Sammendrag
Gjennom den tilgjengelige litteraturen fremstår fisetin og quercetin gjentatte ganger som bioaktive flavonoider hvis reelle effekt begrenses av formuleringsbegrenset eksponering, der flere kilder eksplisitt beskriver dårlig vannløselighet og lav målbart biotilgjengelighet for konvensjonelle preparater eller løsninger/suspensjoner.[1–4] Flere nano- og lipidbaserte tilnærminger (liposomer, nanoliposomer, polymere miceller, nanosuspensjoner, nanoemulsjoner, nanokochleater, SNEDDS) presenteres som praktiske strategier for å forbedre systemisk eksponering og/eller absorbsjonskinetikk, ofte med store kvantitative økninger i AUC eller relativ biotilgjengelighet.[3–9] Det sterkeste humane farmakokinetiske signalet i datasettet er et hybrid micelle-i-hydrogel fisetin-system (FF-20), som økte fisetins AUC0–12h 26.9-ganger og Cmax fra 9.97 ng/mL til 238.2 ng/mL sammenlignet med en uformulert komparator, samtidig som tidsvinduet der fisetin var kvantifiserbart i plasma ble utvidet.[4]
Senolytisk rasjonale
Innenfor dette datasettet blir fisetin eksplisitt definert som et senoterapeutisk eller senolytisk flavonoid i flere kilder, inkludert en studie som valgte fisetin spesifikt som et ”godt studert senoterapeutisk legemiddel” for testing i liposomer, og en oversiktsartikkel som slår fast at fisetin har ”senolytiske effekter”.[10, 11] Preklinisk in vivo-evidens referert i de gitte utdragene fastslår at blant ti naturlige flavonoider testet in vivo, ble fisetin rapportert som det ”mest potente senolytiske stoffet”, noe som reduserte senescensmarkører i progeroide og gamle mus.[12] Imidlertid fant det eneste direkte senescensmodell-eksperimentet inkludert i datasettet (doxorubicin-indusert senescens i A549- og WI38-celler) ingen selektiv senolyse for fritt fisetin eller fisetin-ladede liposomer i viabilitetsanalyser, selv om det fremdeles ble observert senomorf modulering av SASP-cytokinene IL-6 og IL-8 ved ELISA.[10]
Liposomale innkapslingsstrategier
Liposomalt fisetin er representert ved flere fremstillings- og karakteriseringsmetoder, inkludert en tynnskikt-/tynnfilmmetode som bruker definerte fosfolipider og kolesterol, samt en tynnfilmevaporerings-nanoliposomplattform med valgfritt hyaluronsyre-belegg for stabilitet og micellariseringsresultater i fordøyelsesfasen.[10, 13] I en in vitro-senescensstudie ble liposomer fremstilt ved å blande DOPC, DSPE og kolesterol i et organisk løsemiddel, danne en lipidfilm, rehydrere i HEPES-buffer og ekstrudere gjennom polykarbonatmembraner ned til 100 nm for å oppnå uniforme liposomer.[10] Disse liposomene utviste en Z-average på 115.9 ± 0.9 nm (PDI 0.155 ± 0.004) og ζ-potensial på −20.3 ± 0.6 mV som tomme, mens fisetin-innkapsling reduserte størrelsen til 95.1 ± 1.0 nm (PDI 0.178 ± 0.008) og forskjøv ζ-potensialet til −11.6 ± 1.2 mV, med en innkapslingseffektivitet på 13.68%.[10]
Et separat nanoliposomsystem brukte lecitin og fisetin i et masseforhold på 25:1 med en fisetinkonsentrasjon på 0.8 mg/mL, produsert ved tynnfilmevaporering og ultralydbehandling (2 min ved 40 W/cm²), noe som ga rektangulære nanoliposomer på ~80 nm med PDI rundt 0.3.[13] Hyaluronsyre-belegg (HA) ble fremstilt ved å løse HA i fosfatbuffer og blande med nanoliposomer i et volumforhold på 1:10 under omrøring over natten, og molekylvekten til HA påvirket innkapslingseffektiviteten (90–95% ved 3/35/90–100 kDa, synkende til 79% ved 150–250 kDa og 74% ved 1000–1500 kDa).[13]
Polymere og selvmonterende miceller
Polymere miceller beskrives eksplisitt i datasettet som nanoskala kjerne/skall-strukturer dannet av amfifile blokk-kopolymerer, og flere quercetin-micellesystemer gir kvantitative forbedringer i oral PK.[2, 5, 7] Hos rotter hadde en MPEG-b-PLLA quercetin-micelle (fremstilt ved tynnfilmhydrering) en partikkelstørrelse på 88.5 ± 2.6 nm med PDI 0.13 ± 0.04, innkapslingseffektivitet på 82.5 ± 2.1% og zetapotensial på −8.72 ± 1.03 mV.[7] Denne micellen økte AUC0–∞ fra 4633.71 ± 557.67 h·ng/mL (vandig suspensjon) til 41677.10 ± 4573.95 h·ng/mL og ble eksplisitt rapportert som en 9-gangers økning i relativ oral biotilgjengelighet, med høyere Cmax (1920.83 ± 250.14 ng/mL vs 628.67 ± 64.66 ng/mL) og forsinket Tmax (7.3 ± 1.6 h vs 3.0 ± 1.1 h).[7]
En annen tilnærming for quercetin-miceller brukte Soluplus-miceller fremstilt ved modifisert filmdispersjon (Soluplus pluss F127), der en teoretisk legemiddelbelastning på 7% ga en partikkelstørrelse på 79.00 ± 2.24 nm med PDI 0.154 ± 0.044, innkapslingseffektivitet på 95.91% ± 4.05% og zetapotensial på −17.10 ± 2.30 mV.[2] Hos beagle-hunder forlenget disse micellene detekterbarheten av quercetin fra 24 h (fritt legemiddel) til 48 h (micelle) og økte Cmax fra 5.24 μg·mL−1 til 7.56 μg·mL−1, samtidig som det ble rapportert en halveringstid som var 2.19 ganger lengre enn for rent quercetin.[2]
Faste lipid- og nanopartikkelplattformer
Utover miceller og liposomer inkluderer datasettet flere nanopartikkelplattformer som omfatter polymere nanopartikler (PLGA), proteinnanopartikler (BSA-baserte), kitosan-ionegelerings-nanopartikler og nanosuspensjoner/nanokrystaller, hver med detaljerte målinger for størrelse og innkapsling.[1, 14–16] PLGA-nanopartikler for fisetin ble utviklet for intravenøst orientert evaluering, der en eksempelformulering (NP4) ble rapportert med en gjennomsnittlig partikkelstørrelse på ~330 nm, ζ-potensial på −7.2 mV, PDI 0.25, innkapslingseffektivitet på 83.58% og legemiddelbelastning på 13.93%.[17] Et annet PLGA-nanopartikkelsystem for fisetin (FST-NP) rapporterte en gjennomsnittsstørrelse på 187.9 nm, PDI 0.121, ζ-potensial på −29.2 mV og innkapslingseffektivitet på 79.3%, og det ga henholdsvis 4.9×, 3.2× og 2.3× høyere permeasjon enn suspensjon i en everted gut sac-modell på tvers av duodenum/jejunum/ileum.[15]
Folat-målrettede fisetin-nanopartikler (FFANPs) ble rapportert som monodisperse sfæriske partikler på 150 nm med PDI 0.117 og høy innkapslingseffektivitet (92.36% ± 3.84) med en belastningskapasitet på 8.39% ± 3.04, noe som støtter et paradigm for reseptormålretting fremfor et paradigm for oral eksponering innenfor det gitte utdraget.[14] Kitosan/TPP ionegelerings-fisetinnanopartikler (FNPs) hadde en gjennomsnittlig størrelse på 363.1 ± 17.2 nm og ζ-potensial på +17.7 ± 0.1 mV, med en innkapslingseffektivitet på 78.79 ± 7.7% og belastningskapasitet på 37.46 ± 6.6%.[1]
Selvemulgerende og nanoemulsjonssystemer
Datasettet beskriver både SNEDDS-konsepter på definisjonsnivå og konkrete nanoemulsjonssystemer med in vivo PK-resultater for fisetin, med vekt på formuleringsdrevet absorbsjonskinetikk og doseringseffektivitet i sykdomsmodeller.[5, 6] For fisetin bestod en optimalisert nanoemulsjonsformulering (nanoemulsjon 9) av Miglyol 812 N (10%), Labrasol (10%), Tween 80 (2.5%), Lipoid E80 (1.2%), glyserol (2.25%), NaOH (0.1N) til pH 7 og vann til 100%, med en nanopartikkeldiameter på 146 ± 3 nm og en svært lav PDI på 0.015 rapportert for det Miglyol-holdige preparatet.[6] Den samme nanoemulsjonsfamilien ble også karakterisert ved å ha en dråpediameter på 153 ± 2 nm, negativt ζ-potensial på −28.4 ± 0.6 mV og PDI på 0.129, og nanoemulsjonen ble rapportert å være stabil ved 4 °C i 30 dager med faseseparasjon ved 20 °C.[6]
Farmakokinetisk ble det rapportert at intravenøs administrering av denne fisetin-nanoemulsjonen ved 13 mg/kg ikke viste noen signifikant forskjell i systemisk eksponering sammenlignet med fritt fisetin, vera intraperitoneal administrering ga en 24-gangers økning i relativ biotilgjengelighet sammenlignet med fritt fisetin, noe som tilskrives raskere absorbsjon som gjenspeiles av en kortere gjennomsnittlig absorbsjonstid (MAT 1.97 h vs 5.98 h).[6]
For quercetin beskrev en SNEDDS-studie en optimalisert selvemulgerende formulering som brukte triacetin som oljefase, Tween 20 som surfaktant og etanol som ko-surfaktant, med en NE4-partikkelstørrelse på 11.96 nm og rapportert høyt innhold av legemiddel (~97.98% til 100.88%).[18]
Kvantitative økninger i biotilgjengelighet
Litteraturen som er trukket ut her støtter et konsistent mønster: nano-/lipid-baserte leveringssystemer kan endre eksponeringen med multipler sammenlignet med konvensjonelle løsninger, suspensjoner eller uformulerte komparatorer, med fold-endringer rapportert direkte i flere uavhengige studier og oversiktsartikler.[3–5, 7–9] Tabellen nedenfor konsoliderer rapporterte fold-økninger og kjerne-PK-endepunkter nøyaktig slik de er oppgitt i kildene, og bruker AUC-basert relativ biotilgjengelighet der dette er tilgjengelig.
| Flavonoid | System | Modell | Viktig kvantitativ økning | Rapporterte PK-detaljer |
|---|---|---|---|---|
| Fisetin | Hybrid-FENUMAT micelle-i-hydrogel (FF-20) | Friske frivillige (enkeltdose) | AUC0–12h 26.9 ganger høyere vs UF[4] | Cmax 238.2 ng/mL (FF-20) vs 9.97 ng/mL (UF); Tmax 1.24 h vs 0.88 h; t1/2 1.51 h vs 1.14 h; fisetin kvantifiserbart opptil 8 h vs 2 h[4] |
| Fisetin | Nanoemulsjon | Mus (intraperitoneal) | 24 ganger høyere relativ biotilgjengelighet vs fritt fisetin[6] | Raskere absorbsjon (MAT 1.97 h vs 5.98 h); lignende eksponering vs fritt ved i.v.-dosering (sammenfallende kurver; lignende Cmax/AUC/t1/2)[6] |
| Fisetin | Nanokochleater (sammendrag fra oversikt) | In vivo (administrasjonsvei spesifisert i en sammenheng med kontrollert frigjøring) | Biotilgjengelighet forbedret opptil 141 ganger[5] | Rapportert som kontrollert frigjøring fra det fremstilte komplekset[5] |
| Fisetin | Liposomalt system (sammendrag fra oversikt) | In vivo (intraperitoneal) | Biotilgjengelighet forbedret 47 ganger[5] | Administrasjonsvei spesifisert som intraperitoneal injeksjon[5] |
| Quercetin | MPEG-b-PLLA-micelle | SD-rotter (oral) | Relativ oral biotilgjengelighet 9 ganger vs vandig suspensjon (AUC-basert)[7] | AUC0–∞ 41677.10 ± 4573.95 vs 4633.71 ± 557.67 h·ng/mL; Cmax 1920.83 ± 250.14 vs 628.67 ± 64.66 ng/mL; Tmax 7.3 ± 1.6 vs 3.0 ± 1.1 h[7] |
| Quercetin | LipoMicel flytende micellematrise | Friske frivillige (crossover) | 8-gangers økning i AUC og 9-gangers økning i Cmax vs fritt quercetin[8] | Cmax 182.85 ng/mL ved Tmax 0.5 h; AUC for fytosom noe høyere enn LipoMicel i samme rapport[8] |
| Quercetin | Kaseinnanopartikler med HP-β-CD | Wistar-rotter (oral) | Relativ oral biotilgjengelighet nær 37% (ni ganger høyere enn kontrolløsning); kontrolløsning for oral bruk hadde ca. 4% biotilgjengelighet[3] | Plasmanivåer observert i opptil 72 h for Q-HPCD-NP; AUC 61 μg·h/mL ~10-ganger høyere enn oral løsning[3] |
| Quercetin | Nanosuspensjoner med stabilisatorer og metabolske inhibitorer | SD-rotter (oral) | Absolutt biotilgjengelighet økt opptil 23.58% vs 3.61% for vannsuspensjon (høyeste gruppe SPC-Pip-Que-NSps)[9] | AUC0–∞-økninger rapportert som 6.5× (SPC-Pip) og 4.3× (TPGS) vs suspensjon i teksten med oppgitte AUC-verdier[9] |
| Quercetin | Nanokrystall-selvstabilisert Pickering-emulsjon | SD-rotter (oral) | AUC0–t økte 2.76× vs grovt pulver og 1.38× vs nanokrystaller[19] | Tmax forkortet til 1.75 ± 1.26 h vs 3.33 ± 1.63 h (grovt) og 2.96 ± 0.17 h (NC); Cmax 6.06 μg·mL−1 (NSSPE) vs grovt pulver (2.41× forhold oppgitt)[19] |
Førstepassasje- og absorbsjonsbegrensninger
Selv om datasettet ikke direkte kvantifiserer hepatiske metabolismeveier, flere studier operasjonelt demonstrerer at formuleringen kan kontrollere absorbsjonsprosessen og tidsforløpet, inkludert raskere absorbsjon (kortere MAT) for intraperionealt administrert fisetin-nanoemulsjon og forlenget detekterbarhet for human FF-20 sammenlignet med en uformulert komparator.[4, 6] For quercetin forlenger flere orale nanobærere den systemiske oppholdstiden, inkludert kaseinnanopartikler som opprettholdt målbare plasmanivåer i opptil 72 h (vs 24 h for tilstanden med nanopartikler uten cyklodekstrin) og Soluplus-miceller som forlenget deteksjonen til 48 h sammenlignet med 24 h for fritt legemiddel hos hunder.[2, 3] Dataene viser også at nanobærere kan forskyve Tmax i begge retninger avhengig av systemarkitekturen, for eksempel forsinket Tmax i MPEG-b-PLLA quercetin-miceller (7.3 h vs 3.0 h) og forkortet Tmax i quercetin Pickering-emulsjonen (1.75 h vs 3.33 h).[7, 19]
Analytisk validering
Datasettet gir omfattende bevis på at kvantitativ evaluering av flavonoid-nanoformuleringer i stor grad avhenger av væskekromatografi (HPLC/UPLC) og LC-MS/MS, med ytterligere bruk av UV-Vis-absorbans- og fluorescensmetoder for karakterisering av formuleringen og innholdsanalyser.[1, 4, 7, 9, 10, 13] I human fisetin-farmakokinetikk for FF-20 ble fisetin og dets metabolitt geraldol kvantifisert ved bruk av UPLC-ESI-MS/MS (QTRAP) i negativ-ion MRM-modus etter acetonitril-ekstraksjon og filtrering, og fisetininnholdet ble også målt ved validert HPLC-analyse.[4] I quercetin-micelle-farmakokinetikk hos rotte kvantifiserte en trippel-kvadrupol LC-MS/MS-metode quercetin ved MRM-overgang m/z 301.1 → 151.0 med kromatografisk separasjon på en Agilent Eclipse-C18-kolonne under en isokratisk vann/metanol-mobil fase.[7]
Flere formuleringsartikler brukte HPLC-UV eller HPLC-DAD for innholds- og frigjørings-/permeasjonsanalyser, inkludert kvantifisering av fisetin-nanoemulsjon ved omvendt-fase HPLC med UV-deteksjon ved 360 nm og kvantifisering av quercetin-ladede kaseinnanopartikler ved HPLC-UV med DAD ved 370 nm.[3, 6] Enkelte systemer brukte UV-Vis-spektrofotometri for konsentrasjonsestimering av fisetin eller quercetin (f.eks. fisetin ved 364 nm for kitosannanopartikler; quercetin ved 374 nm for SNEDDS-oppløsning/legemiddelinnhold), og en liposomalt fisetinstudie kvantifiserte fisetinkonsentrasjonen ved spektrofluorometri med eksitering/emisjon på 418/486 nm.[1, 10, 18]
Senescens- og effektresultater
Direkte resultater fra senescensmodeller i datasettet domineres for øyeblikket av én in vitro-studie som testet fisetin og fisetin-ladede liposomer i doxorubicin-induserte senescensmodeller, der verken fritt fisetin eller fisetin-ladede liposomer ga selektiv apoptose av senescente fremfor ikke-senescente celler i viabilitetsanalyser.[10] Den samme studien rapporterte likevel senomorf aktivitet, påvist ved redusert sekresjon av IL-6 og IL-8 i senescente celler, og definerte både fritt og liposomalt fisetin som modulatorer av SASP ved ELISA-analyse.[10] Som et supplement til disse funnene slår en ekstern in vivo-senolytisk påstand inkludert i utdragene fast at fisetin ble rapportert som den mest potente senolytiske substansen blant ti flavonoider testet in vivo, noe som reduserte senescensmarkører i progeroide og gamle mus, men uten formuleringsdetaljer i det gitte utdraget.[12]
Andre effekteksempler utenom senescens inkluderer fisetin-nanosuspensjon som forbedret hukommelse og læring og reduserte MAO-A-nivåer hos mus med Aβ(25–35)-indusert demens, og fisetin-kitosannanopartikler som reduserte mRNA for inflammatoriske cytokiner (TNF-α og IL-6) og økte IL-10 i IL-1β-forbehandlede kondrocytter, samtidig som de forhindret reduksjon av bruskrelaterte transkripter (Sox-9 og COL2).[1, 16]
Translasjonell status
Datasettet inkluderer flere biotilgjengelighetsstudier på friske frivillige for både fisetin- og quercetin-formuleringer, noe som gir direkte translasjonell relevans for påstander om økt eksponering.[4, 8] For fisetin sammenlignet et randomisert, dobbeltblindet, crossover-design hos 15 friske frivillige en 1000 mg dose med UF mot 1000 mg FF-20 (som ga 192 mg fisetin) med en 10-dagers utvaskingsperiode, noe som muliggjorde direkte intraindividuell PK-sammenligning som viste markant høyere AUC og Cmax for FF-20 samt lengre kvantifiserbar varighet for fisetin i plasma.[4] For quercetin evaluerte en ikke-blindet crossover-studie på 12 friske voksne frivillige tre quercetin-produkter, og rapporterte at den flytende micellematrisen LipoMicel oppnådde 8-gangers økning i AUC og 9-gangers økning i Cmax sammenlignet med fritt quercetin, med en Cmax på 182.85 ng/mL ved Tmax 0.5 h.[8]
Kunnskapshull og fremtidige retninger
Innenfor rammen av den tilgjengelige dokumentasjonen er et sentralt kunnskapshull den begrensede koblingen mellom forbedringer i oral biotilgjengelighet og direkte endepunkter for fjerning av senescente celler (f.eks. selektiv eliminering av senescente celler), ettersom det eneste eksplisitte senescensmodell-eksperimentet her viste senomorf SASP-reduksjon uten senolytisk selektivitet for både fritt fisetin og fisetin-ladede liposomer.[10] Et annet kunnskapshull er at enkelte plattformer rapporterer om betydelige forbedringer i bioaksessibilitet eller permeasjon (f.eks. at fisetin-nanoliposomer øker bioaksessibiliteten til 88.9–92.5% sammenlignet med 7.2% i bulk-olje, og at PLGA fisetin-nanopartikler øker intestinal permeasjon opptil 4.9× i en everted gut sac-modell) uten parallell in vivo systemisk PK-bekreftelse i de utdragene som er oppgitt her.[13, 15]
En praktisk fremtidig retning antydet av dokumentasjonen er tettere integrasjon av formuleringskarakterisering med validert bioanalytisk måling, ettersom datasettet viser et bredt metodologisk spekter – fra LC-MS/MS og UHPLC-HRMS i klinisk PK to UV-Vis-analyser for innkapsling eller oppløsning i formuleringsscreening – noe som antyder at harmoniserte kvantifiseringsstrategier kan forbedre sammenlignbarheten på tvers av studier.[1, 4, 8, 18] En annen fremtidig retning er valg av formulering tilpasset de ønskede absorbsjonsprofilene, ettersom studiene viser både forsinket og akselerert Tmax avhengig av bærertype (f.eks. at MPEG-b-PLLA-miceller forsinker Tmax vs at Pickering-emulsjoner forkorter den), noe som innebærer at den ”beste” formuleringen kan variere ut fra terapeutisk mål og doseringsvindu.[7, 19]
