Effect of Functional Groups in Lipid Molecules on the Stability of Nanostructured Lipid Carriers: Experimental and Computational Investigations
- 1. Mahidol University
- 2. Thammasat University
Description
Lipid nanoparticles have been used as drug carriers for decades. Many lipid types have been screened for both solid lipid nanoparticles and nanostructured lipid carriers (NLCs). Specifically, for NLCs that are composed of lipids in the solid form mixed with lipids in the liquid form, compatibility of lipid combination and phase behavior play a significant role in the NLC quality. In this study, stearic acid (STA) and cetyl palmitate (CTP) were used as solid lipids, and oleic acid (OLA), isopropyl palmitate (IPP), and caprylic/capric triglycerides were used as liquid lipids. NLCs were prepared at solid:liquid ratios of 50:50, 70:30, and 90:10, respectively. The characteristics and stability of the prepared NLCs were investigated. Laboratory results showed that the solid lipid had a greater influence on the particle size than the liquid lipid. Meanwhile, cetyl palmitate, an ester compound, provides higher NLC stability compared to stearic acid, a carboxylic acid compound. A MARTINI-based coarse-grained molecular dynamics simulation was used to simulate the lipid droplet in water. The distribution of lipid molecules in the droplet was characterized by the polar group density distribution. Different spatial arrangements of the lipid headgroup and lipid molecules, when CTP or STA was used as solid lipids, might contribute to the different stabilities of prepared NLCs. The understanding of mixed lipid systems via simulations will be a significant tool for screening the type of lipids for drug carriers and other pharmaceutical applications.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
تم استخدام الجسيمات النانوية الدهنية كناقلات للأدوية لعقود. تم فحص العديد من أنواع الدهون لكل من الجسيمات النانوية الدهنية الصلبة وناقلات الدهون ذات البنية النانوية (NLCs). على وجه التحديد، بالنسبة لـ NLCs التي تتكون من الدهون في الشكل الصلب الممزوج بالدهون في الشكل السائل، يلعب توافق تركيبة الدهون وسلوك الطور دورًا مهمًا في جودة NLC. في هذه الدراسة، تم استخدام حمض الستياريك (STA) وبالميتات السيتيل (CTP) كدهون صلبة، وتم استخدام حمض الأوليك (OLA)، وبالميتات الأيزوبروبيل (IPP)، والدهون الثلاثية كابريليك/كابريك كدهون سائلة. تم إعداد NLCs بنسب سائلة صلبة تبلغ 50:50 و 70:30 و 90:10 على التوالي. تم التحقيق في خصائص واستقرار مراكز التعلم الوطنية المعدة. أظهرت النتائج المختبرية أن الدهون الصلبة كان لها تأثير أكبر على حجم الجسيمات من الدهون السائلة. وفي الوقت نفسه، يوفر سيتيل بالميتات، وهو مركب إستر، استقرار NLC أعلى مقارنة بحمض الستياريك، وهو مركب حمض كربوكسيلي. تم استخدام محاكاة الديناميكيات الجزيئية الحبيبية الخشنة القائمة على المارتيني لمحاكاة قطرة الدهون في الماء. تميز توزيع جزيئات الدهون في القطرة بتوزيع كثافة المجموعة القطبية. قد تساهم الترتيبات المكانية المختلفة لمجموعة الدهون وجزيئات الدهون، عندما تم استخدام CTP أو STA كدهون صلبة، في الثباتات المختلفة لـ NLCs المحضرة. سيكون فهم أنظمة الدهون المختلطة عبر المحاكاة أداة مهمة لفحص نوع الدهون لحاملات الأدوية والتطبيقات الصيدلانية الأخرى.Translated Description (French)
Les nanoparticules lipidiques sont utilisées comme vecteurs de médicaments depuis des décennies. De nombreux types de lipides ont été criblés à la fois pour les nanoparticules lipidiques solides et les vecteurs lipidiques nanostructurés (NLC). Plus précisément, pour les NLC composées de lipides sous forme solide mélangés à des lipides sous forme liquide, la compatibilité de la combinaison lipidique et le comportement de phase jouent un rôle important dans la qualité des NLC. Dans cette étude, l'acide stéarique (STA) et le palmitate de cétyle (CTP) ont été utilisés comme lipides solides, et l'acide oléique (Ola), le palmitate d'isopropyle (IPP) et les triglycérides capryliques/capriques ont été utilisés comme lipides liquides. Les NLC ont été préparés à des rapports solides :liquides de 50:50, 70:30 et 90:10, respectivement. Les caractéristiques et la stabilité des NLC préparés ont été étudiées. Les résultats de laboratoire ont montré que le lipide solide avait une plus grande influence sur la taille des particules que le lipide liquide. Pendant ce temps, le palmitate de cétyle, un composé ester, offre une stabilité NLC plus élevée par rapport à l'acide stéarique, un composé d'acide carboxylique. Une simulation de dynamique moléculaire à grains grossiers basée sur MARTINI a été utilisée pour simuler la gouttelette lipidique dans l'eau. La distribution des molécules lipidiques dans la gouttelette a été caractérisée par la distribution de la densité des groupes polaires. Différents arrangements spatiaux du groupe de tête lipidique et des molécules lipidiques, lorsque le CTP ou le STA était utilisé comme lipides solides, pourraient contribuer aux différentes stabilités des NLC préparés. La compréhension des systèmes lipidiques mixtes via des simulations sera un outil important pour le criblage du type de lipides pour les transporteurs de médicaments et d'autres applications pharmaceutiques.Translated Description (Spanish)
Las nanopartículas lipídicas se han utilizado como portadores de fármacos durante décadas. Se han examinado muchos tipos de lípidos tanto para nanopartículas lipídicas sólidas como para portadores lipídicos nanoestructurados (NLC). Específicamente, para las NLC que están compuestas de lípidos en forma sólida mezclados con lípidos en forma líquida, la compatibilidad de la combinación de lípidos y el comportamiento de fase juegan un papel importante en la calidad de las NLC. En este estudio, se utilizaron ácido esteárico (sta) y palmitato de cetilo (CTP) como lípidos sólidos, y ácido oleico (ola), palmitato de isopropilo (IPP) y triglicéridos caprílicos/cápricos como lípidos líquidos. Las NLC se prepararon en relaciones sólido:líquido de 50:50, 70:30 y 90:10, respectivamente. Se investigaron las características y la estabilidad de los NLC preparados. Los resultados de laboratorio mostraron que el lípido sólido tuvo una mayor influencia en el tamaño de partícula que el lípido líquido. Mientras tanto, el palmitato de cetilo, un compuesto de éster, proporciona una mayor estabilidad de NLC en comparación con el ácido esteárico, un compuesto de ácido carboxílico. Se utilizó una simulación de dinámica molecular de grano grueso basada en MARTINI para simular la gota de lípido en agua. La distribución de las moléculas lipídicas en la gotita se caracterizó por la distribución de la densidad del grupo polar. Las diferentes disposiciones espaciales del grupo de cabeza lipídico y las moléculas lipídicas, cuando se utilizó CTP o sta como lípidos sólidos, podrían contribuir a las diferentes estabilidades de las NLC preparadas. La comprensión de los sistemas de lípidos mixtos a través de simulaciones será una herramienta importante para el cribado del tipo de lípidos para portadores de fármacos y otras aplicaciones farmacéuticas.Files
acsomega.4c00685.pdf
Files
(15.8 kB)
Name | Size | Download all |
---|---|---|
md5:d328e60a116eb8b5361fa56c33312835
|
15.8 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تأثير المجموعات الوظيفية في جزيئات الدهون على استقرار حاملات الدهون ذات البنية النانوية: التحقيقات التجريبية والحسابية
- Translated title (French)
- Effet des groupes fonctionnels dans les molécules lipidiques sur la stabilité des porteurs lipidiques nanostructurés : études expérimentales et computationnelles
- Translated title (Spanish)
- Efecto de los grupos funcionales en las moléculas lipídicas sobre la estabilidad de los portadores lipídicos nanoestructurados: investigaciones experimentales y computacionales
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4391992764
- DOI
- 10.1021/acsomega.4c00685
References
- https://openalex.org/W1031578623
- https://openalex.org/W1972144921
- https://openalex.org/W1973255646
- https://openalex.org/W1974888608
- https://openalex.org/W1976779766
- https://openalex.org/W1977143275
- https://openalex.org/W1984584366
- https://openalex.org/W2019355258
- https://openalex.org/W2024244243
- https://openalex.org/W2025722135
- https://openalex.org/W2035266068
- https://openalex.org/W2053232433
- https://openalex.org/W2054128214
- https://openalex.org/W2054189154
- https://openalex.org/W2056812747
- https://openalex.org/W2073765675
- https://openalex.org/W2075778114
- https://openalex.org/W2081724315
- https://openalex.org/W2119267663
- https://openalex.org/W2141162588
- https://openalex.org/W2313074751
- https://openalex.org/W2487854154
- https://openalex.org/W2708429798
- https://openalex.org/W2744328510
- https://openalex.org/W2769286742
- https://openalex.org/W2909033498