Повышение биодоступности биотехнологических и иммунобиологических лекарственных препаратов с использованием микросфер хитозана (обзор литературы) Medline.ru - медико-биологический информационный портал Медлайн.ру

Повышение биодоступности биотехнологических и иммунобиологических лекарственных препаратов с использованием микросфер хитозана (обзор литературы)

Устинова Т. М., Венгерович Н. Г., Чалых С. Н., Гусак Т. И.

Федеральное Государственное бюджетное учреждение Государственный научно-исследовательский испытательный институт военной медицины

Резюме
Технология наноинкапсуляции непрерывно совершенствуется и выходит на передний план в качестве одного из эффективных подходов к доставке терапевтических белков/пептидов и вакцин. К достоинствам данного направления относят контролируемое высвобождение, защиту активных компонентов от ферментативной деградации и локализованное удержание. Также неотъемлемым преимуществом является то, что используемые методы получения легко масштабируются. В обзоре представлены разработки в области наноинкапсуляции пептидов и вакцин с использованием хитозана за последние 5-7 лет, опубликованные в зарубежной литературе. Нано- и микрочастицы на основе хитозана рассматриваются как носители для доставки пептидов и вакцин путем приема внутрь ввиду следующих особенностей полимера: способность проникать через слизистые оболочки, низкая токсичность, мукоадгезия и регулируемые физические свойства. Представлены результаты исследований по улучшению пероральной биодоступности пептидных препаратов. Показано, что основным недостатком при пероральном введении подобных лекарственных средств следует считать их быстрое разрушение в желудочно-кишечном тракте. Установлено, что к не требующим существенных экономических затрат для приготовления нано- и микросфер на основе хитозана следует отнести методы электрораспыления или эмульсионного способа с использованием различных сшивающих агентов. За счет высокой эффективности инкапсуляции микрочастиц хитозаном, которая составляет от 80 %, полимер можно рассматривать как перспективное средство доставки способное увеличить биодоступность иммунобиологических и биотехнологических лекарственных препаратов. Частицы на основе хитозана позволяли защищать пептиды и вакцины от ферментативной деградации, усиливали проницаемость через слизистый слой. Исследуемые вакцины обеспечивали высокие антиген-специфические ответы и контролируемое высвобождение.

Ключевые слова
хитозан, вакцины, пероральное введение, доставка микрочастиц, наночастица, пептид, иммунобиологический препарат, биотехнологический препарат

(статья в формате PDF. Для просмотра необходим Adobe Acrobat Reader)

открыть статью в

новом окне

Список литературы

1. Mohammed MA, Syeba JTM, Vasan EK. An Overview of Chitosan Nanoparticles and its application in non-Parental Drug delivery. Pharmaceutical. 2017; Nov 20; 9(4): 53. doi: 10.3390/pharmaceutics9440053;

2. Aibani N, Rai R, Patel P, Guddihi G, Wasan EK. Chitosan Nanoparticles at the biological interface: implications for drug delivery. Pharmaceutics 2021; 13: 1686. doi.org/10.3390/pharmaceuticals 13101686;

3. Jhaveri J; Raichura Z, Khan T. Chitosan nanoparticles-insight into properties, functionalization and applications in drug delivery and theranostics. Molecules. 2021; 26: 272;

4. Yedi Herdiana, Nesrul Wathoni, Shaharum Shamsuddin, Muchtaridi Muchtaridi. Drug release study of the chitosan-based nanoparticles.Helion. 2022; 8 (1): e08674. doi.org/10.1016/j.helion.2021.e08674;

5. Lui S, Yang S, Ho P.C. Intranasal administration of carbamazepine-loaded carboxymethyl chitosan nanoparticles for drug delivery to the brain. Asian J. Pharm. Sci. 2018; 13(1): 72-81. doi: 10.1016/j.aips.2017.09.001;

6. Singh R, Lilland J.W Jr. Nanoparticle-based targeted drug delivery. Exp. Mol. Pathol. 2009; 86: 215-223;

7. Lucio D, Martinez-Oharriz M.C. Chitosan: strategies to increase and modulate drug release rate. In: Biological activities and application of marine polisaccharides. Intechopen; 2017. doi. Org/10.05772/65714;

8. Mohammed Shuaib Khan, Pranav J Shan, Priya B. Dubey, Jaimini K. Gandhi. Chapter: Intraoral and peroral drug delivery systems. In: In-vitro and in-vivo tools in drug delivery research for optimum clinical outcomes edition 1st. CRC press; 2018. 26 p;

9. Sonal Gupta, Arushi Jain, Mainak Chakraborty and et.al. Oral delivery of therapeutic proteins and peptides: a review on recent developments. Drug Deliv. 2013; 20 (6): 237-246. doi: 10.3109/10717544.2013.819611;

10. Alessandra T. Zizzari, Dimanthi Pliatsika, Flavio M. Gall. New perspective in oral peptide delivery. Drug Discovery Today. 2021; vol. 26, issue 4: 1097-1105. doi: org/10/1016/j.drudis. 2021.01.020;

11. Vela Ramirez JE, Sharpe LA, Peppas NA. Current state and challenges in developing oral vaccines. Adv Drug Deliv Rev. 2018; May 15; 114: 116-131;

12. Lycke N, Bemark M. Mucosal adjuvants and long-term memory development with special focus on CTA1-DD and other ADP-ribosylating toxins. Mucosal Immunol. 2010; 3: 556 566;

13. Renukuntla J.et al Approaches for enhancing oral bioavailability of peptides and proteins Int J Pharm. 2013; Apr 15; 447 (1-2): 75-93. doi: 10.1016/j.ijpharm.2013.02.030;

14. Wang J, Thorson L, Stokes RW, and et.al. Single mucosal, but not parenteral, immunization with recombinant adenoviral-based vaccine provides potent protection from pulmonary tuberculosis. J. Immunol. 2004. 173 (10): 6357-6365. doi: 10.4049/j.immunol. 173/10/6357;

15. MeHung KJ, Guarecuco R, Langer R, Jaklenec A. Single-injection vaccines: progress, challenges, and oppurtunities. J. Control. Release. 2015; Dec10, 2019: 596-609. doi: 10.1016/j.jconrel. 2015.07.029;

16. Correia-Pinto JF, Csaba N, Alonso MJ. Vaccine delivery carries: insights and future perspectives. INT.J.Pharm. 2013; 440: 27-38. doi:10.1016/j.ijpharm.2012.04.047;

17. Jain S, Sharma RK, Vyas SP. Chitosan nanoparticles encapsulated vesicular systems for oral immunization: preparation, in-vitro and in-vivo characterization. J. Pharm. Pharmacol. 2006; 58: 303-310. doi:10.1211/jpp.58.3.0003;

18. Biswas S, Chattopadhyay M, Sen KK, Saha MK. Development and Characterisation of alginate coated low molecular weight chitosan nanoparticles as new carries for oral vaccine delivery in mice. CarboHydr. Polym. 2015;121:403-410. doi:10.1016/j.carbpol.2014.12.044;

19. Berrada M., Chitin and Chitosan - Phisicochemical properties and industrial application/ Intechopen. 2021. doi.org/10/5772/intechopen.91553;

20. Wang W, Yu C, Zhang B and et. al. improved oral delivery of insulin by PLGA nanoparticles coated with 5β-cholanic conjugating glycol chitosan // Biomed Mater. 2021. 16 (6). doi:10/1088/1748-605X/ca2a8c;

21. Chen N, Li S, Zhy W and et. al. Self-assembly pH-sensitive chitosan/alginate coated polyelectrolite complexes for oral delivery of insulin// J. Microincapsul. 2019. 36(1). 96 107. doi:10.1080/02652048.2019.1604846;

22. Barbari GR, Dorkoosh FA, amini M and et. al. A novel nanoemulsion-based method to produce ultrasmall, water-dispersible nanoparticles from chitosan, surface modified with cell-penetratig peptide for oral delivery of proteins and peptides. // Int. J. Nanomedicine. 2017. 12. 3471-3483. doi:10.214/IJN.S116063;

23. Liu L, Yao W, Xie X, Gao J and et.al. pH-sensetive dual drug loaded Janus nanoparticles by oral delivery for multimodal analgesia/ J. Nanobiotechnology. 2021. 19(1). 235. doi:10.1186/s12951-021-00974-6;

24. Sedykina N, Kuskov A, Velonia K and et al. Modulation of Entrapment efficiency and in vitro release properties of BSA-loaded chitosan microparticles cross-linked with Citric acid as a potential protein-drug delivery system. // Materials (basel). 2020. 13(8). 1989. doi:10.33990/ma13081989;

25. Li Y, Wang X, Liu H and et.al. Fabrication of antimicrobial peptide-loaded PLGA/chitosan composite microspheres for long-acting bacterial resistance / Molecules. 2017. 22(10).1637. doi: 10.3390/molecules22101637;

26. Xu Y, Lu s, Liu Q and etal Preparation, intestinal segment stability, and mucoadhesion properties of novel thymopentin-loaded chitosan derivatives coated with poly(n-bytil)cyanoacrylate nanoparticles./ Int. J. nanomedicine. 2019. 14. 1659-1668. doi:10.2147/IJN.S194529;

27. Aquino RP, Auriemma G, Conte GM, and et al. Development of Chitosan/Mannitol Microparticles as Delivery System for the Oral Administration of a Spirulina Bioactive Peptide Extract. Molecules. 2020; Apr 29, 25(9): 2086. doi:10.3390/molecules25092086;

28.Moreno JAS, Panou DA, Stephansen K, and et al. Preparation and Characterization of an Oral Vaccine Formulation Using Electrosprayed Chitosan Microparticles. AAPS PharmSciTech. 2018; 19(8): 3770-3777. doi: 10.1208/s12249-018-1190-1;

29. Ling K, Wu H, Neish AS, Champion JA. Alginate/chitosan microparticles for gastric passage and intestinal release of therapeutic protein nanoparticles. J Control Release. 2019; Feb 10; 295: 174-186. doi:10.1016/j.jconrel.2018.123.017;

30. Bernkop-Schurch A. Scerbe-Saico. Synthesis and in vitro evalution of chitosan-EDTA-protease-inhibitor conjugates with might be useful in oral delivery of peptides and proteins. Pharm. Res. 1998; 15(2): 263-269. doi:10.1023/a:1011970703087;

31. Hassan A, Ikram A, Raza A and et al. Therapeutical potential of novel mastoparan-chitosan nanoconstructs against clinical MDR Acinetobacter baumanii: in silico, in vitro and in vivo studies.Int J Nanomedicine. 2021; 16: 3755-3773. doi:10.2147/j.JN.5296717;

32. Zainuddin S.Z., Hamid K.A. Chitosan-Based oral drug delivery system for peptide, protein and vaccine delivery. www.Intechopen.com. chapter 74871. doi:10.5772/intechopen.95771;

33. Onuigbo E, Iseghohimhen J, Chah K, Gyang M, Attama A. Chitosan/alginate microparticles for the oral delivery of fowl typhoid vaccine: Innate and acquired immunity. Vaccine. 2018; Aug 9;36(33): 4973-4978. doi:10.1016/j.vaccine.2018.05.087;

34. Renu S., Markazi A.D., Dhakal S. and et.al. Oral deliveradle mucoadgesive chitosan-salmonella subunit nanovaccine for layer chiken. Int J Nanomedicine. 2020; 15: 761-777 doi: 10.2147/IJN.S238445;

35. Acevedo-Vilanueva, K.Y., Lester B., Renu S. and et. al. Efficacy of chitosan-based nanoparticle vaccine administered to broiler birds challenged with Salmonella. PloS One. 2020; 15(2): 1-17. doi:10.1371/jairnal.pone.0231998;

36. Farris E, Brown DM, Ramer-Tait AE, Pannier AK. Chitosan-zein nano-in-microparticles capable of mediating in vivo transgene expression following oral delivery. J Control Release. 2017 Mar 10; 249: 150-161. doi:10.1016/j.jconrel.2017.01.035;

37. Ahmadivand S., Soltani M., Behdani M. and et al. Oral DNA vaccines based on CS-TPP nanoparticles and alginate microparticles confer high protection against infectious pancreatic necrosis virus (IPNV) infection in trout. Dev Comp Immunol. 2017; 74:178-189. doi:10.1016/j.dci.2017.05.004.