リポソームと水性ポリウレタンからなるデュアルカプセル化された生分解性3Dスキャフォールドで、乳がん治療における局所的な薬物放出を制御する

Dual-encapsulated biodegradable 3D scaffold from liposome and waterborne polyurethane for local drug control release in breast cancer therapy.

• Hang Yin
• Bohong Du
• Yue Chen
• Nijia Song
• Zhen Li
• Jiehua Li
• Feng Luo
• Hong Tan

抄録

従来の注射による化学療法と比較して、病変部への薬物の局所放出は、固形腫瘍に対するより効率的で有害性の少ない治療法である。しかし、適切な薬剤担体の選択と化学療法薬の制御放出は依然として大きな課題である。ここでは、パクリタキセル（PTX）を担持したリン脂質リポソームと水性ポリウレタン（PU）を凍結乾燥することにより、局所的な薬物放出のための二重カプセル化三次元（3D）足場を設計した。2つの同時進行によるパクリタキセルの制御された放出。まず、ポリウレタン足場にカプセル化されたリポソームは、ポリウレタンの吸水および分解によりゆっくりと放出される。次に、リポソームにカプセル化されたパクリタキセルもまた、水中に放出され得る。二重カプセル化された足場は、パクリタキセルを直接カプセル化したポリウレタン足場と比較して、初期の放出量が遅く、後の段階でより高いパクリタキセル濃度を維持することができる。さらに、リン脂質層の保護により、パクリタキセルが迅速に分解されてクリアされるのを防ぐことができ、パクリタキセルのバイオアベイラビリティと治療効果を大幅に向上させることができる。細胞実験の結果は二重カプセル化された足場に乳癌MCF7細胞へのより高い阻止率があるだけでなく、正常な組織細胞へのより少ない損傷があることを見ることができる。腫瘍の治療における局所薬物療法のためのより効果的なプラットフォームを提供する。

Compared with the traditional chemotherapy by injection, local release of drugs in the lesion area is a more efficient and less harmful treatment for solid tumors. However, the selection of appropriate drug carrier and controlled release of chemotherapy drugs are still great challenges. Herein, a kind of dual-encapsulated three-dimensional (3D) scaffold is designed for local drug release via blending the paclitaxel (PTX) loaded phospholipid liposomes with waterborne polyurethane (PU) by freeze-drying. The controlled release of paclitaxel through two simultaneous procedures. Firstly, liposomes encapsulated in polyurethane scaffold can slowly release by water absorption and degradation of polyurethane. Then paclitaxel encapsulated in liposomes can also be released into water. Compared with the polyurethane scaffold which directly encapsulated paclitaxel, dual-encapsulated scaffold has slower initial release amount and maintain higher concentration of paclitaxel in later stage. Moreover, the protection of the phospholipid layer can prevent paclitaxel from being quickly decomposed and cleared, which could greatly improve the bioavailability and therapeutic effect of paclitaxel. Cell experiment results can be seen that dual-encapsulated scaffold not only has higher inhibition rate to the breast cancer MCF7 cells, but also has less damage to normal tissue cells. It provides a more effective platform for the local drug therapy in the treatment of tumors.