Резюме
В представленной литературе физетин и кверцетин неоднократно упоминаются как биоактивные флавоноиды, реальная эффективность которых ограничивается ограниченной разработкой рецептуры биодоступностью, причем в нескольких источниках прямо описывается плохая растворимость в воде и низкая измеряемая биодоступность для обычных препаратов или растворов/суспензий.[1–4] В качестве практических стратегий повышения системного воздействия и/или кинетики абсорбции представлены многочисленные нано- и липидные подходы (липосомы, нанолипосомы, полимерные мицеллы, наносуспензии, наноэмульсии, нанокохлеаты, SNEDDS), часто с большим количественным приростом AUC или относительной биодоступности.[3–9] Самым сильным сигналом фармакокинетики у человека в наборе данных является гибридная система мицеллы в гидрогеле на основе физетина (FF-20), которая увеличила AUC0–12h физетина в 26,9 раза и Cmax с 9,97 нг/мл до 238,2 нг/мл по сравнению с неформулированным препаратом сравнения, а также увеличила временное окно, в течение которого физетин определялся в плазме.[4]
Сенолитическое обоснование
В данном наборе данных физетин прямо описывается как сенотерапевтический или сенолитический флавоноид в нескольких источниках, включая исследование, в котором физетин был выбран специально в качестве «хорошо изученного сенотерапевтического препарата» для тестирования в липосомах, и обзорное заявление о том, что физетин обладает «сенолитическим действием».[10, 11] Доклинические данные in vivo, упомянутые в представленных выдержках, свидетельствуют о том, что среди десяти природных флавоноидов, протестированных in vivo, физетин был назван «самым мощным сенолитическим соединением», снижающим маркеры старения у прогероидных и старых мышей.[12] Тем не менее, единственный прямой эксперимент на модели старения, включенный в набор данных (старение, индуцированное доксорубицином в клетках A549 и WI38), не выявил селективного сенолизиса для свободного физетина или липосом с физетином в анализах жизнеспособности, в то же время наблюдая сеноморфную модуляцию цитокинов SASP IL-6 и IL-8 по данным ИФА.[10]
Стратегии липосомального инкапсулирования
Липосомальный физетин представлен несколькими методами получения и характеристик, включая метод тонкого слоя / тонкой пленки с использованием определенных фосфолипидов и холестерина, а также платформу нанолипосом на основе выпаривания тонкой пленки с дополнительным покрытием гиалуроновой кислотой для обеспечения стабильности и мицеллизации на этапе пищеварения.[10, 13] В одном исследовании старения in vitro липосомы получали путем смешивания DOPC, DSPE и холестерина в органическом растворителе, формирования липидной пленки, регидратации в буфере HEPES и экструзии через поликарбонатные мембраны до 100 нм для получения однородных липосом.[10] Пустые липосомы имели Z-средний размер 115,9 ± 0,9 нм (PDI 0.155 ± 0.004) и ζ-потенциал −20,3 ± 0,6 мВ, в то время как инкапсулирование физетина уменьшало размер до 95,1 ± 1,0 нм (PDI 0,178 ± 0,008) и сдвигало ζ-потенциал до −11,6 ± 1,2 мВ, а эффективность инкапсулирования составляла 13,68%.[10]
Отдельная система нанолипосом использовала лецитин и физетин в массовом соотношении 25:1 с концентрацией физетина 0,8 мг/мл, полученная путем выпаривания тонкой пленки и ультразвуковой обработки (2 мин при 40 Вт/см²), с выходом прямоугольных нанолипосом размером ~80 нм с PDI около 0,3.[13] Покрытие гиалуроновой кислотой (ГК) готовили путем растворения ГК в фосфатном буфере и смешивания с нанолипосомами в объемном соотношении 1:10 при перемешивании в течение ночи, причем молекулярная масса ГК влияла на эффективность инкапсулирования (90–95% при 3/35/90–100 кДа, снижаясь до 79% при 150–250 кДа и 74% при 1000–1500 кДа).[13]
Полимерные и самособирающиеся мицеллы
Полимерные мицеллы прямо описаны в наборе данных как наноразмерные ядро/оболочка ансамбли, образованные амфифильными блок-сополимерами, а многочисленные системы мицелл кверцетина обеспечивают количественное улучшение пероральной ФК.[2, 5, 7] У крыс мицеллы MPEG-b-PLLA с кверцетином (полученные гидратацией тонкой пленки) имели размер частиц 88,5 ± 2,6 нм с PDI 0,13 ± 0,04, эффективность инкапсулирования 82,5 ± 2,1% и дзета-потенциал −8,72 ± 1,03 мВ.[7] Эта мицелла увеличивала AUC0–∞ с 4633,71 ± 557,67 ч·нг/мл (водная суспензия) до 41677,10 ± 4573,95 ч·нг/мл, и о ней сообщалось как о 9-кратном увеличении относительной пероральной биодоступности с более высоким Cmax (1920,83 ± 250,14 нг/мл против 628,67 ± 64,66 нг/мл) и отсроченным Tmax (7,3 ± 1,6 ч против 3,0 ± 1,1 ч).[7]
Второй подход с мицеллями кверцетина использовал мицеллы Soluplus, приготовленные методом модифицированной дисперсии пленки (soluplus плюс F127), в котором 7% теоретическая загрузка лекарственного средства дала размер частиц 79,00 ± 2,24 нм с PDI 0,154 ± 0,044, эффективностью инкапсулирования 95,91% ± 4,05% и дзета-потенциалом −17,10 ± 2,30 мВ.[2] У собак породы бигль эти мицеллы продлевали обнаруживаемость кверцетина с 24 ч (свободное лекарственное средство) до 48 ч (мицеллы) и увеличивали Cmax с 5,24 мкг·мл−1 до 7,56 мкг·мл−1, при этом сообщалось о периоде полувыведения в 2,19 раза длиннее, чем у чистого кверцетина.[2]
Платформы из твердых липидов и наночастиц
Помимо мицелл и липосом, набор данных включает в себя множество наноплатформ, охватывающих полимерные наночастицы (PLGA), белковые наночастицы (на основе BSA), наночастицы хитозана на основе ионного гелеобразования и наносуспензии/нанокристаллы, каждая из которых имеет подробные показатели размера и инкапсулирования.[1, 14–16] Наночастицы PLGA для физетина были разработаны для оценки с упором на внутривенное введение, причем пример состава (NP4) имел средний размер частиц ~330 нм, ζ-потенциал −7,2 мВ, PDI 0,25, эффективность инкапсулирования 83,58% и загрузку лекарственного средства 13,93%.[17] Вторая система наночастиц PLGA для физетина (FST-NP) показала средний размер 187,9 нм, PDI 0,121, ζ-потенциал −29,2 мВ и эффективность инкапсулирования 79,3%, и она обеспечивала в 4,9х, 3,2х и 2,3х большую проницаемость, чем суспензия в модели эвертированного мешочка кишечника для двенадцатиперстной/тощей/подвздошной кишки.[15]
Наночастицы физетина, нацеленные на фолаты (FFANP), были описаны как монодисперсные сферические частицы размером 150 нм с PDI 0,117 и высокой эффективностью инкапсулирования (92,36% ± 3,84) с емкостью загрузки 8,39% ± 3,04, что поддерживает парадигму нацеливания на рецепторы, а не парадигму перорального введения в пределах представленной выдержки.[14] Наночастицы физетина на основе хитозана/ТПП ионного гелеобразования (FNP) имели средний размер 363,1 ± 17,2 нм и ζ-потенциал +17,7 ± 0,1 мВ, с эффективностью инкапсулирования 78,79 ± 7,7% и емкостью загрузки 37,46 ± 6,6%.[1]
Самоэмульгирующиеся системы и системы наноэмульсий
В наборе данных описаны как концепции SNEDDS на уровне определения, так и конкретные системы наноэмульсий с результатами ФК in vivo для физетина, с акцентом на кинетику абсорбции, определяемую составом, и эффективность дозы в моделях заболеваний.[5, 6] Для физетина оптимизированная рецептура наноэмульсии (наноэмульсия 9) состояла из Miglyol 812 N (10%), Labrasol (10%), Tween 80 (2,5%), Lipoid E80 (1,2%), глицерина (2,25%), NaOH (0,1N) до pH 7 и воды до 100%, с диаметром наночастиц 146 ± 3 нм и очень низким PDI 0,015, о чем сообщалось для препарата, содержащего Миглиол. [6] То же семейство наноэмульсий также характеризовалось диаметром капель 153 ± 2 нм, отрицательным ζ-потенциалом −28,4 ± 0,6 мВ и PDI 0,129, причем сообщалось, что наноэмульсия стабильна при 4 °C в течение 30 дней с разделением фаз при 20 °C.[6]
С точки зрения фармакокинетики, внутривенное введение этой наноэмульсии физетина в дозе 13 мг/кг не показало существенной разницы в системной экспозиции по сравнению со свободным физетином, в то время как внутрибрюшинное введение привело к 24-кратному увеличению относительной биодоступности по сравнению со свободным физетином, что объясняется более быстрой абсорбцией, о чем свидетельствует более короткое среднее время абсорбции (MAT 1,97 ч против 5,98 ч).[6]
Для кверцетина в одном исследовании SNEDDS была описана оптимизированная наноэмульгирующая рецептура с использованием триацетина в качестве масляной фазы, Твина 20 в качестве поверхностно-активного вещества и этанола в качестве со-поверхностно-активного вещества, с размером частиц NE4 11,96 нм и сообщаемым высоким содержанием лекарственного средства (~97,98% до 100,88%).[18]
Количественное увеличение биодоступности
Приведенная здесь литература подтверждает устойчивую закономерность: нано/липидные системы доставки могут многократно изменять экспозицию по сравнению с обычными растворами, суспензиями или неформулированными компараторами, причем кратные изменения сообщаются напрямую в нескольких независимых исследованиях и обзорах.[3–5, 7–9] В таблице ниже консолидированы заявленные кратные приросты и основные конечные точки ФК точно так, как указано в источниках, с использованием относительной биодоступности на основе AUC, где это применимо.
| Флавоноид | Система | Модель | Ключевой количественный прирост | Заявленные детали ФК |
|---|---|---|---|---|
| Физетин | Гибридная мицелла-в-гидрогеле FENUMAT (FF-20) | Здоровые добровольцы (однократная доза) | AUC0–12h в 26,9 раза выше по сравнению с UF[4] | Cmax 238,2 нг/мл (FF-20) против 9,97 нг/мл (UF); Tmax 1,24 ч против 0,88 ч; t1/2 1,51 ч против 1,14 ч; физетин поддается количественному определению до 8 ч против 2 ч[4] |
| Физетин | Наноэмульсия | Мыши (внутрибрюшинно) | В 24 раза более высокая относительная биодоступность по сравнению со свободным физетином[6] | Более быстрая абсорбция (MAT 1,97 ч против 5,98 ч); аналогичная экспозиция по сравнению со свободным препаратом при в/в введении (совпадающие кривые; аналогичные Cmax/AUC/t1/2)[6] |
| Физетин | Нанокохлеаты (обзорная сводка) | In vivo (путь указан в контексте пролонгированного высвобождения) | Биодоступность улучшилась до 141 раза[5] | Заявлено как пролонгированное высвобождение из приготовленного комплекса[5] |
| Физетин | Липосомальная система (обзорная сводка) | In vivo (внутрибрюшинно) | Биодоступность улучшилась в 47 раз[5] | Путь указан как внутрибрюшинная инъекция[5] |
| Кверцетин | Мицелла MPEG-b-PLLA | Крысы SD (перорально) | Относительная пероральная биодоступность в 9 раз по сравнению с водной суспензией (на основе AUC)[7] | AUC0–∞ 41677,10 ± 4573,95 против 4633,71 ± 557,67 ч·нг/мл; Cmax 1920,83 ± 250,14 против 628,67 ± 64,66 нг/мл; Tmax 7,3 ± 1,6 против 3,0 ± 1,1 ч[7] |
| Кверцетин | Матрица жидких мицелл LipoMicel | Здоровые добровольцы (перекрестное исследование) | Увеличение AUC в 8 раз и Cmax в 9 раз по сравнению со свободным кверцетином[8] | Cmax 182,85 нг/мл при Tmax 0,5 ч; AUC для фитосомы немного выше, чем у LipoMicel в том же отчете об исследовании[8] |
| Кверцетин | Наночастицы казеина с HP-β-CD | Крысы Wistar (перорально) | Относительная пероральная биодоступность близка к 37% (в девять раз выше контрольного раствора); контрольный пероральный раствор имеет биодоступность около 4%[3] | Уровни в плазме наблюдались до 72 ч для Q-HPCD-NP; AUC 61 мкг·ч/мл примерно в 10 раз выше, чем у перорального раствора[3] |
| Кверцетин | Наносуспензии со стабилизаторами и метаболическими ингибиторами | Крысы SD (перорально) | Абсолютная биодоступность увеличилась до 23,58% против 3,61% для водной суспензии (наивысшая группа SPC-Pip-Que-NSps)[9] | Увеличение AUC0–∞ заявлено как 6,5× (SPC-Pip) и 4,3× (TPGS) по сравнению с суспензией в тексте с указанными значениями AUC[9] |
| Кверцетин | Самостабилизирующаяся Пикеринговская эмульсия нанокристаллов | Крысы SD (перорально) | AUC0–t увеличилась в 2,76 раза по сравнению с крупным порошком и в 1,38 раза по сравнению с нанокристаллами[19] | Tmax сократился до 1,75 ± 1,26 ч против 3,33 ± 1,63 ч (крупный порошок) и 2,96 ± 0,17 ч (НК); Cmax 6,06 мкг·мл−1 (NSSPE) по сравнению с крупным порошком (заявлено соотношение 2,41×)[19] |
Ограничения первого прохождения и абсорбции
Хотя набор данных напрямую не количественно оценивает пути печеночного метаболизма, несколько исследований операционально демонстрируют, что рецептура может контролировать процесс абсорбции и временной ход, включая более быструю абсорбцию (более короткое MAT) для внутрибрюшинно введенной наноэмульсии физетина и пролонгированную обнаруживаемость для человеческого FF-20 по сравнению с неформулированным компаратором.[4, 6] Для кверцетина многочисленные пероральные наноносители пролонгируют системное пребывание, включая наночастицы казеина, которые поддерживали измеряемые уровни в плазме до 72 ч (против 24 ч для условия наночастиц без циклодекстрина), и мицеллы Soluplus, которые продлевали обнаружение до 48 ч по сравнению с 24 ч для свободного лекарственного средства у собак.[2, 3] Данные также показывают, что наноносители могут сдвигать Tmax в любом направлении в зависимости от архитектуры системы, например, отсроченный Tmax в мицеллах MPEG-b-PLLA с кверцетином (7,3 ч против 3,0 ч) и укороченный Tmax в эмульсии Пикеринга с кверцетином (1,75 ч против 3,33 ч).[7, 19]
Аналитическая валидация
Полученные данные предоставляют обширные свидетельства того, что количественная оценка наноформауляций флавоноидов в значительной степени опирается на жидкостную хроматографию (ВЭЖХ/УВЭЖХ) и ЖХ-МС/МС, с дополнительным использованием методов УФ-Вид-абсорбции и флуоресценции для характеристики формуляций и анализа содержания.[1, 4, 7, 9, 10, 13] В фармакокинетических исследованиях физетина у людей для FF-20 физетин и его метаболит геральдол количественно определялись с использованием метода УВЭЖХ-ЭРИ-МС/МС (QTRAP) в режиме мониторинга множественных реакций (MRM) в ионизации с отрицательным зарядом после экстракции ацетонитрилом и фильтрации, а содержание физетина также измерялось с помощью валидированного метода ВЭЖХ.[4] В фармакокинетике мицелл кверцетина у крыс метод ЖХ-МС/МС на тройном квадруполе позволял количественно определять кверцетин по переходу MRM m/z 301,1 → 151,0 с хроматографическим разделением на колонке Agilent Eclipse-C18 в изократической подвижной фазе вода/метанол.[7]
В нескольких работах по разработке формуляций использовались ВЭЖХ-УФ или ВЭЖХ-DAD для анализа содержания и тестов высвобождения/проницаемости, включая количественное определение наноэмульсии физетина методом обращенно-фазовой ВЭЖХ с УФ-детектированием при 360 нм и количественное определение наночастиц казеина, нагруженных кверцетином, с помощью ВЭЖХ-УФ с DAD при 370 нм.[3, 6] В некоторых системах применялась УФ-Вид-спектрофотометрия для оценки концентрации физетина или кверцетина (например, физетин при 364 нм для наночастиц хитозана; кверцетин при 374 нм для тестов растворения/содержания лекарственного вещества SNEDDS), а в одном исследовании липосомального физетина концентрация физетина определялась методом спектрофлуориметрии с возбуждением/эмиссией при 418/486 нм.[1, 10, 18]
Сенесценция и показатели эффективности
Результаты непосредственно на моделях сенесценции в представленных данных в настоящее время доминируются одним исследованием in vitro, в котором тестировались физетин и липосомы, нагруженные физетином, на моделях сенесценции, индуцированной доксорубицином; в этом исследовании ни свободный физетин, ни липосомы с физетином не вызывали избирательного апоптоза сенесцентных клеток по сравнению с не-сенесцентными в тестах жизнеспособности.[10] Тем не менее, в том же исследовании сообщалось о сеноморфной активности, о чем свидетельствовало снижение секреции IL-6 и IL-8 в сенесцентных клетках, и как свободный, так и липосомальный физетин рассматривались как модуляторы SASP по данным ИФА (ELISA).[10] Дополняя эти данные, внешнее утверждение об эффективности сенолитиков in vivo, включенное в выдержки, указывает на то, что физетин был назван наиболее мощным сенолитиком среди десяти протестированных in vivo флавоноидов, снижая маркеры сенесценции у мышей с прогерией и старых мышей, однако без деталей формуляции в предоставленном наборе цитат.[12]
Помимо конечных точек сенесценции, многочисленные наноформауляции демонстрируют эффективность на моделях заболеваний, согласующуюся с улучшением биодоступности, включая наноэмульсию физетина, обеспечивающую уменьшение объема опухоли на 53% при дозе 36,6 мг/кг по сравнению с примерно в 6 раз более высокой дозой свободного физетина (223 мг/кг) для аналогичного ингибирования роста опухоли у мышей с карциномой легких Льюиса.[6] Другие примеры эффективности, не связанные с сенесценцией, включают наносуспензию физетина, улучшающую память и обучение и снижающую уровень MAO-A у мышей с деменцией, индуцированной Aβ(25–35), а также наночастицы хитозана с физетином, снижающие мРНК воспалительных цитокинов (TNF-α и IL-6) и повышающие уровень IL-10 в хондроцитах, предварительно обработанных IL-1β, при этом предотвращая снижение экспрессии транскриптов, связанных с хрящевой тканью (Sox-9 и COL2).[1, 16]
Трансляционный статус
Набор данных включает в себя несколько исследований биодоступности с участием здоровых добровольцев-людей как для формуляций физетина, так и кверцетина, что обеспечивает прямую трансляционную значимость для заявлений об улучшении экспозиции.[4, 8] Для физетина в ходе рандомизированного двойного слепого перекрестного исследования с участием 15 здоровых добровольцев сравнивалась доза 1000 мг UF с 1000 мг FF-20 (доставляющей 192 мг физетина) с 10-дневным периодом отмывки, что позволило провести прямое сравнение фармакокинетики внутри субъектов, показавшее значительно более высокие значения AUC и Cmax для FF-20 и большую продолжительность количественного определения физетина в плазме крови.[4] Для кверцетина в неслепом перекрестном исследовании с участием 12 здоровых взрослых добровольцев оценивались три продукта с кверцетином, и сообщалось, что жидкостная мицеллярная матрица LipoMicel обеспечивала увеличение AUC в 8 раз и Cmax в 9 раз по сравнению со свободным кверцетином, со значением Cmax 182,85 нг/мл при Tmax 0,5 ч.[8]
Пробелы и будущие направления
В рамках имеющихся доказательств ключевым пробелом является ограниченная связь между улучшением пероральной биодоступности и прямыми конечными точками клиренса сенесценции (например, селективной элиминацией сенесцентных клеток), поскольку единственный здесь явный эксперимент на модели сенесценции продемонстрировал сеноморфное снижение SASP без сенолитической селективности как для свободного физетина, так и для липосом, нагруженных физетином.[10] Другим пробелом является то, что некоторые платформы сообщают о существенном улучшении биодоступности или проницаемости (например, нанолипосомы физетина увеличивают биодоступность до 88,9–92,5% по сравнению с 7,2% в базовом масле, а наночастицы PLGA с физетином увеличивают кишечную проницаемость до 4,9 раз в модели вывернутого мешка кишечника) без параллельного подтверждения системной фармакокинетики in vivo в представленных здесь выдержках.[13, 15]
Практическим будущим направлением, вытекающим из имеющихся данных, является более тесная интеграция характеристики формуляций с валидированными биоаналитическими измерениями, поскольку набор данных демонстрирует широкий спектр методологий — от ЖХ-МС/МС и УВЭЖХ-ВРМС в клинической фармакокинетике до УФ-Вид-анализов на инкапсуляцию или растворение при скрининге формуляций — что позволяет предположить, что гармонизированные стратегии количественного определения могли бы улучшить сопоставимость между исследованиями.[1, 4, 8, 18] Вторым будущим направлением является выбор формуляции с учетом желаемых профилей абсорбции, поскольку исследования показывают как замедленный, так и ускоренный Tmax в зависимости от типа носителя (например, мицеллы MPEG-b-PLLA замедляют Tmax по сравнению с эмульсиями Пикеринга, которые его ускоряют), что подразумевает, что «оптимальная» формуляция может различаться в зависимости от терапевтической цели и окна дозирования.[7, 19]
