Nanogels from functionalized hyaluronic acid, application for encapsulation and controlled release of hydrophobic compounds
Nanogels à base d'acide hyaluronique fonctionnalisé, application à la séquestration et la libération controlée de composés hydrophobes
Résumé
Polyelectrolyte complex based nanogels (PEC-NGs) from hyaluronic acid (HA) have received increasing interest in biomedical fields, especially for cancer drug delivery, by combining the advantages of nanomedicine, green chemistry and the inherent merit of HA. In this context, the aim of this work is to elaborate a novel kind of PEC-NGs from HA for encapsulation and controlled release of poorly water soluble drugs, with a focus on thermoresponsive PEC-NGs prepared from HA functionalized with Jeffamine® M-2005 (HA-M2005). The exploratory studies on PECs from HA and diethylaminoethyl dextran (DEAE-D) allowed a basic understanding of PECs and therefore to determine the appropriate condition to prepare them in colloidal form, i.e. PEC-NGs. Replacing HA with HA-M2005 or/and DEAE D with poly-L-lysine (PLL) can improve the stability of PEC-NGs in saline media as well as their hydrophobicity for better encapsulation of curcumin as a model drug. With the thermoresponsiveness of PEC-NGs, temperature elevation can be applied in order to optimize curcumin encapsulation and stimulate curcumin release. PEC-NG degradation by hyaluronidase was also confirmed, which may be beneficial for targeting drug delivery at specific sites in vivo. For long term storage, lyophilization of PEC-NGs at a low polymer concentration (i.e. 0.2 g/L) with trehalose as a cryoprotectant can be applied, which also allows to concentrate PEC-NGs afterwards without causing too large particle sizes. Additionally, autoclave can be promising as a means to fabricate sterilized and long term stable nanoparticles from thermoresponsive PEC-NGs. All of these studies have shown thermoresponsive PEC-NGs based on HA as a potential kind of material with flexible utility for drug delivery applications.
Les nanogels à base de complexes polyélectrolytes (PEC-NGs) d’acide hyaluronique (HA) reçoivent actuellement une attention croissante dans le domaine biomédical, surtout pour la délivrance d’agents anticancéreux avec les avantages de la nanomédecine, de la chimie verte et les propriétés spécifiques du HA. Dans ce contexte, cette étude cherche à élaborer des PEC-NGs innovants à base de HA pour l’encapsulation et la libération contrôlée des substances actives (SAs) peu hydrosolubles, avec une attention particulière pour les PEC-NGs thermosensibles à partir de HA fonctionnalisé par de la Jeffamine® M-2005 (HA-M2005). Les études exploratoires sur les PECs entre le HA natif et le diéthylaminoéthyl dextrane (DEAE-D) ont permis une compréhension fondamentale des PECs et ainsi la détermination des conditions les plus appropriées pour leur préparation sous forme colloïdale. Le remplacement du HA par le HA-M2005 ou/et du DEAE-D par la poly-L-lysine (PLL) peut améliorer la stabilité des PEC-NGs en milieu salin ainsi que leur hydrophobicité pour une meilleure encapsulation de la curcumine comme SA modèle. Avec la thermosensibilité des PEC-NGs, une température élevée peut être appliquée pour optimiser l’encapsulation et stimuler la libération de la curcumine. La dégradation des PEC-NGs par la hyaluronidase a été confirmée, phénomène avantageux pour la délivrance ciblée des SAs aux sites spécifiques in vivo. Pour une conservation à long terme, la lyophilisation des PEC-NGs à une concentration faible en polymère (i.e. 0,2 g/L) avec du tréhalose comme cryoprotecteur peut être appliquée donnant la possibilité de concentrer ces suspensions sans entrainer des tailles trop élevées des PEC-NGs. Egalement, l’autoclave s’avère prometteur comme moyen pour fabriquer des nanoparticules stériles et stables à long terme à partir des PEC-NGs thermosensibles. L’ensemble de ces études a montré que les PEC-NGs thermosensibles à base de HA étaient un prototype de matériau à fort potentiel avec une utilisation flexible pour les applications de délivrance de SAs.
Origine : Version validée par le jury (STAR)