Sammendrag
Gjennom den medfølgende litteraturen fremstår fisetin og quercetin gjentatte ganger som bioaktive flavonoider der den reelle ytelsen begrenses av formuleringsbegrenset eksponering, og flere kilder beskriver eksplisitt dårlig vannoppløselighet og lav målbare biotilgjengelighet for konvensjonelle preparater eller løsninger/suspensjoner.[1–4] Flere nano- og lipidbaserte tilnærminger (liposomer, nanoliposomer, polymere miceller, nanosuspensjoner, nanoemulsjoner, nanokokleater, SNEDDS) presenteres som praktiske strategier for å forbedre systemisk eksponering og/eller absorpsjonskinetikk, ofte med store kvantitative gevinster i AUC eller relativ biotilgjengelighet.[3–9] Det sterkeste humane farmakokinetiske signalet i datasettet er et hybrid micelle-i-hydrogel fisetinsystem (FF-20), som økte fisetin AUC0–12h 26,9 ganger og Cmax fra 9,97 ng/mL til 238,2 ng/mL sammenlignet med en uformulert komparator, samtidig som det forlenget tidsvinduet hvor fisetin var kvantifiserbart i plasma.[4]
Senolytisk rasjonale
Innenfor dette datasettet blir fisetin eksplisitt fremstilt som et senoterapeutisk eller senolytisk flavonoid i flere kilder, inkludert en studie som valgte ut fisetin spesifikt som et «godt studert senoterapeutisk legemiddel» for testing i liposomer, og en oversiktsuttalelse om at fisetin har «senolytiske effekter».[10, 11] Preklinisk in vivo-evidens som det henvises til i de medfølgende utdragene, angir at blant ti naturlige flavonoider testet in vivo, ble fisetin rapportert som «den mest potente senolytiske foreningen», som reduserte senescensmarkører hos progeroide og gamle mus.[12] Imidlertid fant den eneste direkte senescensmodelleksperimentet inkludert i datasettet (doxorubicin-indusert senescens i A549- og WI38-celler) ingen selektiv senolyse for fritt fisetin eller fisetin-lastede liposomer i levedyktighetsanalyser, samtidig som man observerte senomorf modulasjon av SASP-cytokinene IL-6 og IL-8 ved hjelp av ELISA.[10]
Liposomale innkapslingsstrategier
Liposomalt fisetin er representert ved flere tilberednings- og karakteriseringsmetoder, inkludert en tynnfilmmetode ved bruk av definerte fosfolipider og kolesterol, samt en tynnfilmevaporasjons-nanoliposomplattform med valgfritt hyaluronsyrebelegg for stabilitet og micelliseringsresultater i fordøyelsesfasen.[10, 13] I en in vitro-senescensstudie ble liposomer fremstilt ved å blande DOPC, DSPE og kolesterol i organisk løsningsmiddel, danne en lipidfilm, rehydrere i HEPES-buffer og ekstrudere gjennom polykarbonatmembraner ned til 100 nm for å oppnå ensartede liposomer.[10] Disse liposomene oppviste en Z-gjennomsnitt på 115,9 ± 0,9 nm (PDI 0,155 ± 0,004) og ζ-potensial på −20,3 ± 0,6 mV når de var tomme, mens fisetinnkapsling 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 tynnfilmevaporasjon og ultrasonikering (2 min ved 40 W/cm²), noe som ga ~80 nm rektangulære nanoliposomer med PDI rundt 0,3.[13] Hyaluronsyrebelegg (HA) ble klargjort ved å løse opp HA i fosfatbuffer og blande med nanoliposomer i et volumforhold på 1:10 med omrøring over natten, og molekylvekten til HA påvirket innkapslingseffektiviteten (90–95 % ved 3/35/90–100 kDa, som avtok til 79 % ved 150–250 kDa og 74 % ved 1000–1500 kDa).[13]
Polymere og selvaborberende miceller
Polymere miceller er eksplisitt beskrevet i datasettet som nanoskala kjerne/skall-aggregater dannet av amfifile blokkkopolymerer, og flere quercetinmicellesystemer gir kvantitative orale farmakokinetiske forbedringer.[2, 5, 7] Hos rotter hadde en MPEG-b-PLLA quercetinmicell (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-dobling 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 med quercetinmiceller 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 beaglehunder forlenget disse micellene deteksjonstiden for quercetin fra 24 t (fritt legemiddel) til 48 t (micell) og økte Cmax fra 5,24 μg·mL−1 til 7,56 μg·mL−1, samtidig som de rapporterte en halveringstid som var 2,19 ganger lengre enn for rent quercetin.[2]
Faste lipid- og nanopartikkelplattformer
Utover miceller og liposomer inneholder datasettet flere nanopartikkelplattformer som spenner over polymere nanopartikler (PLGA), proteinanopartikler (BSA-baserte), kitosan-iongeleringsnanopartikler og nanosuspensjoner/nanokrystaller, hver med detaljerte størrelses- og innkapslingsmetrikker.[1, 14–16] PLGA-nanopartikler for fisetin ble utviklet for intravenøst orientert evaluering, med en eksempelformulering (NP4) rapportert til en gjennomsnittlig partikkelstørrelse på ~330 nm, ζ-potensial på −7,2 mV, PDI på 0,25, innkapslingseffektivitet på 83,58 % og legemiddelbelastning på 13,93 %.[17] Et annet PLGA-nanopartikkelsystem for fisetin (FST-NP) rapporterte en gjennomsnittlig størrelse på 187,9 nm, PDI på 0,121, ζ-potensial på −29,2 mV og innkapslingseffektivitet på 79,3 %, og det ga 4,9×, 3,2× og 2,3× høyere permeasjon enn suspensjon i en evertert tarmskkmodell på tvers av duodenum/jejunum/ileum.[15]
Folat-målrettede fisetinnanopartikler (FFANPs) ble rapportert som monodisperse sirkulære partikler på 150 nm med PDI på 0,117 og høy innkapslingseffektivitet (92,36 % ± 3,84) med lastkapasitet på 8,39 % ± 3,04, noe som støtter et reseptormålrettingsparadigme snarere enn et oralt eksponeringsparadigme innenfor det medfølgende utdraget.[14] Kitosan/TPP iongelerings-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 lastkapasitet på 37,46 ± 6,6 %.[1]
Selvemulsifiserende og nanoemulsjonssystemer
Datasettet beskriver både SNEDDS-konsepter på definisjonsnivå og konkrete nanoemulsjonssystemer med in vivo farmakokinetiske resultater for fisetin, med vekt på formuleringsdrevet absorpsjonskinetikk og doseeffektivitet 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 (0,1 N) til pH 7 og vann til 100 %, med en nanopartikkeldiameter på 146 ± 3 nm og svært lav PDI på 0,015 rapportert for det Miglyol-inneholdende preparatet.[6] Den samme nanoemulsjonsfamilien ble også karakterisert som 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 stabil ved 4 °C i 30 dager med faseseparasjon ved 20 °C.[6]
Farmakokinetisk ble det rapportert at intravenøs administrering av denne fisetinnanoemulsjonen ved 13 mg/kg ikke viste noen signifikant forskjell i systemisk eksponering sammenlignet med fritt fisetin, mens intraperitoneal administrering ga en 24-dobling i relativ biotilgjengelighet sammenlignet med fritt fisetin, noe som tilskrives raskere absorpsjon som gjenspeiles av en kortere gjennomsnittlig absorpsjonstid (MAT 1,97 t vs. 5,98 t).[6]
For quercetin beskrev en SNEDDS-studie en optimalisert nanoemulsjoneringsformulering ved bruk av triacetin som oljefase, Tween 20 som overflateaktivt middel og etanol som co-surfactant, med en NE4-partikkelstørrelse på 11,96 nm og rapportert høyt legemiddelinnhold (~97,98 % til 100,88 %).[18]
Kvantitative gevinster i biotilgjengelighet
Litteraturen som er utdraget her støtter et konsistent mønster: nano-/lipidleveringssystemer kan endre eksponeringen med multipler i forhold til konvensjonelle løsninger, suspensjoner eller uformulerte komparatorer, med fold-endringer rapportert direkte i flere uavhengige studier og oversikter.[3–5, 7–9] Tabellen nedenfor konsoliderer rapporterte fold-gevinster og kjerne-PK-endepunkter nøyaktig slik det er angitt i kildene, ved bruk av AUC-basert relativ biotilgjengelighet der det er tilgjengelig.
| Flavonoid | System | Modell | Viktig kvantitativ gevinst | 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 t vs. 0,88 t; t1/2 1,51 t vs. 1,14 t; fisetin kvantifiserbart opptil 8 t vs. 2 t[4] |
| Fisetin | Nanoemulsjon | Mus (intraperitonealt) | 24 ganger høyere relativ biotilgjengelighet vs. fritt fisetin[6] | Raskere absorpsjon (MAT 1,97 t vs. 5,98 t); lignende eksponering vs. fritt ved i.v.-dosering (sammenfallende kurver; lignende Cmax/AUC/t1/2)[6] |
| Fisetin | Nanokokleater (oversiktsoppsummering) | In vivo (administrasjonsvei spesifisert som kontroll for sustinert frislipp) | Biotilgjengeligheten forbedret opptil 141 ganger[5] | Rapportert som sustinert frislipp fra det preparerte komplekset[5] |
| Fisetin | Liposomalt system (oversiktsoppsummering) | In vivo (intraperitonealt) | Biotilgjengeligheten forbedret 47 ganger[5] | Administrasjonsvei spesifisert som intraperitoneal injeksjon[5] |
| Quercetin | MPEG-b-PLLA-micell | SD-rotter (oralt) | 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 micellmatrise | Friske frivillige (kryssstudie) | 8-dobling av AUC og 9-dobling av Cmax vs. fritt quercetin[8] | Cmax 182,85 ng/mL ved Tmax 0,5 h; AUC for fytosom litt høyere enn LipoMicel i samme studierapport[8] |
| Quercetin | Kaseinananopartikler med HP-β-CD | Wistar-rotter (oralt) | Relativ oral biotilgjengelighet nær 37 % (ni ganger høyere enn kontrollløsning); kontroll-oralt løsning ca. 4 % biotilgjengelighet[3] | Plasmanivåer observert opptil 72 h for Q-HPCD-NP; AUC 61 μg·h/mL ~10 ganger høyere enn oralt løsning[3] |
| Quercetin | Nanosuspensjoner med stabilisatorer og metabolske inhibitorer | SD-rotter (oralt) | 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 AUC-verdier oppgitt[9] |
| Quercetin | Nanokrystall selvstabilisert Pickering-emulsjon | SD-rotter (oralt) | AUC0–t økt 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 absorpsjonsbegrensninger
Selv om datasettet ikke kvantifiserer leverens metabolismeveier direkte, viser flere studier operasjonelt at formulering kan styre absorpsjonsprosessen og tidsforløpet, inkludert raskere absorpsjon (kortere MAT) for intraperitonealt administrert fisetinnanoemulsjon og langvarig detekterbarhet for human FF-20 sammenlignet med en uformulert komparator.[4, 6] For quercetin forlater flere orale nanobærere den systemiske residensen, inkludert kaseinananopartikler som opprettholdt målbare plasmanivåer opptil 72 t (vs. 24 t for ikke-cyklodekstrin nanopartikkeltilstanden) og Soluplus-miceller som utvidet deteksjonen til 48 t sammenlignet med 24 t for fritt legemiddel hos hunder.[2, 3] Dataene viser også at nanobærere kan forskyve Tmax i begge retninger avhengig av systemarkitektur, slik som forsinket Tmax i MPEG-b-PLLA quercetinmiceller (7,3 t vs. 3,0 t) og forkortet Tmax i quercetin Pickering-emulsjonen (1,75 t vs. 3,33 t).[7, 19]
Analytisk validering
Datasettet gir omfattende dokumentasjon på at kvantitativ evaluering av flavonoidnanoformuleringer i stor grad er avhengig av væskekromatografi (HPLC/UPLC) og LC-MS/MS, med i tillegg bruk av UV-Vis-absorbans- og fluorescensmetoder for formuleringskarakterisering og innholdsanalyser.[1, 4, 7, 9, 10, 13] I farmakokinetikkstudier på fisetin hos mennesker for FF-20 ble fisetin og dets metabolitt geraldol kvantifisert ved bruk av UPLC-ESI-MS/MS (QTRAP) i negativ-ion MRM-modus etter acetonitrikeleksjon og filtrering, og fisetininnholdet ble også målt med validert HPLC-analyse.[4] I farmakokinetikkstudier av quercetin-miceller hos rotte kvantifiserte en trippelkvadrupol LC-MS/MS-metode quercetin med MRM-transisjon m/z 301,1 → 151,0 med kromatografisk separasjon på en Agilent Eclipse-C18-kolonne under en isokratisk vann/metanol-mobilfase.[7]
Flere formuleringsartikler brukte HPLC-UV eller HPLC-DAD for innholds- og frigjørings-/permeasjonsanalyser, inkludert kvantifisering av fisetinnanoemulsjon med omvendt fase-HPLC med UV-deteksjon ved 360 nm og kvantifisering av quercetinfladdede kaseinnanopartikler med HPLC-UV med DAD ved 370 nm.[3, 6] Enkelte systemer brukte UV-Vis-spektrofotometri for estimering av fisetin- eller quercetingoncentrasjon (f.eks. fisetin ved 364 nm for chitosannanopartikler; quercetin ved 374 nm for SNEDDS oppløsning/legemiddelinnhold), og én liposomal fisetinstudie kvantifiserte fisetinkonsentrasjonen med spektrofluorometri med eksitasjon/emisjon ved 418/486 nm.[1, 10, 18]
Senescens- og effektutfall
Direkte senescensmodellerte utfall i datasettet domineres for øyeblikket av én in vitro-studie som tester fisetin og fisetinfladdede liposomer i doxorubicin-induserte senescensmodeller, der hverken fritt fisetin eller fisetinfladdede liposomer produserte 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 fremstilte både fritt og liposomalt fisetin som modulerende for SASP ved ELISA-analyse.[10] Som et supplement til disse funnene oppgir en ekstern in vivo-senolytisk påstand inkludert i utdragene at fisetin ble rapportert som det mest potente senolytikumet blant ti flavonoider testet in vivo, og reduserte senescensmarkører i progeroide og gamle mus, men uten formuleringsdetaljer i det medfølgende sitatsettet.[12]
Utenfor senescensendepunkter demonstrerer flere nanoformularer sykdomsmodelleffekt i samsvar med eksponeringsforbedringer, inkludert fisetinnanoemulsjon som oppnår 53 % tumorvolumreduksjon ved 36,6 mg/kg mot en ca. 6 ganger høyere dose fritt fisetin (223 mg/kg) for tilsvarende tumorveksthemming hos Lewis-lungekarsinom-bærende mus.[6] Andre eksempler på ikke-senescenseffekt inkluderer fisetinnanosuspensjon som forbedrer hukommelse og læring og reduserer MAO-A-nivåer hos Aβ(25–35)-induserte demensmus, og fisetinchitosannanopartikler som reduserer inflammatorisk cytokin-mRNA (TNF-α og IL-6) og øker IL-10 i IL-1β-forbehandlede chondrocytter samtidig som de forhindrer reduksjon av bruskrelaterte transkripter (Sox-9 og COL2).[1, 16]
Translational status
Datasettet inkluderer flere biotilgjengelighetsstudier på friske frivillige for både fisetin- og quercetinformuleringer, noe som gir direkte translasjonell relevans for påstander om eksponeringsforbedring.[4, 8] For fisetin sammenlignet et randomisert, dobbeltblindet kryss over-design hos 15 friske frivillige en dose på 1000 mg UF med 1000 mg FF-20 (som leverer 192 mg fisetin) med en 10-dagers utvaskingsperiode, noe som muliggjorde direkte PK-sammenligning innen individ som viste markant høyere AUC og Cmax for FF-20 og lengre kvantifiserbar varighet for fisetin i plasma.[4] For quercetin evaluerte en ikke-blindet kryss over-studie hos 12 friske voksne frivillige tre quercetinprodukter og rapporterte at LipoMicel væskemicellermatrise oppnådde 8-dobbelt AUC- og 9-dobbelt Cmax-økning sammenlignet med fritt quercetin, med Cmax på 182,85 ng/mL ved Tmax 0,5 t.[8]
Hull og fremtidige retninger
Innenfor rammene av den medfølgende dokumentasjonen er et sentralt hull den begrensede koblingen mellom forbedringer i oral biotilgjengelighet og direkte endepunkter for senescensklaring (f.eks. selektiv eliminering av senescente celler), fordi det eneste eksplisitte senescensmodelleksperimentet her viste senomorf SASP-reduksjon uten senolytisk selektivitet for både fritt fisetin og fisetinfladdede liposomer.[10] Et annet hull er at enkelte plattformer rapporterer betydelige forbedringer i bioakseptabilitet eller permeasjon (f.eks. fisetinnanoliposomer som øker bioakseptabiliteten til 88,9–92,5 % mot 7,2 % i bulkolje, og PLGA-fisetinnanopartikler som øker tarmpermeasjonen opp til 4,9 ganger i en everted gut sac-modell) uten parallell in vivo systemisk PK-bekreftelse i utdragene som er gitt her.[13, 15]
En praktisk fremtidig retning antydet av evidensen er en tettere integrering av formuleringskarakterisering med validert bioanalytisk måling, ettersom datasettet viser et bredt metodisk spektrum – fra LC-MS/MS og UHPLC-HRMS i klinisk PK til UV-Vis-analyser for innkapsling eller oppløsning i formuleringsscreening – noe som tyder på at harmoniserte kvantifiseringsstrategier kan forbedre sammenlignbarheten på tvers av studier.[1, 4, 8, 18] En annen fremtidig retning er formuleringsvalg skreddersydd til ønskede absorpsjonsprofiler, ettersom studiene viser både forsinket og akselerert Tmax avhengig av bæertype (f.eks. MPEG-b-PLLA-miceller som forsinker Tmax vs Pickering-emulsjoner som forkorter den), noe som antyder at den «beste» formuleringen kan variere avhengig av terapeutisk mål og doseringsvindu.[7, 19]
