Les micelles polyioniques ont émergé comme des systèmes prometteurs de
relargage de médicaments hydrophiles ioniques. Le but de cette étude était le
développement des micelles polyioniques à base de dextrane pour la relargage de
médicaments hydrophiles cationiques utilisant une nouvelle famille de copolymères bloc
carboxymethyldextran-poly(éthylène glycol) (CMD-PEG). Quatre copolymères CMD-PEG
ont été préparés dont deux copolymères identiques en termes de longueurs des blocs de
CMD et de PEG mais différent en termes de densité de charges du bloc CMD; et deux
autres copolymères dans lesquels les blocs chargés sont les mêmes mais dont les blocs de
PEG sont différents. Les propriétés d’encapsulation des micelles CMD-PEG ont été
évaluées avec différentes molécules cationiques: le diminazène (DIM), un médicament
cationique modèle, le chlorhydrate de minocycline (MH), un analogue semi-synthétique de
la tétracycline avec des propriétés neuro-protectives prometteuses et différents antibiotiques
aminoglycosidiques. La cytotoxicité des copolymères CMD-PEG a été évaluée sur
différentes lignées cellulaires en utilisant le test MTT et le test du Bleu Alamar. La
formation de micelles des copolymères de CMD-PEG a été caractérisée par différentes
techniques telles que la spectroscopie RMN 1H, la diffusion de la lumière dynamique
(DLS) et la titration calorimétrique isotherme (ITC). Le taux de relargage des médicaments
et l’activité pharmacologique des micelles contenant des médicaments ont aussi été évalués.
Les copolymères CMD-PEG n'ont induit aucune cytotoxicité dans les hépatocytes humains
et dans les cellules microgliales murines (N9) après 24 h incubation pour des
concentrations allant jusqu’à 15 mg/mL. Les interactions électrostatiques entre les
copolymères de CMD-PEG et les différentes drogues cationiques ont amorcé la formation
de micelles polyioniques avec un coeur composé du complexe CMD-médicaments
cationiques et une couronne composée de PEG. Les propriétés des micelles DIM/CMDPEG
ont été fortement dépendantes du degré de carboxyméthylation du bloc CMD. Les
micelles de CMD-PEG de degré de carboxyméthylation du bloc CMD ≥ 60 %, ont
incorporé jusqu'à 64 % en poids de DIM et ont résisté à la désintégration induite par les sels
et ceci jusqu'à 400 mM NaCl. Par contre, les micelles de CMD-PEG de degré de carboxyméthylation ~ 30% avaient une plus faible teneur en médicament (~ 40 % en
poids de DIM) et se désagrégeaient à des concentrations en sel inférieures (∼ 100 mM
NaCl). Le copolymère de CMD-PEG qui a montré les propriétés micellaires les plus
satisfaisantes a été sélectionné comme système de livraison potentiel de chlorhydrate de
minocycline (MH) et d’antibiotiques aminoglycosidiques. Les micelles CMD-PEG
encapsulantes de MH ou d’aminoglycosides ont une petite taille (< 200 nm de diamètre),
une forte capacité de chargement (≥ 50% en poids de médicaments) et une plus longue
période de relargage de médicament. Ces micelles furent stables en solution aqueuse
pendant un mois; après lyophilisation et en présence d'albumine sérique bovine. De plus,
les micelles ont protégé MH contre sa dégradation en solutions aqueuses. Les micelles
encapsulant les drogues ont maintenu les activités pharmacologiques de ces dernières. En
outre, les micelles MH réduisent l’inflammation induite par les lipopolysaccharides dans les
cellules microgliales murines (N9). Les micelles aminoglycosides ont été quant à elles
capable de tuer une culture bactérienne test. Toutefois les micelles aminoglycosides/CMDPEG
furent instables dans les conditions physiologiques. Les propriétés des micelles ont été
considérablement améliorées par des modifications hydrophobiques de CMD-PEG. Ainsi,
les micelles aminoglycosides/dodecyl-CMD-PEG ont montré une taille plus petite et une
meilleure stabilité aux conditions physiologiques. Les résultats obtenus dans le cadre de
cette étude montrent que CMD-PEG copolymères sont des systèmes prometteurs de
relargage de médicaments cationiques. / Polyion complex (PIC) micelles have emerged as promising delivery systems of
ionic hydrophilic drugs. It was the aim of this study to develop dextran-based PIC micelles
for the delivery of hydrophilic cationic drugs using a new family of carboxymethyldextranblock-
poly(ethylene glycol) (CMD-PEG) copolymers. Four CMD-PEG copolymers were
prepared: (i) two copolymers identical in terms of the length of CMD and PEG blocks, but
different in terms of the charge density of the CMD block; and (ii) two copolymers in
which the charged block is the same, but the PEG block is of different molecular weight.
The micellization of CMD-PEG copolymers and drug delivery aspects of the resulting
micelles were evaluated using different cationic drugs: diminazene (DIM), a model cationic
drug, minocycline hydrochloride (MH), a semisynthetic tetracycline antibiotic with
promising neuroprotective properties and different aminoglycoside antibiotics. The
cytotoxicity of CMD-PEG copolymers was evaluated in different cell lines using MTT and
Alamar blue assays. CMD-PEG micelles encapsulating different drugs were characterized
using different techniques, such as 1H NMR spectroscopy, dynamic light scattering (DLS),
and isothermal titration calorimetry (ITC). The pattern of drug release and pharmacological
activity of micelles-encapsulated drugs were also evaluated. The CMD-PEG copolymers
did not induce cytotoxicity in human hepatocytes and murine microglia (N9) in
concentrations as high as 15 mg/mL after incubation for 24 h. Electrostatic interactions
between CMD-PEG copolymers and different cationic drugs triggered the formation of PIC
micelles with a CMD/drug core and a PEG corona. The properties of DIM/CMD-PEG
micelles were strongly dependent on the degree of carboxymethylation of the CMD block.
Micelles of CMD-PEG copolymers having degree of carboxymethylation ≥ 60%,
incorporated up to 64 wt% DIM, resisted salt-induced disintegration in solutions up to 400
mM NaCl and sustained DIM release under physiological conditions (pH 7.4, 150 mM
NaCl). In contrast, micelles of CMD-PEG of degree of carboxymethylation ~ 30% had
lower drug content (~ 40 wt% DIM) and disintegrated at lower salt concentration (∼ 100
mM NaCl). The CMD-PEG copolymer that showed the most satisfactory micellar
properties, in terms of high drug loading capacity, sustained drug release and micelles stability was selected as a potential delivery system of minocycline hydrochloride (MH)
and different aminoglycosides. CMD-PEG micelles encapsulating either MH or
aminoglycosides had small size (< 200 nm in diameter), high drug loading capacity (≥ 50
wt% drug) and sustained drug release. These micelles were stable in aqueous solution for
up to one month, after freeze drying and in the presence of bovine serum albumin.
Furthermore, the micelles protected MH against degradation in aqueous solutions.
Micelles-encapsulated drugs maintained their pharmacological activity where MH micelles
reduced lipopolysaccharides-induced inflammation in murine microglia (N9) cells. And
aminoglycosides micelles were able to kill a test micro-organism (E. coli X-1 blue strain) in
culture. Aminoglycosides/CMD-PEG micelles were unstable under physiological
conditions. Micelle properties were greatly enhanced by hydrophobic modification of
CMD-PEG. Thus, aminoglycosides/dodecyl-CMD-PEG micelles showed smaller size and
better stability under physiological conditions. The results obtained in this study show that
CMD-PEG copolymers are promising delivery systems for cationic hydrophilic drugs.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMU.1866/3844 |
| Date | 08 1900 |
| Creators | Soliman, Ghareb Mohamed |
| Contributors | Winnik, Françoise M. |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Thèse ou Mémoire numérique / Electronic Thesis or Dissertation |
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