Badanie przedkliniczne: czy rewolucja w terapii atopowego zapalenia skóry nadchodzi?
Badanie przedkliniczne przedstawia innowacyjny system dostarczania levocetirizyny (LVC) w leczeniu atopowego zapalenia skóry z towarzyszącym zakażeniem MRSA. Naukowcy opracowali złożony nośnik leku bazujący na nanotechnologii, który może zrewolucjonizować miejscowe leczenie tej przewlekłej dermatozy.
Przeprowadzone badanie jest eksperymentalnym projektem laboratoryjnym, wykorzystującym modelowanie statystyczne (2¹·3¹ factorial design) do optymalizacji parametrów nośnika lekowego oraz szereg metod oceny jego właściwości fizykochemicznych i biologicznych. Badania in vivo przeprowadzono na szczurach Wistar, oceniając dermatokinetykę oraz bezpieczeństwo stosowania preparatu.
Populację badaną stanowiły 84 samce szczurów Wistar o wadze 150-200 g i wieku 7 tygodni. Zwierzęta podzielono na grupy badawcze otrzymujące różne formulacje leku: roztwór LVC, nanowłókna z LVC (LVC-NFs) oraz nanowłókna zawierające cerosomy z LVC (CERs-NFs). W badaniu dermatokinetycznym wykorzystano 72 szczury, a w ocenie histopatologicznej 12 osobników.
- Dwuetapowy system łączy cerosomy zawierające ceramidy z nanowłóknami poliuretanowymi
- Wydajność enkapsulacji leku osiąga około 65%
- Optymalny rozmiar cząstek wynosi ~680 nm
- Zawartość leku w formulacji: 11,81-15,53%
- System zapewnia przedłużone uwalnianie levocetirizyny w porównaniu do standardowych metod
Jak nowoczesne nanotechnologie zmieniają podejście do dostarczania LVC?
Głównym celem badania było opracowanie zaawansowanego systemu dostarczania levocetirizyny – leku przeciwhistaminowego stosowanego w leczeniu alergicznego nieżytu nosa i pokrzywki – do miejscowego zastosowania w atopowym zapaleniu skóry (AD). Atopowe zapalenie skóry charakteryzuje się zwiększoną kolonizacją Staphylococcus aureus, w tym szczepów MRSA (methicillin-resistant Staphylococcus aureus), co pogarsza przebieg choroby. Naukowcy wykorzystali fakt, że ceramidy – lipidy naturalnie występujące w warstwie rogowej naskórka – wykazują działanie przeciwbakteryjne wobec bakterii Gram-dodatnich.
Badacze opracowali dwuetapowy system: najpierw inkorporowali LVC do nanostruktur zwanych cerosomami (CERs), zawierających ceramidy, a następnie umieścili te struktury w nanowłóknach poliuretanowych (PU) wykorzystując technikę koaksjalnego elektrospinningu. Optymalizacja cerosomów wykazała, że najlepsze parametry (wydajność enkapsulacji około 65% i odpowiedni rozmiar cząstek ~680 nm) uzyskano przy użyciu ceramidu typu VI i 100 mg fosfolipidu (PC). Zawartość leku w optymalnej formulacji wynosiła od 11,81% do 15,53%.
Co mówią badania mikroskopowe i in vitro?
Badania morfologiczne z wykorzystaniem mikroskopii elektronowej (SEM) wykazały, że cerosomy po liofilizacji miały kształt sferyczny, natomiast oba rodzaje nanowłókien (LVC-NFs i CERs-NFs) charakteryzowały się gładką, jednolitą strukturą bez agregacji, ze średnią średnicą odpowiednio 363,00 ± 49,38 nm i 493,33 ± 22,50 nm. Analiza SEM wykazała, że włączenie cerosomów do nanowłókien skutkowało znaczącym zwiększeniem średnicy włókien. Obrazowanie za pomocą mikroskopii sił atomowych (AFM) potwierdziło zmiany w parametrach powierzchni nanowłókien po inkorporacji cerosomów. Transmisyjna mikroskopia elektronowa (TEM) wykazała, że cerosomy zostały całkowicie zamknięte w nanowłóknach PU jako struktury typu rdzeń-powłoka.
Wyniki badania in vitro wykazały, że opracowany system (CERs-NFs) zapewnia istotnie przedłużone uwalnianie LVC w porównaniu do roztworu leku i standardowych nanowłókien z LVC. Badania dermatokinetyczne na szczurach potwierdziły, że CERs-NFs skutecznie kontrolują uwalnianie leku, co prowadzi do optymalnej retencji w skórze przy zmniejszonej absorpcji ogólnoustrojowej. Obliczone wartości AUC₀₋₁₂ wynosiły 5026,16 ± 301,71 μgh/cm², 2417,96 ± 703,61 μgh/cm² i 1970,24 ± 760,84 μgh/cm² odpowiednio dla roztworu LVC, LVC-NFs i CERs-NFs, co potwierdza zdolność nanowłókien do przedłużonego uwalniania leku.
- Kontrolowane uwalnianie leku zmniejsza częstość aplikacji
- Ograniczenie działań niepożądanych levocetirizyny (senność, suchość w ustach)
- Wzmocnienie bariery skórnej dzięki obecności ceramidów
- Skuteczność przeciw MRSA dzięki właściwościom przeciwbakteryjnym ceramidów
- Potwierdzone bezpieczeństwo w badaniach histopatologicznych
Czy bezpieczne dostarczanie leku idzie w parze z efektywnością?
Zdolność nanowłókien do podtrzymywania deposition LVC z obu formulacji (LVC-NFs i CERs-NFs) wiązała się ze zdolnością poliuretanu do kontrolowanego uwalniania leku. Dodatkowo, obecność ceramidu VI mogła mieć synergistyczny wpływ na retencję LVC z CERs-NFs, ponieważ tworzy on wysoce hydrofobową matrycę lipidową. Zaobserwowano również, że ilość zdeponowanego LVC zmniejszała się wraz z upływem czasu (do 12 godzin), co może być przypisane nasyceniu komórkowego wychwytu skóry – w konsekwencji ilość LVC przenikającego do krwi z skóry przekraczała ilość LVC infiltrującego przez skórę, powodując spadek depozycji skórnej.
Badania histopatologiczne nie wykazały zmian w strukturze skóry po zastosowaniu opracowanych formulacji, co potwierdza ich bezpieczeństwo. Analizy mikroskopowe (SEM, TEM, CLSM) potwierdziły jednorodną strukturę nanowłókien i prawidłową dystrybucję cerosomów w ich obrębie.
Jakie są perspektywy kliniczne i dalsze kierunki badań?
Opracowany system dostarczania leku ma potencjalne znaczenie kliniczne w leczeniu atopowego zapalenia skóry, szczególnie u pacjentów z towarzyszącą infekcją MRSA. Kontrolowane uwalnianie leku może zmniejszyć częstość aplikacji i ograniczyć działania niepożądane LVC, takie jak suchość w ustach, senność czy zmęczenie. Ponadto, wykorzystanie ceramidów może przynieść dodatkowe korzyści poprzez wzmocnienie bariery skórnej i działanie przeciwbakteryjne.
Badanie to otwiera drogę do dalszych prac nad zastosowaniem zaawansowanych systemów dostarczania leków w dermatologii, które mogą zapewnić lepszą skuteczność terapeutyczną przy minimalizacji działań niepożądanych.
Podsumowanie
Badanie przedkliniczne przedstawia innowacyjny system dostarczania levocetirizyny (LVC) w terapii atopowego zapalenia skóry. Naukowcy opracowali dwuetapowy nośnik leku, wykorzystujący cerosomy zawierające ceramidy oraz nanowłókna poliuretanowe. System wykazał wysoką skuteczność enkapsulacji leku (około 65%) i odpowiedni rozmiar cząstek. Badania dermatokinetyczne na szczurach Wistar potwierdziły, że opracowany system skutecznie kontroluje uwalnianie leku, zapewniając optymalną retencję w skórze przy zmniejszonej absorpcji ogólnoustrojowej. Analizy histopatologiczne potwierdziły bezpieczeństwo formulacji. Wykorzystanie ceramidów może przynieść dodatkowe korzyści poprzez wzmocnienie bariery skórnej i działanie przeciwbakteryjne, szczególnie u pacjentów z towarzyszącym zakażeniem MRSA.
