Juli, 20

Untersuchung der Bioverteilung von Cannabidiol-Nanopartikeln und Nanoemulsionen nach intrathekaler Verabreichung

In einer kürzlich in Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine veröffentlichten Studie untersuchten Forscher die Bioverteilung von Cannabidiol (CBD)-Emulsionen und Nanopartikeln im Zentralnervensystem (ZNS).

Hintergrund

Die Arzneimittelverabreichung stellt eine erhebliche Herausforderung für die wirksame Behandlung von ZNS-Erkrankungen dar. Die systemische Verabreichung über parenterale Wege führt häufig zu niedrigen Arzneimittelkonzentrationen im ZNS. Bei intrathekaler (IT) Verabreichung können hohe Wirkstoffkonzentrationen in der Liquor cerebrospinalis erreicht werden. Es gibt jedoch Schwierigkeiten bei der IT-Arzneimittelverabreichung, wie z. B. unzureichende Arzneimittelverteilung, begrenzte Arzneimittellöslichkeit und schlechte pharmakokinetische Profile, insbesondere bei lipophilen Arzneimitteln wie CBD, die analgetische Eigenschaften zur Behandlung neuropathischer Schmerzen besitzen.

Über die Studie

In der vorliegenden Studie untersuchten Forscher, wie zwei Nanoträgerformulierungen die Bioverteilung und nozizeptive Wirkung von CBD im ZNS nach IT-Verabreichung beeinflussen. CBD-Stammlösungen wurden in Ethanol-Propylenglykol hergestellt und in Intralipid-Nanoemulsion verdünnt. Polymerbeschichtete Nanopartikel (PCNPs) von CBD wurden durch eine doppelte Nanopräzipitationsmethode erzeugt.

Die Größe und der Polydispersitätsindex (PDI) von PCNPs wurden durch dynamische Lichtstreuung bestimmt. Das Zetapotential (ZP) wurde durch Bestimmung der elektrophoretischen Mobilität abgeschätzt. Die CBD-Konzentrationen in Nanoemulsions-/PCNP-Formulierungen wurden geschätzt. Erwachsene männliche Sprague-Dawley-Ratten wurden bei Umgebungstemperatur in einem 12-Stunden-Licht/Tag-Zyklus mit freiem Zugang zu Wasser und Futter gehalten.

Elektromyographie (EMG)-Aufzeichnungen wurden mit einer bipolaren EMG-Elektrode durchgeführt, die in den Oberschenkelmuskel des rechten Bizeps eingeführt wurde. Anschließend wurden 15 μl CBD-PCNPs oder eine Nanoemulsion in den intrathekalen Raum injiziert. Die Tiere wurden durch eine Überdosis Pentobarbital getötet. Für die Bioverteilungsanalyse wurden Serum und Gewebe verwendet.

Ergebnisse

Die Zugabe von CBD zur Nanoemulsion verursachte keine signifikanten Veränderungen der Partikelgröße oder des PDI. Die Größe der Nanoemulsion betrug 286 nm und der PDI betrug 0,135, was auf eine homogene Formulierung hinweist. Es blieb 70 Tage lang stabil. Der ZP der CBD-Nanoemulsion unterschied sich nicht signifikant von dem der Kontroll-Nanoemulsion.

CBD-PCNPs waren 31 Tage lang stabil. Die Partikelgröße oder der PDI von CBD-PCNPs unterschied sich nicht wesentlich; Allerdings war der ZP von CBD-PCNPs größer als der von unbeschichteten CBD-Nanokristallen. Die CBD-Konzentration in der Nanoemulsion betrug nach der Abtrennung des freien Wirkstoffs durch Ultrazentrifugation 1,3 mg/ml.

Die Effizienz der CBD-Einkapselung in PCNPs betrug 46,04 %, während die Effizienz der Wirkstoffbeladung auf 28,52 % geschätzt wurde. Die Formulierung wurde eingedampft, um eine Konzentration von 1 mg/ml zu erreichen. Die Autoren bewerteten die Wirkung von CBD-Formulierungen auf die Entzugsreaktion nach mechanischen Reizen mittels EMG.

Die Fläche unter der Kurve der EMG-Reaktion nach IT-Injektion von CBD-Formulierungen zeigten eine signifikante Hemmung innerhalb von 10 Minuten nach der Injektion. Die antinozizeptive Wirkung von CBD-Formulierungen war offensichtlich, was auf den Erfolg der IT-Verabreichung hindeutet und darauf, dass CBD nach der IT-Injektion eine unmittelbare therapeutische Reaktion im ZNS auslöst.

CBD fehlte nach der IT-Injektion von PCNPs/Nanoemulsion in der Milz, den tiefen Halslymphknoten, der Leber oder im Serum. Die höchste CBD-Masse betrug zwei Stunden nach der Nanoemulsionsverabreichung 3651 ng im Rückenmark. Der CBD-Anteil war 10 Minuten nach der Verabreichung der Nanoemulsion deutlich geringer als bei PCNPs.

Die höchste CBD-Masse nach der Verabreichung von PCNPs wurde innerhalb von 10 Minuten festgestellt, die nach 30 Minuten deutlich abnahm und nach vier Stunden die niedrigsten Werte erreichte. Das Medikament wurde sofort nach der Verabreichung beider Formulierungen im Gehirn nachgewiesen, wobei die Konzentrationen zwischen 8 und 210 ng/ml lagen, und war bis zu vier Stunden nach der IT-Verabreichung nachweisbar.

Dass CBD nicht über das ZNS hinaus nachgewiesen wurde, deutet darauf hin, dass die IT-Verabreichung zu einer lokalisierten Arzneimittelabgabe mit den höchsten Arzneimittelkonzentrationen im Rückenmark führt. Allerdings erreichte ein Bruchteil des CBD das Gehirn innerhalb von 10 Minuten und erreichte die höchste Konzentration nach 120 Minuten bei der Verabreichung einer Nanoemulsion.

Schlussfolgerungen

Zusammenfassend untersuchten die Forscher die CBD-Bioverteilung im ZNS nach der Verabreichung von Nanoemulsionen oder PCNPs. Beide Formulierungen zeigten unmittelbar nach der IT-Injektion eine antinozizeptive Wirkung. Das Team ergab, dass CBD bevorzugt im Rückenmark zurückgehalten wurde; Das Medikament erreichte das Gehirn innerhalb von 10 Minuten, unabhängig von der Art der Formulierung.

Die CBD-Nanoemulsion erreichte innerhalb von 120 Minuten eine maximale Konzentration von 210 ng/g im Gehirn, verglichen mit 94 ng/g nach 30 Minuten bei PCNPs. Dies bedeutet, dass die PCNPs hilfreich sein könnten, wenn eine schnelle Lieferung an das Gehirn erforderlich ist. Allerdings erreichte die Nanoemulsion eine höhere CBD-Retention im Gehirn als PCNPs. Zusammengenommen liefern die Ergebnisse eine Begründung für das Design von Nanoträgern, um die Medikamentenabgabe an das ZNS durch IT-Verabreichung zu unterstützen.