Development of LbL biopolymer capsules as a delivery system for the multilayer-assembled anti-inflammatory substance α1-antitrypsin.
Development of LbL biopolymer capsules as a delivery system for the multilayer-assembled anti-inflammatory substance α1-antitrypsin.
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开发 LbL 生物聚合物胶囊作为多层组装抗炎物质 α1-抗胰蛋白酶的递送系统
DOI：
10.1039/c3tb20390e
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发表时间：
2013
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
U. Reibetanz
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
V. Strehlow;J. Leßig;M. Göse;U. Reibetanz
慢性炎症的治疗需要新的概念，因为最近的方法大多伴随着巨大的副作用。用抗炎物质如α1-抗胰蛋白酶（AT）功能化的逐层（LbL）微胶囊可以避免主要的副作用和脱靶效应，这要归功于其局部应用和将规定量的活性剂持续递送到多形核白细胞（PMN）中。然而，LbL微胶囊在发炎组织中的应用需要特定的设计和制备。必须通过使用生物聚合物并确保颗粒核的完全溶解来保证高生物相容性。此外，必须避免脱靶效应，如巨噬细胞介导的促炎信号传导。在我们的方法中，使用生物聚合物包覆的CaCO 3颗粒，并优化核心溶解过程，以获得高度生物相容性、非聚集、长期稳定且明显不含钙的胶囊。应用快速验证工具监测剩余Ca 2+含量。与微粒相比，与巨噬细胞一起孵育显示出减少的促炎信号传导。关于其作为药物递送系统的性能，AT功能化胶囊显示出对中性粒细胞弹性蛋白酶（慢性炎症中的主要降解酶）的高抑制能力。因此，本研究中描述的优化设计和制备方法为开发用于治疗炎症过程的活性剂的医学上适用的LbL载体系统提供了基础。
The treatment of chronic inflammation requires new concepts since recent approaches are mostly accompanied by massive side effects. Layer-by-layer (LbL) microcapsules, functionalized with anti-inflammatory substances such as α1-antitrypsin (AT), may avoid major side- and off-target effects thanks to their local application and the sustained delivery of defined amounts of the active agents into polymorphonuclear leukocytes (PMNs). However, LbL microcapsule application in inflamed tissues requires specific design and preparation. High biocompatibility has to be guaranteed by using biopolymers and ensuring the complete dissolution of the particle core. Moreover, off-target effects – such as macrophage-mediated pro-inflammatory signaling – have to be avoided. In our approach, biopolymer-coated CaCO3 particles were used and the core dissolution process was optimized to obtain highly biocompatible, non-aggregated, long-time stable and clearly calcium-free capsules. A fast verification tool was applied to monitor the remaining Ca2+ content. The incubation with macrophages shows reduced pro-inflammatory signaling compared to microparticles. Regarding their performance as a drug delivery system, AT-functionalized capsules showed a high inhibiting capacity towards neutrophil elastase, a major degradative enzyme in chronic inflammation. Consequently, the optimized design and preparation methods described in this study provide the basis for the development of medically applicable LbL carrier systems for active agents in the treatment of inflammatory processes.
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