Please use this identifier to cite or link to this item: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/57850
Title: Mechanism of liposomes in the delivery of the P-glycoprotein substrate model calcein AM into Caco-2 cells
Other Titles: กลไกของลิโพโซมในการนำส่งแคลซีนเอเอ็มซึ่งเป็นแบบจำลองซับสเตรตของพี-ไกลโคโปรตีนเข้าสู่เซลล์คาโค-2
Authors: Ing-orn Prasanchaimontri
Advisors: Nontima Vardhanabhuti
Thitima Pengsuparp
Other author: Chulalongkorn University. Faculty of Pharmaceutics Sciences
Advisor's Email: Nontima.V@Chula.ac.th
Thitima.Pe@Chula.ac.th
Subjects: Liposomes
Drug delivery systems
Drug carriers (Pharmacy)
Glycoproteins
ไลโปโซม
ระบบนำส่งยา
ตัวนำยา
ไกลโคโปรตีน
Issue Date: 2009
Publisher: Chulalongkorn University
Abstract: The aim of this present study was to investigate the probable mechanisms by which liposomes enhance delivery of P-glycoprotein (P-gp) substrates into Caco-2 cells. The effect of liposomal formulation factors (inclusion of charged lipids, cholesterol content, and type of phosphatidylcholine) was also determined. Calcein AM was used as a model molecule for P-gp substrates. Calcein AM-loaded liposomes were prepared by the film-hydration method followed by extrusion through 100 nm polycarbonate membranes. The possible mechanisms of calcein AM uptake from liposomes were investigated by several techniques. To identify the effect of liposomal formulation factors, the extents of calcein AM uptake into Caco-2 cells were compared among liposomes with different compositions. The result demonstrated that neutral liposomes (phosphatidylcholine:cholesterol at 7:3 molar ratio) could enhance the delivery of calcein AM into Caco-2 cells in a time- and concentration-dependent manner. The results from confocal laser scanning microscopy and fluorescence dequenching technique studies substantiated endocytosis of calcein AM-loaded liposomes into Caco-2 cells. This mechanism was also supported by the inhibitory effect of endocytosis/metabolic inhibitors and the effect of temperature. On the contrary, the enhancement in calcein AM uptake via either the changing in cell membrane permeability or the modulation of P-gp function by liposomes was not evident. Charged lipids and type of phosphatidylcholine showed a strong influence on calcein AM uptake from liposomes. Calcein AM from both neutral and negatively charged (phosphatidylcholine: cholesterol:dicetyl phosphate at 6:3:1 molar ratio) liposomes was taken up by Caco-2 cells similarly and more efficiently than that from calcein AM solution. Positively charged (phosphatidylcholine: cholesterol:stearylamine at 6:3:1 molar ratio) liposomes failed to enhance calcein AM uptake into Caco-2 cells. Soybean phosphatidylcholine liposomes, either with or without cholesterol, could increase cellular uptake of calcein AM better than dipalmitoyl phosphatidylcholine liposomes did. On the other hand, cholesterol content inserted only a minimal effect on calcein AM uptake. The presence of 20-40 mole% of cholesterol in liposomes significantly reduced calcein AM uptake into Caco-2 cells, but with much less magnitude than the effects seen with the inclusion of charged lipids and the type of phosphatidylcholine. Overall results indicate that endocytosis was the main mechanism by which liposomes enhanced the uptake of calcein AM into Caco-2 cells. The liposomal composition also played a significant role in the delivery of the P-gp substrate calcein AM into Caco-2 cells.
Other Abstract: การศึกษานี้มีวัตถุประสงค์เพื่อหากลไกที่เป็นไปได้ของลิโพโซมในการเพิ่มการนำส่งสารที่เป็นซับสเตรตของพี-ไกลโคโปรตีนเข้าสู่เซลล์คาโค-2 รวมถึงศึกษาผลของปัจจัยต่าง ๆ ด้านสูตรตำรับของลิโพโซม (ได้แก่ การเติมลิพิดที่มีประจุ ปริมาณคอเลสเตอรอล และชนิดของฟอสฟาทิดิลโคลีน) ในการศึกษาใช้แคลซีนเอเอ็มเป็นตัวแทนของสารที่เป็นซับสเตรตของพี-ไกลโคโปรตีน เตรียมลิโพโซมซึ่งบรรจุแคลซีนเอเอ็มด้วยวิธีฟิล์มไฮเดรชันและนำมาลดขนาดด้วยการกดอัดผ่านเมมเบรนที่ทำจากโพลีคาร์บอเนตซึ่งมีช่องเปิดขนาด 100 นาโนเมตร การสืบหากลไกที่เป็นไปได้ในการนำส่งแคลซีนเอเอ็มเข้าเซลล์ของลิโพโซมทำโดยใช้หลายเทคนิคร่วมกัน ในการศึกษาผลของปัจจัยต่าง ๆ ด้านสูตรตำรับของลิโพโซม ทำโดยเปรียบเทียบปริมาณแคลซีนเอเอ็มที่นำส่งเข้าเซลล์คาโค-2 โดยใช้ลิโพโซมที่มีส่วนประกอบแตกต่างกัน ผลการศึกษาแสดงให้เห็นว่าลิโพโซมชนิดไม่มีประจุ (ซึ่งประกอบด้วยฟอสฟาทิดิลโคลีน:คอเลสเตอรอล ในสัดส่วน 7:3 โดยโมล) สามารถเพิ่มการนำส่งแคลซีนเอเอ็มเข้าสู่เซลล์คาโค-2 ได้ ในลักษณะที่ขึ้นกับเวลาในการบ่มและความเข้มข้นของลิโพโซมที่ใช้ ผลจากการศึกษาด้วยกล้องจุลทรรศน์เลเซอร์ชนิดส่องกราดแบบ คอนโฟคัล และการใช้เทคนิคฟลูออเรสเซนส์ดีเควนชิงบ่งชี้ถึงการเกิดกระบวนการเอนโดไซโตซิสของลิโพโซมที่บรรจุแคลซีนเอเอ็มเข้าสู่เซลล์คาโค-2 ผลการยับยั้งด้วยตัวยับยั้งกระบวนการเอนโดไซโตซิส/เมแทบอลิซึม และผลของอุณหภูมิสนับสนุนการเกิดกระบวนการเอนโดไซโตซิสเช่นกัน ในขณะที่ไม่มีหลักฐานที่สนับสนุนว่าการนำส่งแคลซีนเอเอ็มเข้าเซลล์ที่เพิ่มขึ้นเกิดจากการเปลี่ยนแปลงสภาพให้ซึมของเยื่อหุ้มเซลล์ หรือการปรับเปลี่ยนการทำงานของพี-ไกลโคโปรตีนโดยลิโพโซม ลิพิดที่มีประจุและชนิดของฟอสฟาทิดิลโคลีนมีอิทธิพลต่อการนำส่งแคลซีนเอเอ็มของลิโพโซมอย่างมาก ประสิทธิภาพในการนำส่งแคลซีนเอเอ็มเข้าเซลล์ของลิโพโซมที่ไม่มีประจุ และชนิดประจุลบ (ซึ่งประกอบด้วย ฟอสฟาทิดิลโคลีน:ไดซีทิลฟอสเฟต:คอเลสเตอรอล ในสัดส่วน 6:3:1 โดยโมล) เท่าเทียมกันและมากกว่าการนำส่งในรูปสารละลายแคลซีนเอเอ็ม แต่ลิโพโซมชนิดประจุบวก (ซึ่งประกอบด้วย ฟอสฟาทิดิลโคลีน:สเตอริลเอมีน:คอเลสเตอรอล ในสัดส่วน 6:3:1 โดยโมล) ไม่สามารถเพิ่มการนำส่งแคลซีนเอเอ็มเข้าเซลล์ได้ ลิโพโซมที่เตรียมโดยใช้ฟอสฟาทิดิลโคลีนจากถั่วเหลืองทั้งที่มีและไม่มีคอเลสเตอรอลสามารถเพิ่มการนำส่งแคลซีนเอเอ็มเข้าเซลล์ได้ดีกว่าผลจากการนำส่งโดยใช้ ลิโพโซมที่เตรียมจากไดพามิโทอิลฟอสฟาทิดิลโคลีน ในขณะที่ปริมาณคอเลสเตอรอลในลิโพโซมมีผลเพียงเล็กน้อย ต่อการนำส่งสารแคลซีนเอเอ็ม ลิโพโซมที่ประกอบด้วยคอเลสเตอรอล 20-40 เปอร์เซ็นต์โดยโมล ลดการนำส่งแคลซีน-เอเอ็มเข้าเซลล์อย่างมีนัยสำคัญ แต่ผลที่เกิดขึ้นน้อยกว่าผลของการเติมลิพิดที่มีประจุและชนิดของฟอสฟาทิดิลโคลีน ผลการศึกษาโดยรวมชี้ให้เห็นว่ากระบวนการเอนโดไซโตซิสเป็นกระบวนการหลักของลิโพโซมที่ช่วยเพิ่มการนำส่งสารแคลซีนเอเอ็มเข้าสู่เซลล์คาโค-2 และส่วนประกอบของลิโพโซมมีบทบาทสำคัญในการนำส่งแคลซีนเอเอ็มซึ่งเป็น ซับสเตรตของพี-ไกลโคโปรตีนเข้าเซลล์คาโค-2 เช่นกัน
Description: Thesis (M.Sc. in Pharm.)--Chulalongkorn University, 2009
Degree Name: Master of Science in Pharmacy
Degree Level: Master's Degree
Degree Discipline: Pharmaceutics
URI: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/57850
URI: http://doi.org/10.14457/CU.the.2009.1610
metadata.dc.identifier.DOI: 10.14457/CU.the.2009.1610
Type: Thesis
Appears in Collections:Pharm - Theses

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Ing-orn Prasanchaimontri.pdf2.59 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.