Zvýšení stability fibroblastového růstového faktoru FGF2-STAB® pomocí enkapsulace do lipozomů

Improvement of stability of the fibroblast growth factor FGF2-STAB® via encapsulation into liposomes.

abstract

Czech

Cílem této práce bylo enkapsulovat hyperstabilizovaný FGF2 (FGF2-STAB®) jehož aktivita in vitro je mutacemi prodloužena z původních 10 hodin až na 20 dní při 37 °C . Nicméně, na základě námi provedených experimentů jsme zjistili, že se tento protein váže na polymerní či kompozitní matrice, ze kterých se pomalu uvolňuje s tím, že se jeho aktivita může časem měnit. Navíc, jeho aktivita rychle klesá in vivo v důsledku difúze tkáněmi a enzymatické degradace. Aby se prodloužil jeho poločas rozpadu, zabránilo se nežádoucím interakcím s matricí a snížilo se riziko degradace v aplikacích in vivo, zabývali jsme se stabilizací FGF2-STAB® jeho enkapsulací do lipozomů. Lipozomy na bázi fosfatidylcholinu (PC) a cholesterolu byly připravovány metodou odpařování reverzní fáze. U připravených lipozomů byla vždy sledována stabilita částic pomocí zeta potenciálu, jejich velikost a distribuce velikosti těchto částic pomocí DLS a STEM analýzy. U lipozomů obsahujících FGF2-STAB® byla také vyhodnocena enkapsulační efektivita za pomocí UV-VIS spektrofotometru v přítomnosti Bradfordova činidla. Pro optimalizaci metody přípravy lipozomů a pro možnost srovnávání s lipozomy plněnými FGF2-STAB®, byly nejprve připraveny lipozomy plněné pouze fosfátovým pufrem. Byly testovány rozdílné poměry PC a cholesterolu a také rozdílné poměry PC a FGF2-STAB®. Nejlepších výsledků bylo dosaženo poměrem 1 000:1 PC k FGF2-STAB® vzhledem ke stanovovaným parametrům. Následně byla sledována stabilita lipozomů v závislosti na pH pomocí zeta potenciálu a jednotlivé parametry byly optimalizovány. Lipozomy s efektivně zaenkapsulovaným FGF2-STAB® s velikostí částic kolem 100 nm mají vysoký potenciál pro aplikace v systémech s postupným uvolňováním léčiva, jako jsou např. kompozitní nosiče pro regeneraci kostí i kůže nebo v hydrogelech pro vnitřní i topické aplikace hojení ran či v kosmetických přípravcích.

This work aimed to encapsulate hyperstabilized FGF2 (FGF2-STAB®), of which the in vitro activity is extended by mutations from the original 10 hours to 20 days at 37 ° C. However, based on our experiments, we have found that this protein binds to polymeric or composite matrices. It is slowly released, with the proviso that its activity may change over time. In addition, its activity decreases rapidly in vivo due to tissue diffusion and enzymatic degradation. To prolong its half-life, prevent undesired interactions with the matrix, and reduce the risk of degradation in vivo applications, we focused on stabilizing FGF2-STAB® by encapsulating it into liposomes. Phosphatidylcholine (PC) and cholesterol-based liposomes were prepared by reverse-phase evaporation. The stability of the particles was continuously monitored by the zeta potential, their size, and the size distribution of these particles by DLS and STEM analysis. Liposomes containing FGF2-STAB® were also evaluated for encapsulation efficiency using a UV-VIS spectrophotometer in the presence of Bradford's reagent. To optimize the preparation method of liposomes and for the possibility of comparison with liposomes filled with FGF2-STAB®, liposomes filled only with phosphate buffer were first prepared. Different PC and cholesterol ratios and other PC and FGF2-STAB® ratios were tested. The best results were achieved with a 1,000:1 PC ratio to FGF2-STAB® concerning the set parameters. Subsequently, the stability of the liposomes depending on the pH was monitored using the zeta potential, and the individual parameters were optimized. Liposomes with effectively encapsulated FGF2-STAB® with a particle size of around 100 nm have a high potential for applications in sustained release systems, such as composite carriers for bone and skin regeneration or in hydrogels for internal and topical wound healing applications or in cosmetics.

enkapsulace, liposom, růstový faktor, fosfatidylcholin

encapsulation, liposome, growth factor, phosphatidylcholine

KADLECOVÁ, Z.; BRTNÍKOVÁ, J.; LYSÁKOVÁ, K.; DORAZILOVÁ, J.; VOJTOVÁ, L.

14. 9. 2021

České vysoké učení technické v Praze

978-80-01-06872-4

Biomateriály a jejich povrchy XIV.

1

16

17

94

https://www.irsm.cas.cz/ext/biomaterialy/download/BIOMATERIALY_A_JEJICH_POVRCHY_XIV.pdf