Development of peg-peptide conjugate based curcumin delivery systems

Abstract

In this study, a drug delivery system based on Pluronic F127 and a peptide conjugate was proposed. The F127-peptide conjugate was prepared by the reaction between succinimidyl functionalized F127 (SC-F127) and peptide. SC-F127 was synthesized using disuccinimidyl carbonate and DMAP. Folic acid-functionalized F127 (FA-F127) was also prepared to obtain active targeting copolymers. Four peptides containing pH-responsive multiple histidines and endosome disruptive GFWFG domain were synthesized using the Fmoc procedure. H-Gly-2-ClTrt resin and Rink amide MBHA resin were used to synthesize side-chain-protected and deprotected peptides, respectively. 2-chlorotrityl resin failed in synthesizing the high-purity peptides with adjacent histidines in their sequences. Peptide-4 having a sequence of GGH6GFWFG, was prepared with acceptable purity using rink amide MBHA resin and was conjugated to SC-F127. Curcumin was loaded to F127 and F127-peptide using the thin film method with DCM solvent. Almost all curcumin was encapsulated into F127 micelles. However, the entrapment efficiency % of the F127-peptide micelles was ~86% due to the lower solubility of F127-peptide conjugate in DCM. Dynamic light scattering experiments were used to determine the stability and size distribution of the micelles. Number-based size distributions of both micelles indicated that a single peak between 10 and 30 nm was independent of pH. The peak position did not change upon incubating the micelles at 37oC up to a few days. Initially, intensity-based results of both samples indicate bidisperse populations at pH 5.0 and 7.4. Curcumin-loaded F127 micelles aggregated in the three days, as revealed by the formation of the third peak above 1000 nm independent of pH. Curcumin-loaded F127-peptide micelles, on the other hand, retain their stability for up to five days at neutral pH. For this sample, the third peak was observed only at pH 5.0 on days 2 and 5.

Bu çalışmada, Pluronic F127-peptit konjugatı bazlı bir ilaç taşıyıcı sistemi öngörülmüştür. F127-peptit konjugatı, süksinimidil işlevselleştirilmiş F127 (SC-F127) ve peptit arasındaki reaksiyonla hazırlanmıştır. SC-F127, disüksinimidil karbonat ve DMAP kullanılarak sentezlenmiştir. Aktif hedefleme kopolimerleri elde etmek için folik asit işlevli F127 (FA-F127) de hazırlanmıştır. pH'ya duyarlı çoklu histidin ve endozom parçalayıcı GFWFG dizini içeren dört peptit, Fmoc prosedürü kullanılarak sentezlenmiştir. H-Gly-2-ClTrt ve Rink amid MBHA reçineleri sırasıyla yan zincir korumalı ve yan zincir koruması kaldırılmış peptitleri sentezlemek için kullanılmıştır. 2- klorotritil reçinesi, yüksek saflıkta dizinlerinde bitişik histidinler içeren peptitleri, sentezlemede başarısız olmuştur. GGH6GFWFG dizinine sahip peptid-4, rink amid MBHA reçinesi kullanılarak kabul edilebilir bir saflıkta hazırlanmış ve SC-F127'ye konjuge edilmiştir. Kurkümin, DCM solventi ile ince film yöntemi kullanılarak F127 ve F127-peptide yüklenmiştir. Hemen hemen kurkuminin tamamı, F127 misellerince enkapsüle edilmiştir. Bununla birlikte, DCM'de F127-peptit konjugatının daha düşük çözünürlüğü nedeniyle F127-peptid misellerinin hapsetme verimliliği yüzdesi  % 86 olarak elde edilmiştir. Misellerin stabilitesini ve boyut dağılımını belirlemek için dinamik ışık saçılımı deneyleri kullanılmıştır. Her iki miselin sayı bazlı boyut dağılımları, pH'tan bağımsız olarak 10 ila 30 nm arasındaki tek bir tepe noktası göstermiştir. Misellerin 37oC'de birkaç güne kadar inkübe edilmesinden sonra pik pozisyonu değişmemiştir. Başlangıçta, her iki numunenin ışık şiddetine dayalı sonuçları, pH 5.0 ve 7.4'te çift dağılımlı popülasyonları göstermiştir. Kurkumin yüklü F127 miselleri, pH'tan bağımsız olarak 1000 nm'nin üzerinde üçüncü bir pik oluşmasıyla ortaya çıktığı gibi, üç gün içinde kümelenmiştir. Öte yandan, kurkumin yüklü F127-peptit miselleri, nötr pH'ta beş güne kadar stabilitelerini korumuştur. Bu numune için, üçüncü pik 2. ve 5. günlerde ve yalnızca pH 5.0'de gözlenmiştir.