engulfed by the reticuloendothelial system cells as well as the uncertainty that if and when the nanocarrier reaches the brain. Therefore, in order to develop a fast, target-specific, safe, and effective approach for brain delivery of anti-addiction, anti-viral and neuroprotective drugs, we exploited the potential of magnetic nanoparticles (MNPs) which, in recent years, has attracted significant importance in biomedical applications. We hypothesize that under the influence of external (non-invasive) magnetic force, MNPs can deliver these drugs across BBB in most effective manner. Accordingly, in this dissertation, I delineated the pharmacokinetics and dynamics of MNPs bound anti-opioid, anti-HIV and neuroprotective drugs for delivery in brain. I have developed a liposome-based novel magnetized nanovehicle which, under the influence of external magnetic forces, can transmigrate and effectively deliver drugs across BBB without compromising its integrity. It is expected that the developed nanoformulations may be of high therapeutic significance for neuroAIDS and for drug addiction as well.