Please use this identifier to cite or link to this item: https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/51590
Title: Chitosan Microparticals for protein and antigen delivery: Perparation, Interactions with antigen presenting cells and vivo immune response
Other Titles: ไคโตแซนไมโครพาร์ทิเคิลสำหรับนำส่งโปรตีน และแอนติเจน: การเตรียมอันตรกิริยากับเซลล์นำเสนอแอนติเจน และการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันในสัตว์ทดลอง
Authors: Chirasak Kusonwiriyawong
Advisors: Garnpimol C. Ritthidej
Vimolmas Lipipun
Other author: Chulalongkorn University. Faculty of Pharmaceutical Sciences
Advisor's Email: garnpimol.r@chula.ac.th
lvimolma@chula.ac.th
Subjects: antigen
Chitosan
ปริญญาดุษฎีบัณฑิต
แอนติเจน
ไคโตแซน
Issue Date: 2006
Publisher: Chulalongkorn University
Abstract: Chitosan microparticles of different molecular weights and sources for protein and antigen delivery were prepared by spray drying. Formulation and process parameters were firstly optimized in order to obtain the microparticles with controlled properties. Bovine serum albumin was subsequently incorporated into microparticles. Physicochemical properties of the resultant microparticles were evaluated in terms of particle size and size distribution, zeta potential, particle morphology, particle surface composition, protein content and entrapment efficiency, in vitro release, and integrity of encapsulated protein. Size of chitosan microparticles was ranged between 3.185- 7.177 μm. Integrity and structural comformation of entrapped protein were retained at protein loading of 5% w/w or higher. The microparticles were further modified by cospray drying with excipients or crosslinking with tripolyphosphate anions. Incorporation of gelatin resulted in an increase in zeta potential of microparticles, while poloxamer 407 and Eudragit E had no effect. The added excipents mostly induced faster and/or higher amount of released protein. Crosslinking the particles caused an obvious reduction of drug release. For comparison, poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA) and poly(α-butyl cyanoacrylate) (BCA) micro-/nanoparticles were prepared by double-emulsion solvent-evaporation and anionic polymerization methods, respectively, and characterized by their properties. All micro-/nanoparticles were subjected to cytotoxicity test with dendritic cells and macrophages. The chitosan, gelatin/chitosan, poloxamer 407/chitosan and PLGA microparticles were relatively non-toxic to both cells, while the opposite results were obtained from Eudragit E/chitosan and BCA micro-/nanoparticles. The non-toxic chitosan and composite microparticles were efficiently taken up by both cells. The Japanese Encephalitis (JE) antigen was finally incorporated into the selected microparticles and administered subcutaneously into mice. The chitosan of both low and high molecular weight and the gelatin/chitosan microparticles elicited a comparable immune response to the commercial JE vaccine. At week 12 after the first immunization, the serum IgG titer, induced by the low molecular weight chitosan particles, still kept increasing, while that of the others were stable or started to decline. The chitosan microparticles of low molecular weight presented a high potential application as an efficient vaccine delivery system.
Other Abstract: ไคโตแซนไมโครพาร์ทิเคิลถูกเตรียมขึ้นจากไคโตแซน ซึ่งมีน้ำหนักโมเลกุล และมาจากแหล่งผลิตแตกต่างกัน ด้วยวิธีพ่นแห้ง เพื่อใช้เป็นระบบนำส่งโปรตีน และแอนติเจน โดยศึกษาตัวแปรที่เกี่ยวข้องกับสูตรตำรับ และกระบวนการผลิตในขั้นแรก เพื่อให้ได้ไมโครพาร์ทิเคิลที่มีคุณสมบัติตามต้องการ จากนั้นจึงเตรียมไคโตแซนไมโครพาร์ทิเคิลที่บรรจุโปรตีน และศึกษาคุณสมบัติเชิงเคมีฟิสิกส์ของไมโครพาร์ทิเคิลที่เตรียมขึ้น ได้แก่ ขนาด และรูปร่างลักษณะอนุภาค การกระจายขนาดอนุภาค ประจุและองค์ประกอบบนผิวอนุภาค ปริมาณโปรตีน และประสิทธิภาพการบรรจุโปรตีน การปลดปล่อยโปรตีน และความคงสภาพของโปรตีนที่บรรจุอยู่ภายใน อนุภาคไคโตแซนไมโครพาร์ทิเคิลที่เตรียมได้มีขนาดอนุภาคอยู่ในช่วง 3.185-7.177 ไมครอน โปรตีนที่ บรรจุอยู่ ภายในอนุภาคมีความคงสภาพ เมื่อบรรจุที่ร้อยละ 5 โดยน้ำหนัก หรือมากกว่า จากนั้นจึงดัดแปรไมโครพาร์ทิเคิล โดยการพ่นแห้งร่วมกับสารช่วย หรือ crosslink กับ tripolyphosphate anions พบว่าการพ่นแห้งร่วมกับเจลาติน ทำให้ค่าประจุบนผิวอนุภาคเพิ่มขึ้น ในขณะที่การพ่นแห้งร่วมกับ poloxamer 407 และ Eudragit E ไม่ก่อให้เกิดผล ดังกล่าว โดยรวมแล้วการพ่นแห้งร่วมกับสารช่วย เหนี่ยวนำให้เกิดการปลดปล่อยโปรตีนที่ เร็วขึ้น และในปริมาณ ที่มากขึ้น ส่วนการ crosslink ส่งผลให้อนุภาคมีค่าประจุบนผิวลดลง นอกจากนั้น ยังเตรียม poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA) และ poly(α-butyl cyanoacrylate) (BCA) ไมโคร-/นาโนพาร์ทิเคิล โดยวิธี double-emulsion solvent evaporation และ anionic polymerization ตามลำดับ เพื่อศึกษาเปรียบเทียบกับไคโตแซนไมโครพาร์ทิเคิล ด้วย จากนั้นจึงทดสอบความเป็นพิษต่อเซลล์ของไมโคร-/นาโนพาร์ทิเคิลที่ เตรียมได้กับเดนไดรติกเซลล์และมาโครฟาจ พบว่า ไคโตแซน เจลาติน/ไคโตแซน poloxamer 407/ไคโตแซน และ PLGA ไมโครพาร์ทิเคิลค่อนข้าง ไม่เป็นพิษต่อเซลล์ในขณะที่ Eudragit E/ไคโตแซน และ BCA ไมโคร-/นาโนพาร์ทิเคิลเป็นพิษต่อเซลล์ เมื่อ ทดสอบ cellular uptake ของไมโครพาร์ทิเคิลที่ไม่เป็นพิษต่อเซลล์ พบว่าเซลล์ทั้งสองชนิดสามารถจับกินไค โตแซนไมโครพาร์ทิเคิลได้เป็นอย่างดีขั้นสุดท้าย จึงบรรจุเจอีแอนติเจนลงในไมโครพาร์ทิเคิลที่เลือกไว้แล้วฉีด เข้าใต้ผิวหนังของหนูพบว่าไคโตแซนไมโครพาร์ทิเคิลที่เตรียมจากไคโตแซน ทั้งชนิดที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ และ สูง และเจลาติน/ไคโตแซนไมโครพาร์ทิเคิลกระตุ้นให้เกิดการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันที่ใกล้เคียงกันกับเจอีวัคซีน ที่มีจําหน่ายในทางการค้า ในสัปดาห์ที่ 12 หลังจากการฉีดเข็มแรก พบว่า serum IgG titer ซึ่งถูกเหนี่ยวนำให้สร้าง ขึ้นโดยไคโตแซนไมโครพาร์ทิเคิล ชนิดน้ำหนักโมเลกุลต่ำ ยังมีระดับสูงขึ้น ในขณะที่ serum IgG titer ซึ่งถูกเหนี่ยวนำให้สร้างขึ้นโดยสูตรตำรับอื่นๆ รวมทั้งผลิตภัณฑ์ที่จำหน่ายในทางการค้ามีระดับคงที่หรือเริ่มมีระดับ ลดลง ไคโตแซนไมโครพาร์ทิเคิลชนิดดังกล่าว จึงมีศักยภาพสูงที่จะพัฒนาให้เป็นระบบนำส่งวัคซีนที่มี ประสิทธิภาพต่อไปได้
Description: Thesis (Ph.D.)--Chulalongkorn University, 2006
Degree Name: Doctor of Philosophy
Degree Level: Doctoral Degree
Degree Discipline: Pharmaceutics
URI: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/51590
URI: http://doi.org/10.14457/CU.the.2006.2077
metadata.dc.identifier.DOI: 10.14457/CU.the.2006.2077
Type: Thesis
Appears in Collections:Pharm - Theses

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
chirasak_ku_front.pdf802.09 kBAdobe PDFView/Open
chirasak_ku_ch1.pdf350.06 kBAdobe PDFView/Open
chirasak_ku_ch2.pdf532.87 kBAdobe PDFView/Open
chirasak_ku_ch3.pdf1.55 MBAdobe PDFView/Open
chirasak_ku_ch4.pdf3.43 MBAdobe PDFView/Open
chirasak_ku_ch5.pdf1.43 MBAdobe PDFView/Open
chirasak_ku_ch6.pdf299.27 kBAdobe PDFView/Open
chirasak_ku_back.pdf973.27 kBAdobe PDFView/Open


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