ビタミンE TPGS修飾ナノダイヤを介したクルクミンの経口送達の強化：非共有結合と共有結合戦略の有効性の比較研究

Enhanced Oral Delivery of Curcumin via Vitamin E TPGS Modified Nanodiamonds: a Comparative Study on the Efficacy of Non-covalent and Covalent Conjugated Strategies.

• Dandan Liu
• Sen Qiao
• Bingchao Cheng
• Dongyang Li
• Jisuan Chen
• Qingyin Wu
• Hao Pan
• Weisan Pan

抄録

親水性ポリマーや界面活性剤をナノダイヤモンド（NDS）に非共有結合または共有結合で付着させることで、薬物送達システムとしての欠点を克服することができますが、どちらの方法がより効果的かを明確に結論づけることは困難です。そこで、水不溶性モデル薬物クルクミン（CUR）の経口送達効率に対するNDの異なるコーティングアプローチの影響を比較する目的で、まずNDを非共有または共有結合法でD-α-トコフェリルポリエチレングリコール1000コハク酸（TPGS）で修飾し、CURを担持しました（CUR@NDs-COOH/TPGSまたはCUR@NDs-TPGS）。コアシェル構造を有するCUR@NDs-COOH/TPGSと比較して、CUR@NDs-TPGSはTPGS膜が緻密な不規則な形状をしており、サイズが小さく、負のポテンシャルが高く、高い薬物担持効率を示した。また、共有結合群では、高い抗癌活性、細胞内取り込み性、Caco-2細胞単分子膜を介した透過性、ラット腸内での良好な分布、浸透性、保持性を示した。ラットを用いた経口バイオアベイラビリティ試験では、CUR@NDs-TPGSは、CUR懸濁液とTPGSをコーティングしたものと比較して、それぞれ有意に高いCとAUCを示した。これらの結果から、難溶性薬物CURの経口投与においては、TPGSをNDs表面に共有結合的にグラフトした方が、非共有結合的にコーティングされたナノ粒子よりも優れた有効性と生体適合性を有することが明らかになった。

Despite that either non-covalent or covalent attachment of hydrophilic polymers or surfactants onto nanodiamonds (NDs) could overcome the shortcomings of being a drug delivery system, it is hard to draw a definite conclusion which strategy is more effective. Hence, with the purpose of comparing the influence of different coating approach of NDs on the oral delivery efficiency of water-insoluble model drug curcumin (CUR), NDs were firstly modified with D-α-tocopheryl polyethylene glycol 1000 succinate (TPGS) via non-covalent or covalent conjugation method, and then loaded with CUR (CUR@NDs-COOH/TPGS or CUR@NDs-TPGS). In comparison with the core-shell-structured CUR@NDs-COOH/TPGS, CUR@NDs-TPGS were irregular in shape with dense TPGS film, and exhibited smaller size, more negatively potential, and higher drug loading efficiency. The covalent connection group also showed higher anti-cancer activity, cellular uptake, and permeability through the Caco-2 cell monolayers, as well as favorable distribution, penetration, and retention in rat intestines. The oral bioavailability study in rats demonstrated that CUR@NDs-TPGS showed significantly greater C and AUC in contrast with CUR suspension and the TPGS-coated ones, respectively. The findings illustrated that covalent grafting TPGS onto the surface of NDs possesses better efficacy and biocompatibility on oral delivery of poorly soluble drug CUR than pristine and non-covalent coated nanoparticles.