Nano- neurotherapeutics for neonatal cerebral damage Preparation and evaluation of Chitosan-based nanoparticles as delivery systems of therapeutic proteins. An experimental study
Abstract
Nanoparticles (NPs) are an example of controlled delivery systems, where an active
therapeutic drug is incorporated in a polymeric structure to later be released in a predefined
manner. NPs have colossal applications that could revolutionize the treatment of brain injury.
NPs can readily transmigrate across the blood-brain-barrier (BBB) without compromising its
integrity. Studies show Death-Associated-Protein-kinase-1-inhibitor (DAPK1-inhibitor) to be
neuroprotective in both in vitro and in vivo ischemic models. However, the potential
therapeutic application has been severely restricted by anatomic features that prevent drugs
from being delivered to the central venous system across the BBB. Thus, it is highly relevant
to study nanoparticle-based systems to improve drug administration. The aim was to fabricate
and characterize chitosan nanoparticles loaded with DAPk1-inhibitor. NPs were fabricated by
a well-established method and different surface modifications were added. Encapsulation
efficiency (EE), loading capacity (LC) and in vitro release was evaluated. High EE (96.3%
±3.7) indicates that a high amount of the drug is entrapped in the NPs. The low LC (7.3%
±1.8) implies that the NPs are much larger than the volume of drug. Release test in vitro
shows an initial small burst release followed by a sustained release. In conclusion, chitosan
NPs show interesting and important perspectives as drug carriers.
Degree
Student essay
Other description
Syrebrist under förlossning eller nyföddhetsperioden kan leda till hjärnskador som i sin tur
orsakar utvecklingsstörningar och neurologiska funktionshinder som exempelvis cerebral
pares. En speciellt utsatt grupp är barn som föds för tidigt, där behandlingsalternativ saknas
idag. Kylmössa är enda metoden tillgänglig för barns som föds med syrebrist vid fullgången
tid, men det finns utrymme för bättre behandlingseffekt. Nya behandlingsstrategier utvecklas
kontinuerligt, dock faller många potentiella läkemedel mellan stolarna då de inte kan
administreras på ett säkert sätt. I detta arbete nämns en grupp av substanser med god
behandlingseffekt på hjärnskada hos nyfödda möss. Problemet är dock självaste
administreringen då man i studierna har injicerat substanserna direkt till hjärnan genom
skallen.
Nanopartiklar är samlingsnamnet för mycket små partiklar. Biologiskt nedbrytbara
nanopartiklar är målinriktade bärarsystem och leveransverktyg. Istället för att injicera
eventuella substanser direkt i exempelvis hjärnan, kan nanopartiklar fyllas med den tänkta
substansen, ges som en sedvanlig spruta var som helst eller oralt, och sedan navigera sin väg
till tänkta målorganet eller målceller där de sakta frisätter substansen (likt en disksvamp som
suger upp vatten och sedan kramas ut).
Vårt immunförsvar skyddar kroppen från virus, bakterier och andra främmande partiklar,
därför måste egenskaper så som storlek och ytan av dessa nanopartiklar modifieras för att
kunna fly undan från immunsystemet. Detta kan göras genom att inkorporera och omsluta
nanopartiklarna med olika ämnen.
Denna studie förklarar hur nanopartiklar kan användas i behandlingssyfte med fokus på
hjärnskador och nanopartiklar som kan ta sig över blodhjärnbarriären till hjärnan. Syftet var
att tillverka och karakterisera chitosan nanopartiklar (en av många olika sorter nanopartiklar)
med en hjärnskyddande substans. Jämförelse har gjorts emellan tomma nanopartiklar
respektive de som innehöll substansen. Faktorer så som inkapslingsförmåga (hur mycket av
tillsatta substansen som tas upp av nanopartikeln), laddningskapacitet (hur stor del av
nanopartiklarna som utgörs av substansen) och frisättningsförmåga (hur substansen sedan
frisätts från nanopartiklarna) beräknades med hjälp av olika nanotekniska mätinstrument.
Resultatvis ser man att en hög mängd av substansen togs upp. Utvärdering av frisättningen
visar att substansen sedan töms sakta ut ur de skapade nanopartiklarna. Slutsatsen är att
chitosan nanopartiklar besitter en stor potential som läkemedelsbärare som kan sakta frisätta
mindre doser av läkemedlet. Vidare utvärdering av tillverkningen och mindre modifieringar
behöver göras för att få vidare perspektiv av området.