Resumen de Protamine nanocapsules as carriers for oral peptide delivery
- español
El número de biofármacos presentes en las “pipelines” de las industrias farmacéuticas se han incrementado significativamente en las últimas décadas debido a su alta eficacia terapéutica y a su excelente selectividad. Sin embargo, su utilidad se ha visto limitada debido a las dificultades inherentes a dichas moléculas para cruzar barreras mucosas, imposibilitando de esta forma su administración por vía oral. El objetivo de este trabajo consiste en el desarrollo de nanocápsulas basadas en protamina (NCs), capaces de encapsular insulina, protegerla de la degradación en el desfavorable ambiente del tracto gastrointestinal y promover su absorción a través de la barrera epitelial. Las NCs están constituidas por un núcleo oleoso, formado por Miglyol® y sodio glicocolato (SGC), y rodeadas por una cubierta polimérica a base de protamina y PEG-estearato. Una doble cubierta con protamina/ácido polisiálico (PSA) ha sido explorada asimismo con el objetivo de aumentar la estabilidad frente a enzimas digestivas y facilitar la interacción de las NCs con la mucosa epitelial.
Ambas NCs, recubiertas con protamina o PSA-protamina, muestran un tamaño comprendido entre 300-400nm, una forma esférica y capacidad de incorporación de insulina. La presencia de la cubierta de PSA en las NCs refuerza su estabilidad coloidal en diferentes medios intestinales simulados y preserva la insulina incorporada en las nanoestructuras frente a la degradación enzimática cuando estas son incubadas con FeSSIF-V2. Adicionalmente, ambas formulaciones demuestran una liberación controlada de insulina y pueden ser liofilizadas y almacenadas como polvo seco durante al menos 6 meses a 25ºC preservando la estabilidad de la insulina durante todo este periodo.
La evaluación de las NCs de protamina y PSA-protamina en células Caco-2 ha demostrado que la interacción de los nanosistemas con las células se produce a nivel transcelular y paracelular. Las NCs son capacers de cruzar la monocapa de células y simultáneamente abrir las uniones estrechas entre las células. Ambos sistemas interaccionan con el epitelio intestinal humano sin presentar efectos citotóxicos. Finalmente, estudios de eficacia in vivo han demostrado una reducción moderada (20% de reducción) de los niveles de glucosa en sangra en ratas no diabéticas. Estos resultados remarcan el potencial de estos nanositemas para interaccionar con la mucosa intestinal y promover la absorción de péptidos a través del epitelio intestinal.
- English
The number of peptide drugs in the industry pipelines has significantly increased in the last decades due to their high therapeutic efficacy and excellent selectivity. However, their utility has been limited due to their difficulties for crossing mucosal barriers, making it virtually impossible to deliver them by the oral route. The aim of this work was to design and develop protamine-based nanocapsules (NCs), capable of encapsulating insulin, protecting it from the harsh intestinal environment and promoting its absorption across the epithelial wall. The NCs consisted of an oily core, containing Miglyol® and sodium glycocholate (SGC), surrounded by a polymer layer made of protamine and PEG-stearate. The NCs were also provided with a double protamine/polysialic acid (PSA) layer. These polymer layers were intended to enhance the stability against intestinal degrading enzymes and to facilitate the interaction of the NCs with the epithelial mucosa.
Protamine and PSA/protamine NCs exhibited a size between 300-400 nm, with a spherical shape and the capacity to load insulin. The provision of the NCs with a PSA layer reinforced their colloidal stability in different simulated intestinal media and preserved the loaded insulin from enzymatic degradation when incubated in fed-state simulated intestinal fluid. In addition, both formulations released insulin in a controlled manner. These NCs could also be lyophilized and stored as a thermostable powder formulation up to 6 months at 25 °C, while preserving insulin stability.
The interaction of the protamine and PSA-protamine NCs with the Caco-2 cells was found to occur at the transcellular and paracellular level. The NCs were able to cross the monolayer and, simultaneously open the tight junctions between cells. Moreover, both systems interacted with the epithelium of human intestinal tissue without any cytotoxic effects. Finally, in vivo efficacy studies showed a moderate decrease (20% reduction) of blood glucose levels in non-diabetic rats. Overall, these results highlight the potential for protamine-based NCs to interact with intestinal mucosa and promote the absorption of the peptide across the intestinal epithelium.
