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Lipid nanoparticles for therapeutic proteins delivery
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Abstract(s)
Therapeutic proteins are bioactive compounds used for the treatment and prevention of several diseases. These compounds are usually well-tolerated, present a high specific activity, few adverse reactions, and a wide range of applications. Nevertheless, they also present physicochemical instability, with susceptibility to suffer degradation. The use of nanocarrier systems protects the protein structure, improve its bioavailability and enhance its sustained or controlled release. There has been an emerging interest in lipid nanoparticles as carriers for drug delivery. Solid lipid nanoparticles (SLN) are considered the first-generation of lipid nanoparticles, composed of a solid lipid matrix of one or more biocompatible and biodegradable lipids, solid at both room and body temperature. Nanostructured lipid carriers (NLC) are the second generation of lipid nanoparticles, on which the solid lipid matrix is replaced by a blend of liquid and solid lipid. The incorporation of a liquid lipid increases the imperfections in the matrix core which allows an increased encapsulation efficiency and decreased expulsion of the encapsulated drugs during storage. Nevertheless, the application of the NLC for the encapsulation of therapeutic proteins is not well established yet and it urges the need to optimize production methods that do not compromise the protein structure during the encapsulation process. We have optimized the production of an insulin-loaded NLC formulation achieving a particle size of about 200 nm, zeta potential of -18 mV and more importantly, an encapsulation efficiency of about 85% and loading capacity of 11%, which are promising features for different applications. Therefore, the objective of this work was to address the use of lipid nanoparticles for therapeutic proteins delivery. Thus, using insulin as a model protein, it was developed a production method to encapsulate therapeutic proteins into NLC. It is foreseen the opening of a new paradigm in the delivery of therapeutic proteins using NLC.
As proteínas terapêuticas são compostos bioativos usados no tratamento e prevenção de várias doenças. Estes compostos são geralmente bem tolerados, apresentam atividade altamente específica, poucas reações adversas e uma ampla área de aplicações. No entanto, também apresentam instabilidade físico-química e suscetibilidade a sofrer degradação. O uso de sistemas de transporte nanoestruturados protege a estrutura da proteína, melhora a sua biodisponibilidade e aumenta a sua libertação controlada ou sustentada. O interesse no uso de nanopartículas lipídicas em sistemas de administração de fármacos tem vindo a aumentar. As nanopartículas lipídicas sólidas (NLS) são a primeira geração, compostas por uma matriz lipídica sólida de um ou mais lípidos biocompatíveis e biodegradáveis, sólidos à temperatura ambiente e corporal. Os transportadores lipídicos nanoestruturados (TLN) são a segunda geração, nos quais a matriz lipídica sólida é substituída por uma mistura de lípido líquido e sólido. A incorporação de um lípido líquido aumenta as imperfeições na matriz o que permite uma maior eficiência de encapsulações e reduz a expulsão da proteína durante o período de armazenamento. Contudo, a aplicação de TLN para encapsulação de proteínas terapêuticas não está ainda bem estabelecida e urge a necessidade de se otimizar métodos de produção, que não comprometam a estrutura da proteína. Otimizou-se a produção de uma formulação de insulina encapsulada em TLN, alcançando-se um tamanho de partícula de cerca de 200 nm, zeta potencial de -18 mV e mais importante, eficiência de encapsulação de 86% e capacidade de encapsulação de 11%, que são características promissoras para diferentes aplicações. Assim, o objetivo deste trabalho foi descrever o uso de nanopartículas lipídicas para o transporte de proteínas terapêuticas. Deste modo, usando-se a insulina como proteína modelo, foi desenvolvido um método de produção para a encapsulação de proteínas terapêuticas em TLN. Prevê-se abrir um novo paradigma no transporte de proteínas terapêuticas usando TLN.
As proteínas terapêuticas são compostos bioativos usados no tratamento e prevenção de várias doenças. Estes compostos são geralmente bem tolerados, apresentam atividade altamente específica, poucas reações adversas e uma ampla área de aplicações. No entanto, também apresentam instabilidade físico-química e suscetibilidade a sofrer degradação. O uso de sistemas de transporte nanoestruturados protege a estrutura da proteína, melhora a sua biodisponibilidade e aumenta a sua libertação controlada ou sustentada. O interesse no uso de nanopartículas lipídicas em sistemas de administração de fármacos tem vindo a aumentar. As nanopartículas lipídicas sólidas (NLS) são a primeira geração, compostas por uma matriz lipídica sólida de um ou mais lípidos biocompatíveis e biodegradáveis, sólidos à temperatura ambiente e corporal. Os transportadores lipídicos nanoestruturados (TLN) são a segunda geração, nos quais a matriz lipídica sólida é substituída por uma mistura de lípido líquido e sólido. A incorporação de um lípido líquido aumenta as imperfeições na matriz o que permite uma maior eficiência de encapsulações e reduz a expulsão da proteína durante o período de armazenamento. Contudo, a aplicação de TLN para encapsulação de proteínas terapêuticas não está ainda bem estabelecida e urge a necessidade de se otimizar métodos de produção, que não comprometam a estrutura da proteína. Otimizou-se a produção de uma formulação de insulina encapsulada em TLN, alcançando-se um tamanho de partícula de cerca de 200 nm, zeta potencial de -18 mV e mais importante, eficiência de encapsulação de 86% e capacidade de encapsulação de 11%, que são características promissoras para diferentes aplicações. Assim, o objetivo deste trabalho foi descrever o uso de nanopartículas lipídicas para o transporte de proteínas terapêuticas. Deste modo, usando-se a insulina como proteína modelo, foi desenvolvido um método de produção para a encapsulação de proteínas terapêuticas em TLN. Prevê-se abrir um novo paradigma no transporte de proteínas terapêuticas usando TLN.
Description
Keywords
Solid lipidic nanoparticle Nanostructured lipid carrier Therapeutic protein Delivery system Insulin Encapsulation Drug delivery