干货分享 | 助溶剂大比拼:小小动物实验,拿下! | MedChemExpress (MCE)

师姐师姐,为什么我和你给药浓度相同,药效却和你做出来的相差很多呀?

 让我看看,哎呀,你这个悬浮液怎么都是颗粒呀,没有往里面添加助溶剂吗?

 像这种溶解度不佳的药物,是否完全溶解对药效影响很大的,在实验过程中要选择合适的助溶剂,这样才能提高给药的效率呢~

 萌 Cece:有请我们动物实验强辅助———助溶剂闪亮登场~~ 

那么助溶剂究竟该如何使用呢?小 M 给您带来了助溶剂的操作介绍!本篇均以内附雷帕霉素的动物实验溶解方案为例,不要错过喔~

01

环糊精类


图 1. β-环糊精的三维结构[1]。


环糊精是一类聚阴离子环状低聚糖的总称,含有形成环状结构的吡喃葡萄糖单元[2]。通过减少客体和环境之间的接触,增加溶解度[3]。由于可以提高药物的溶解度、稳定性和生物相容性广泛使用于动物实验中[4]。

FDA 批准的医用辅料包括羟丙基-β-环糊精 (HP-β-CD(详情:https://www.medchemexpress.cn/_2-Hydroxypropyl_-_beta_-cyclodextrin.html), HY-101103)、磺丁基-β-环糊精 (SBE-β-CD(详情:https://www.medchemexpress.cn/SBE-_beta_-CD.html), HY-17031),与前者相比 SBE-β-CD 的助溶效果更优,比如孕酮在 400 mM SBE-β-CD 浓度下的溶解度比其固有溶解度高约 7000 倍[5]。

示例:雷帕霉素动物实验溶解方案之环糊精

依序添加每种溶剂:10% EtOH  90% (20% SBE-β-CD) in Saline

Solubility: 2.5 mg/mL (2.73 mM); 悬浊液; 超声助溶。

此方案可获得 2.5 mg/mL 的均匀悬浊液,悬浊液可用于口服和腹腔注射。

以 1 mL 工作液为例,取 100 μL 25.0 mg/mL 的澄清 EtOH 储备液加到 900 μL 20% 的 SBE-β-CD 生理盐水水溶液 中,混合均匀。

20% SBE-β-CD in Saline 的配制 (4°C,储存一周):2 g SBE-β-CD (磺丁基醚 β-环糊精) 粉末定容于 10 mL 的生理盐水中,完全溶解至澄清透明。)02

油脂类

油脂类助溶剂常用于脂溶性强的药物溶解,常用的油脂类助溶剂有 Corn oil(详情:https://www.medchemexpress.cn/Corn_oil.html) (HY-Y1888)、Olive oil(详情:https://www.medchemexpress.cn/cropure-ol.html) (HY-108749)、Soybean oil(详情:https://www.medchemexpress.cn/soybean-oil.html) (HY-108750) 等,可用乙醇/DMSO 配置药物原液,然后用玉米油稀释,但油脂类助溶剂由于营养物质较为丰富,使用时要注意无菌操作防止污染[6]。

示例:雷帕霉素动物实验溶解方案之玉米油

依序添加每种溶剂:10% DMSO  90% Corn Oil

Solubility: ≥ 2.08 mg/mL (2.28 mM); 澄清溶液。

此方案可获得 ≥ 2.08 mg/mL (饱和度未知) 的澄清溶液,此方案实验周期在半个月以上的动物实验酌情使用。

以 1 mL 工作液为例,取 100 μL 20.8 mg/mL 的澄清 DMSO(详情:https://www.medchemexpress.cn/dimethyl-sulfoxide.html) 储备液加到 900 μL 玉米油中,混合均匀。

03

溶剂类

DMSO(HY-Y0320)是一种极性非质子溶剂,由于助溶效果显著和对实验动物低毒性得以广泛应用。可单独使用制得药物原液[6],但在动物给药实验中,一般与不同类别的助溶剂进行配比使用[7]。类似的极性非质子溶剂还有 DMF(详情:https://www.medchemexpress.cn/n-n-dimethylformamide.html) (HY-Y0345)、DMA(详情:https://www.medchemexpress.cn/N,N-Dimethylacetamide.html)(HY-W042416)、NMP(详情:https://www.medchemexpress.cn/n-methylpyrrolidone.html) (HY-Y1275) 等。

小彩蛋:DMSO 是细胞实验的常客,自然也经常用于细胞冻存。为了满足大家对细胞冻存的需求,我们开发了DMSO, Cryoprotectant vitrification agent(HY-Y0320D),经过了 Cytoxicity or abnormal cell growth (CF) 实验检测、内毒素水平检测,并且无动物源性成分,可用于冷冻保存细胞、组织或器官。


图 2. 冷冻保存前、后,卵巢组织中形态正常卵泡的平均百分比。运用单一冷冻保护剂时,DMSO 效果较优。不同冷冻保存条件包括:慢速冷冻、玻璃化冷冻而不添加任何冷冻保护剂 (对照)、DMSO、PVP[8]。


04

PEG 及其衍生物

聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG) 是一种亲水性的聚合物,由乙二醇重复单元形成、分子量因聚合度不同而异,PEG300(详情:https://www.medchemexpress.cn/Glycols_polyethylene.html)(HY-Y0873)、PEG400(详情:https://www.medchemexpress.cn/PEG400.html)(HY-Y0873A)、PEG600(详情:https://www.medchemexpress.cn/peg600.html)(HY-Y0873F) 化学性质稳定、安全无毒,因此常用于药物助溶剂。其中 PEG300 因为低免疫原性和粘度使用最为广泛。

示例:雷帕霉素动物实验溶解方案之 PEG300/吐温 80

依序添加每种溶剂:10% DMSO 40% PEG300 5% Tween-80 45% Saline

Solubility: ≥ 2.08 mg/mL (2.28 mM); 澄清溶液

此方案可获得 ≥ 2.08 mg/mL(饱和度未知)的澄清溶液。

以 1 mL 工作液为例,取 100 μL 20.8 mg/mL 的澄清 DMSO 储备液加到 400 μL PEG300 中,混合均匀;再向上述体系中加入 50 μL Tween-80,混合均匀;然后再继续加入 450 μL 生理盐水 定容至 1 mL。

05

表面活性剂

常用作药物辅料的吐温系列和泊洛沙姆系列,作为经典的表面活性剂,也常用于药物助溶。比如 Tween 80(详情:https://www.medchemexpress.cn/Tween_80.html) (HY-Y1891) 可与 DMSO、PEG300、生理盐水混合配比用于小鼠腹腔注射[7],还可以减少细菌附着并抑制生物膜的形成[10]。Poloxamer 407 (F127) (详情:https://www.medchemexpress.cn/poloxamer-407.html)(HY-D1005)是一种无毒的非离子型表面活性剂,Poloxamer 188 (F68)(详情:https://www.medchemexpress.cn/poloxamer-188-f68.html) (HY-D1005H)与 Poloxamer 407 (F127) 类似,属于生物相容性共聚物,可提高药物分子的溶解度和生物利用度[11]。


图 3. Poloxamer 188 的结构[9]。

06

多组分试剂

此外,还有多组分试剂,如,Phosal 50 PG(详情:https://www.medchemexpress.cn/phosal-50-pg.html) (HY-Y1903) 是标准化的磷脂酰胆碱浓缩物,由大豆磷脂酰胆碱和多种溶剂混合配制而成。可作为亲脂性化合物载体,有助于活性成分的吸收,能改善药物的有效性和治疗指数[12]。

07

小结

这篇文章中我们总结了各种不同的助溶剂,实际实验中助溶剂的选择建议大家多多参考文献,摸索出最适合自己研究的药物和给药方式的助溶剂方案~

 

参考文献:

[1] Nasr G, et al. Cyclodextrins permeabilize DPPC liposome membranes: a focus on cholesterol content, cyclodextrin type, and concentration. Beilstein J Org Chem. 2023 Oct 17;19:1570-1579.

[2] Pardeshi CV, et al. Sulfobutylether-β-cyclodextrin: A functional biopolymer for drug delivery applications. Carbohydr Polym. 2023 Feb 1;301(Pt B):120347.

[3] Huang J, et al. Application of sodium sulfobutylether-β-cyclodextrin based on encapsulation. Carbohydr Polym. 2024 Jun 1;333:121985.

[4] Münster M, et al. Comparative in vitro and in vivo taste assessment of liquid praziquantel formulations. Int J Pharm. 2017 Aug 30;529(1-2):310-318.

[5] Shankar VK, et al. Optimization of sulfobutyl-ether-β-cyclodextrin levels in oral formulations to enhance progesterone bioavailability. Int J Pharm. 2021 Mar 1;596:120212.

[6] Guo Q, et al. Induction of alarmin S100A8/A9 mediates activation of aberrant neutrophils in the pathogenesis of COVID-19. Cell Host Microbe. 2021 Feb 10;29(2):222-235.e4.

[7] Kuang J, et al. Exclusion of HDAC1/2 complexes by oncogenic nuclear condensates. Mol Cancer. 2024 Apr 27;23(1):85.

[8] Fujihara M, et al. Vitrification of canine ovarian tissues with polyvinylpyrrolidone preserves the survival and developmental capacity of primordial follicles. Sci Rep. 2019 Mar 8;9(1):3970.

[9] Bollenbach L, et al. Poloxamer 188 as surfactant in biological formulations - An alternative for polysorbate 20/80? Int J Pharm. 2022 May 25;620:121706.

[10] Okino S, et al. Effects of Tween 80 on cellulase stability under agitated conditions. Bioresour Technol. 2013 Aug;142:535-9.

[11] Li G, et al. Enhanced oral bioavailability of magnolol via mixed micelles and nanosuspensions based on Soluplus®-Poloxamer 188. Drug Deliv. 2020 Dec;27(1):1010-1017.

[12] Khani S, et al. Improved oral bioavalability of mebudipine upon administration in PhytoSolve and Phosal-based formulation (PBF). AAPS PharmSciTech. 2014 Feb;15(1):96-102.

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