Izvršni sažetak
U dostupnoj literaturi, fisetin i quercetin se opetovano pojavljuju kao bioaktivni flavonoidi čija je učinkovitost u stvarnoj primjeni ograničena ekspozicijom uvjetovanom formulacijom, pri čemu višestruki izvori eksplicitno opisuju slabu topljivost u vodi i nisku mjerljivu bioraspoloživost za konvencionalne pripravke ili otopine/suspenzije.[1–4] Višestruki pristupi temeljeni na nano- i lipidnim sustavima (liposomi, nanoliposomi, polimerne micele, nanosupenzije, nanoemulzije, nanokohleati, SNEDDS) prikazani su kao praktične strategije za poboljšanje sistemske ekspozicije i/ili kinetike apsorpcije, često uz velike kvantitativne dobitke u AUC-u ili relativnoj bioraspoloživosti.[3–9] Najsnažniji humani farmakokinetički signal u skupu podataka je hibridni FENUMAT sustav micela u hidrogelu (FF-20), koji je povećao AUC0–12h fisetina 26.9-struko i Cmax s 9.97 ng/mL na 238.2 ng/mL u usporedbi s neformuliranim komparatorom, dok je također produžio vremenski prozor u kojem se fisetin mogao kvantificirati u plazmi.[4]
Senolitički racional
Unutar ovog skupa podataka, fisetin je eksplicitno definiran kao senoterapeutski ili senolitički flavonoid u više izvora, uključujući studiju koja je odabrala fisetin specifično kao „dobro proučeni senoterapeutski lijek” za testiranje u liposomima i preglednu tvrdnju da fisetin ima „senolitičke učinke”.[10, 11] Pretklinički in vivo dokazi navedeni u priloženim izvacima navode da je, među deset prirodnih flavonoida testiranih in vivo, fisetin prijavljen kao „najpotentniji senolitički spoj”, koji smanjuje markere senescencije kod progeroidnih i starih miševa.[12] Međutim, jedini izravni eksperiment na modelu senescencije uključen u skup podataka (doxorubicin-inducirana senescencija u stanicama A549 i WI38) nije pokazao selektivnu senolizu za slobodni fisetin ili liposone punjene fisetinom u esejima vijabilnosti, dok je i dalje uočena senomorfna modulacija SASP citokina IL-6 i IL-8 analizom ELISA.[10]
Strategije liposomalne enkapsulacije
Liposomalni fisetin zastupljen je kroz više pristupa pripremi i karakterizaciji, uključujući metodu tankog sloja / tankog filma pomoću definiranih fosfolipida i kolesterola, kao i platformu nanoliposoma s isparavanjem tankog filma s opcionalnim premazom od hijaluronske kiseline za stabilnost i ishode micelarizacije u fazi probave.[10, 13] U jednoj in vitro studiji senescencije, liposomi su pripremljeni miješanjem DOPC, DSPE i kolesterola u organskom otapalu, formiranjem lipidnog filma, rehidracijom u HEPES puferu i ekstrudiranjem kroz polikarbonatne membrane do 100 nm kako bi se dobili uniformni liposomi.[10] Ti su liposomi pokazali Z-prosjek od 115.9 ± 0.9 nm (PDI 0.155 ± 0.004) i ζ-potencijal od −20.3 ± 0.6 mV kada su bili prazni, dok je enkapsulacija fisetina smanjila veličinu na 95.1 ± 1.0 nm (PDI 0.178 ± 0.008) i pomaknula ζ-potencijal na −11.6 ± 1.2 mV, uz učinkovitost enkapsulacije od 13.68%.[10]
Zaseban sustav nanoliposoma koristio je lecithin i fisetin u masenom omjeru 25:1 s koncentracijom fisetina od 0.8 mg/mL, proizveden isparavanjem tankog filma i ultrazvučnom obradom (2 min na 40 W/cm²), što je dalo pravokutne nanoliposome veličine ~80 nm s PDI oko 0.3.[13] Premaz od hijaluronske kiseline (HA) pripremljen je otapanjem HA u fosfatnom puferu i miješanjem s nanoliposomima u volumnom omjeru 1:10 uz miješanje preko noći, a molekularna težina HA utjecala je na učinkovitost enkapsulacije (90–95% pri 3/35/90–100 kDa, smanjujući se na 79% pri 150–250 kDa i 74% pri 1000–1500 kDa).[13]
Polimerne i samoudružujuće micele
Polimerne micele eksplicitno su opisane u skupu podataka kao nanoskalne jezgra/ljuska (core/shell) strukture koje formiraju amfifilni blok kopolimeri, a višestruki sustavi micela s quercetinom pružaju kvantitativna poboljšanja oralne PK.[2, 5, 7] Kod štakora, MPEG-b-PLLA micela s quercetinom (pripremljena hidratacijom tankog filma) imala je veličinu čestica 88.5 ± 2.6 nm s PDI 0.13 ± 0.04, učinkovitost enkapsulacije 82.5 ± 2.1% i zeta potencijal −8.72 ± 1.03 mV.[7] Ova micela povećala je AUC0–∞ s 4633.71 ± 557.67 h·ng/mL (vodena suspenzija) na 41677.10 ± 4573.95 h·ng/mL i eksplicitno je prijavljena kao 9-struko povećanje relativne oralne bioraspoloživosti, uz viši Cmax (1920.83 ± 250.14 ng/mL naspram 628.67 ± 64.66 ng/mL) i odgođeni Tmax (7.3 ± 1.6 h naspram 3.0 ± 1.1 h).[7]
Drugi pristup micelama s quercetinom koristio je Soluplus micele pripremljene modificiranom disperzijom filma (soluplus plus F127), u kojoj je teoretsko opterećenje lijekom od 7% rezultiralo veličinom čestica od 79.00 ± 2.24 nm s PDI 0.154 ± 0.044, učinkovitošću enkapsulacije od 95.91% ± 4.05% i zeta potencijalom od −17.10 ± 2.30 mV.[2] Kod beagle pasa, ove su micele produžile mogućnost detekcije quercetina s 24 h (slobodni lijek) na 48 h (micela) i povećale Cmax s 5.24 μg·mL−1 na 7.56 μg·mL−1, uz prijavljeno poluvrijeme eliminacije koje je 2.19-struko dulje nego kod čistog quercetina.[2]
Platforme čvrstih lipida i nanočestica
Osim micela i liposoma, skup podataka uključuje višestruke platforme nanočestica koje obuhvaćaju polimerne nanočestice (PLGA), proteinske nanočestice (na bazi BSA), hitozanske nanočestice dobivene ionskim geliranjem te nanosupenzije/nanokristale, svaka s detaljnim parametrima veličine i enkapsulacije.[1, 14–16] PLGA nanočestice za fisetin razvijene su za evaluaciju usmjerenu na intravensku primjenu, pri čemu je za primjer formulacije (NP4) prijavljena srednja veličina čestica od ~330 nm, ζ-potencijal −7.2 mV, PDI 0.25, učinkovitost enkapsulacije 83.58% i opterećenje lijekom od 13.93%.[17] Drugi sustav PLGA nanočestica za fisetin (FST-NP) imao je srednju veličinu od 187.9 nm, PDI 0.121, ζ-potencijal −29.2 mV i učinkovitost enkapsulacije od 79.3%, te je polučio 4.9×, 3.2× i 2.3× veću permeaciju u usporedbi sa suspenzijom u modelu izvrnute crijevne vrećice (everted gut sac) kroz duodenum/jejunum/ileum.[15]
Folat-ciljane nanočestice fisetina (FFANPs) prijavljene su kao monodisperzne sferične čestice od 150 nm s PDI 0.117 i visokom učinkovitošću enkapsulacije (92.36% ± 3.84) uz kapacitet opterećenja od 8.39% ± 3.04, što podupire paradigmu ciljanja receptora prije nego paradigmu oralne ekspozicije unutar priloženog izvatka.[14] Hitozan/TPP nanočestice fisetina dobivene ionskim geliranjem (FNPs) imale su prosječnu veličinu 363.1 ± 17.2 nm i ζ-potencijal +17.7 ± 0.1 mV, s učinkovitošću enkapsulacije 78.79 ± 7.7% i kapacitetom opterećenja 37.46 ± 6.6%.[1]
Samoemulgirajući sustavi i sustavi nanoemulzija
Skup podataka opisuje i SNEDDS koncepte na razini definicije i konkretne sustave nanoemulzija s in vivo PK ishodima za fisetin, naglašavajući kinetiku apsorpcije vođenu formulacijom i učinkovitost doze u modelima bolesti.[5, 6] Za fisetin, optimizirana formulacija nanoemulzije (nanoemulzija 9) sastojala se od Miglyol 812 N (10%), Labrasol (10%), Tween 80 (2.5%), Lipoid E80 (1.2%), glicerola (2.25%), NaOH (0.1N) do pH 7 i vode do 100%, s promjerom nanočestica od 146 ± 3 nm i vrlo niskim PDI-jem od 0.015 prijavljenim za pripravak koji sadrži Miglyol.[6] Isti niz nanoemulzija također je karakteriziran promjerom kapi od 153 ± 2 nm, negativnim ζ-potencijalom −28.4 ± 0.6 mV i PDI-jem od 0.129, a prijavljeno je da je nanoemulzija stabilna na 4 °C tijekom 30 dana uz odvajanje faza na 20 °C.[6]
Farmakokinetički, prijavljeno je da intravenska primjena ove nanoemulzije fisetina u dozi od 13 mg/kg ne pokazuje značajnu razliku u sistemskoj ekspoziciji u usporedbi sa slobodnim fisetinom, dok je intraperitonealna primjena dovela do 24-strukog povećanja relativne bioraspoloživosti u usporedbi sa slobodnim fisetinom, što se pripisuje bržoj apsorpciji, što se odražava u kraćem srednjem vremenu apsorpcije (MAT 1.97 h naspram 5.98 h).[6]
Za quercetin, jedna SNEDDS studija opisala je optimiziranu nanoemulgirajuću formulaciju koja koristi triacetin kao uljnu fazu, Tween 20 kao surfaktant i etanol kao kosurfaktant, s veličinom čestica NE4 od 11.96 nm i prijavljenim visokim sadržajem lijeka (~97.98% do 100.88%).[18]
Kvantitativni dobici u bioraspoloživosti
Ovdje citirana literatura potvrđuje dosljedan obrazac: nano/lipidni isporučni sustavi mogu višestruko promijeniti ekspoziciju u usporedbi s konvencionalnim otopinama, suspenzijama ili neformuliranim komparatorima, pri čemu su faktori povećanja izravno prijavljeni u više neovisnih studija i pregleda.[3–5, 7–9] Tablica u nastavku objedinjuje prijavljene faktore povećanja i ključne PK parametre točno onako kako su navedeni u izvorima, koristeći relativnu bioraspoloživost temeljenu na AUC-u gdje je to bilo dostupno.
| Flavonoid | Sustav | Model | Ključni kvantitativni dobitak | Prijavljeni PK detalji |
|---|---|---|---|---|
| Fisetin | Hibridni FENUMAT sustav micela u hidrogelu (FF-20) | Zdravi dobrovoljci (jednokratna doza) | AUC0–12h 26.9-struko viši u usporedbi s UF[4] | Cmax 238.2 ng/mL (FF-20) naspram 9.97 ng/mL (UF); Tmax 1.24 h naspram 0.88 h; t1/2 1.51 h naspram 1.14 h; fisetin mjerljiv do 8 h naspram 2 h[4] |
| Fisetin | Nanoemulzija | Miševi (intraperitonealno) | 24-struko viša relativna bioraspoloživost u usporedbi sa slobodnim fisetinom[6] | Brža apsorpcija (MAT 1.97 h naspram 5.98 h); slična ekspozicija kao kod slobodnog oblika za i.v. doziranje (podudarne krivulje; slični Cmax/AUC/t1/2)[6] |
| Fisetin | Nanokohleati (sažetak pregleda) | In vivo (put primjene naveden u kontekstu produljenog oslobađanja) | Bioraspoloživost poboljšana do 141 puta[5] | Prijavljeno kao produljeno oslobađanje iz pripremljenog kompleksa[5] |
| Fisetin | Liposomalni sustav (sažetak pregleda) | In vivo (intraperitonealno) | Bioraspoloživost poboljšana 47 puta[5] | Put primjene specificiran kao intraperitonealna injekcija[5] |
| Quercetin | MPEG-b-PLLA micela | SD štakori (oralno) | Relativna oralna bioraspoloživost 9-struko veća u usporedbi s vodenom suspenzijom (na bazi AUC)[7] | AUC0–∞ 41677.10 ± 4573.95 naspram 4633.71 ± 557.67 h·ng/mL; Cmax 1920.83 ± 250.14 naspram 628.67 ± 64.66 ng/mL; Tmax 7.3 ± 1.6 naspram 3.0 ± 1.1 h[7] |
| Quercetin | LipoMicel tekući micelarni matriks | Zdravi dobrovoljci (crossover studija) | 8-struko povećanje AUC-a i 9-struko povećanje Cmax-a u usporedbi sa slobodnim quercetinom[8] | Cmax 182.85 ng/mL pri Tmax 0.5 h; AUC za fitosom nešto viši nego za LipoMicel u istom izvješću o studiji[8] |
| Quercetin | Kazeinske nanočestice s HP-β-CD | Wistar štakori (oralno) | Relativna oralna bioraspoloživost blizu 37% (devet puta viša od kontrolne otopine); kontrolna oralna otopina oko 4% bioraspoloživosti[3] | Razine u plazmi uočene do 72 h za Q-HPCD-NP; AUC 61 μg·h/mL ~10-struko viši od oralne otopine[3] |
| Quercetin | Nanosuspenzije sa stabilizatorima i metaboličkim inhibitorima | SD štakori (oralno) | Apsolutna bioraspoloživost povećana do 23.58% naspram 3.61% za vodenu suspenziju (skupina s najvećim vrijednostima SPC-Pip-Que-NSps)[9] | Povećanja AUC0–∞ prijavljena kao 6.5× (SPC-Pip) i 4.3× (TPGS) u usporedbi sa suspenzijom u tekstu s navedenim vrijednostima AUC-a[9] |
| Quercetin | Samostabilizirana Pickeringova emulzija s nanokristalima | SD štakori (oralno) | AUC0–t povećan 2.76× naspram grubog praha i 1.38× naspram nanokristala[19] | Tmax skraćen na 1.75 ± 1.26 h naspram 3.33 ± 1.63 h (grubi prah) i 2.96 ± 0.17 h (NC); Cmax 6.06 μg·mL−1 (NSSPE) naspram grubog praha (naveden odnos od 2.41×)[19] |
Ograničenja prvog prolaska i apsorpcije
Iako skup podataka ne kvantificira izravno putove jetrenog metabolizma, nekoliko studija operativno pokazuje da formulacija može kontrolirati proces i vremenski tijek apsorpcije, uključujući bržu apsorpciju (kraći MAT) za intraperitonealno primijenjenu nanoemulziju fisetina i produljenu mogućnost detekcije za humani FF-20 u usporedbi s neformuliranim komparatorom.[4, 6]
Za quercetin, višestruki oralni nanonosači produljuju zadržavanje u sistemskoj cirkulaciji, uključujući kazeinske nanočestice koje su održavale mjerljive razine u plazmi do 72 h (naspram 24 h za stanje s nanočesticama bez ciklodekstrina) i Soluplus micele koje su produžile detekciju na 48 h u usporedbi s 24 h za slobodni lijek kod pasa.[2, 3] Podaci također pokazuju da nanonosači mogu pomaknuti Tmax u oba smjera ovisno o arhitekturi sustava, kao što je odgođeni Tmax u MPEG-b-PLLA micelama s quercetinom (7.3 h naspram 3.0 h) i skraćeni Tmax u Pickeringovoj emulziji s quercetinom (1.75 h naspram 3.33 h).[7, 19]
Analitička validacija
Skup podataka pruža opsežne dokaze da se kvantitativna procjena nanoformulacija flavonoida uvelike oslanja na tekućinsku kromatografiju (HPLC/UPLC) i LC-MS/MS, uz dodatnu upotrebu metoda UV-Vis apsorbancije i fluorescencije za karakterizaciju formulacije i ispitivanje sadržaja.[1, 4, 7, 9, 10, 13]
U humanoj farmakokinetici fisetina za FF-20, fisetin i njegov metabolit geraldol kvantificirani su pomoću UPLC-ESI-MS/MS (QTRAP) u MRM modu s negativnim ionima nakon ekstrakcije acetonitrilom i filtracije, a sadržaj fisetina također je izmjeren validiranom HPLC analizom.[4]
U farmakokinetici micela s quercetinom kod štakora, metoda LC-MS/MS s trostrukim kvadrupolom kvantificirala je quercetin putem MRM prijelaza m/z 301.1 → 151.0 s kromatografskim razdvajanjem na Agilent Eclipse-C18 koloni pod izokratskom mobilnom fazom voda/metanol.[7]
Nekoliko radova o formulacijama koristilo je HPLC-UV ili HPLC-DAD za ispitivanja sadržaja i oslobađanja/permeacije, uključujući kvantifikaciju nanoemulzije fisetina pomoću reverznofaznog HPLC-a s UV detekcijom na 360 nm i kvantifikaciju kazeinskih nanočestica punjenih quercetinom pomoću HPLC-UV-a s DAD-om na 370 nm.[3, 6]
Neki su sustavi koristili UV-Vis spektrofotometriju za procjenu koncentracije fisetina ili quercetina (npr. fisetin na 364 nm za hitozanske nanočestice; quercetin na 374 nm za topljenje/sadržaj lijeka SNEDDS), a jedna studija liposomalnog fisetina kvantificirala je koncentraciju fisetina spektrofluorometrijom s ekscitacijom/emisijom na 418/486 nm.[1, 10, 18]
Senescencija i ishodi učinkovitosti
Izravnim ishodima na modelima senescencije u skupu podataka trenutačno dominira jedna in vitro studija koja je testirala fisetin i liposone punjene fisetinom u modelima starenja induciranog doxorubicinom, u kojoj ni slobodni fisetin ni liposomi punjeni fisetinom nisu doveli do selektivne apoptoze senescentnih stanica u odnosu na nesenescentne u esejima vijabilnosti.[10]
Ista je studija unatoč tome zabilježila senomorfno djelovanje dokazano smanjenim lučenjem IL-6 i IL-8 u senescentnim stanicama te je i slobodni i liposomalni fisetin definirala kao modulatore SASP-a pomoću ELISA analize.[10]
Nadopunjujući ove nalaze, vanjska in vivo tvrdnja o senolitičkom djelovanju uključena u izvatke navodi da je fisetin opisan kao najpotentniji senolitik među deset flavonoida testiranih in vivo, smanjujući markere starenja kod progeroidnih i starih miševa, ali bez detalja o formulaciji u priloženom skupu citata.[12]
Izvan ishoda vezanih uz senescenciju, višestruke nanoformulacije pokazuju učinkovitost u modelima bolesti u skladu s poboljšanjima ekspozicije, uključujući nanoemulziju fisetina koja je postigla smanjenje volumena tumora od 53% pri 36.6 mg/kg u usporedbi s ~6-struko višom dozom slobodnog fisetina (223 mg/kg) za sličnu inhibiciju rasta tumora kod miševa s Lewisovim karcinomom pluća.[6]
Ostali primjeri učinkovitosti izvan senescencije uključuju nanosupenziju fisetina koja poboljšava pamćenje i učenje te smanjuje razine MAO-A kod miševa s demencijom induciranom s Aβ(25–35), te hitozanske nanočestice fisetina koje smanjuju mRNA upalnih citokina (TNF-α i IL-6) i povećavaju IL-10 u kondrocitima prethodno tretiranim s IL-1β, istovremeno sprječavajući smanjenje transkripata povezanih s hrskavicom (Sox-9 i COL2).[1, 16]
Translacijski status
Skup podataka uključuje više studija bioraspoloživosti na ljudskim dobrovoljcima za formulacije fisetina i quercetina, pružajući izravnu translacijsku važnost za tvrdnje o poboljšanju ekspozicije.[4, 8]
Za fisetin, randomizirani, dvostruko slijepi, cross-over dizajn kod 15 zdravih dobrovoljaca usporedio je dozu od 1000 mg UF s 1000 mg FF-20 (koja isporučuje 192 mg fisetina) uz 10-dnevno razdoblje ispiranja (washout), što je omogućilo izravnu PK usporedbu unutar istog ispitanika koja je pokazala znatno viši AUC i Cmax za FF-20 te dulje trajanje mjerljivosti fisetina u plazmi.[4]
Za quercetin, nezaslijepljena crossover studija na 12 zdravih odraslih dobrovoljaca procijenila je tri proizvoda s quercetinom i izvijestila da je tekući micelarni matriks LipoMicel postigao 8-struko povećanje AUC-a i 9-struko povećanje Cmax-a u usporedbi sa slobodnim quercetinom, s Cmax od 182.85 ng/mL pri Tmax 0.5 h.[8]
Nedostaci i budući smjerovi
U granicama pruženih dokaza, ključni nedostatak je ograničeno povezivanje poboljšanja oralne bioraspoloživosti s izravnim ishodima uklanjanja starenja (npr. selektivna eliminacija senescentnih stanica), jer je jedini eksplicitni eksperiment na modelu senescencije ovdje pokazao senomorfno smanjenje SASP-a bez senolitičke selektivnosti i za slobodni fisetin i za liposone punjene fisetinom.[10]
Drugi nedostatak je taj što neke platforme bilježe značajna poboljšanja u biopristupačnosti (bioaccessibility) ili permeaciji (npr. nanoliposomi s fisetinom koji povećavaju biopristupačnost na 88.9–92.5% naspram 7.2% u slobodnom ulju, te PLGA nanočestice s fisetinom koje povećavaju crijevnu permeaciju do 4.9× u modelu izvrnute crijevne vrećice) bez paralelne in vivo potvrde sistemske PK u ovdje navedenim izvacima.[13, 15]
Praktični budući smjer koji proizlazi iz dokaza jest čvršća integracija karakterizacije formulacije s validiranim bioanalitičkim mjerenjima, s obzirom na to da skup podataka pokazuje širok metodološki spektar — od LC-MS/MS i UHPLC-HRMS u kliničkoj PK do UV-Vis eseja za enkapsulaciju ili otapanje u probiru formulacija — što sugerira da bi usklađene strategije kvantifikacije mogle poboljšati usporedivost među studijama.[1, 4, 8, 18]
Drugi budući smjer je odabir formulacije prilagođene željenim profilima apsorpcije, jer studije pokazuju i odgođeni i ubrzani Tmax ovisno o vrsti nosača (npr. MPEG-b-PLLA micele odgađaju Tmax naspram Pickeringovih emulzija koje ga skraćuju), što implicira da se „najbolja” formulacija može razlikovati ovisno o terapeutskom cilju i prozoru doziranja.[7, 19]
