Published January 1, 2024 | Version v1
Publication Metadata-only

Targeted DPPC/DMPG Surface-Modified Voriconazole Lipid Nanoparticles Control Invasive Pulmonary Aspergillosis in Immunocompromised Population: In-vitro and In-vivo Assessment

Creators

  • 1. Alexandria University
  • 2. University of Nottingham

Description

Invasive pulmonary aspergillosis (IPA) is the most devastating Aspergillus-related lung disease. Voriconazole (VRZ) is the first line of treatment. Despite availability in oral and parenteral dosage forms, risks of systemic toxicity dictate alternative pulmonary administration. Inspired by natural lung surfactants, dipalmitoyl phosphatidylcholine/dimyristoyl phosphatidylglycerol (DPPC/DMPG)-surface modified lipid nanoparticles (LNPs) were scrutinized for pulmonary administration. DPPC/DMPG-VRZ-LNPs prepared using ultrasonication/thin film hydration were investigated for colloidal properties over 3-month shelf storage. They were stable with a slight change in entrapment efficiency. They provided sustained VRZ release over 24h, with a rapid onset of action. In vitro aerosolization indicated higher percentages of VRZ deposited on stages corresponding to secondary bronchi and alveolar ducts. Moreover, intrapulmonary administration maintained high lung VRZ concentration (27 ±1.14 µg/g) after 6h. A preclinical study using a cyclophosphamide-induced neutropenic rat model demonstrated a 3-fold reduction in BALF-Galactomannan down to 0.515±0.22 µg/L confirming DPPC/DMPG-VRZ-LNPs potential in hyphal growth inhibition. Histopathological examination of infected/nontreated lung sections exhibited dense fungal load inside alveoli and blood vessels indicating massive tissue and angio-invasiveness. Nevertheless, DPPC/DMPG-VRZ-LNPs-treated animals displayed minimal hyphae with no signs of invasiveness. The developed bioinspired nanoparticles serve as prospective bioactive nanocarrier candidates for pulmonary administration of VRZ in the management of IPA.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

داء الرشاشيات الرئوي الغازي (IPA) هو أكثر أمراض الرئة المرتبطة بالرشاشيات تدميرًا. Voriconazole (VRZ) هو الخط الأول للعلاج. على الرغم من توافر أشكال الجرعة عن طريق الفم والحقن، فإن مخاطر السمية الجهازية تملي إعطاء رئوي بديل. مستوحاة من المواد الخافضة للتوتر السطحي الطبيعية في الرئة، تم فحص ثنائي بالميتويل فوسفاتيديل كولين/دايميريستويل فوسفاتيديل جليسرول (DPPC/DMPG)- الجسيمات النانوية الدهنية المعدلة على السطح (LNPs) للإعطاء الرئوي. تم فحص DPPC/DMPG - VRZ - LNPs المحضرة باستخدام المعالجة بالموجات فوق الصوتية/ترطيب الأغشية الرقيقة للخصائص الغروية على مدى 3 أشهر من تخزين الرف. كانت مستقرة مع تغيير طفيف في كفاءة الفخ. لقد وفرت إطلاقًا مستدامًا لمناطق الاستجابة الافتراضية على مدار 24 ساعة، مع بداية سريعة للعمل. أشار الهباء الجوي في المختبر إلى نسب أعلى من VRZ المترسبة على المراحل المقابلة للقنوات القصبية الثانوية والقنوات السنخية. علاوة على ذلك، حافظت الإدارة داخل الرئة على تركيز عالٍ من VRZ في الرئة (27 ±1.14 ميكروغرام/غرام) بعد 6 ساعات. أظهرت دراسة قبل سريرية باستخدام نموذج الفئران العدلات الناجم عن السيكلوفوسفاميد انخفاضًا بمقدار 3 أضعاف في BALF - Galactomannan وصولاً إلى 0.515±0.22 ميكروغرام/لتر مما يؤكد إمكانية DPPC/DMPG - VRZ - LNPs في تثبيط النمو الخثاري. أظهر الفحص النسيجي المرضي لأقسام الرئة المصابة/غير المعالجة حملًا فطريًا كثيفًا داخل الحويصلات الهوائية والأوعية الدموية مما يشير إلى وجود أنسجة ضخمة وغزو وعائي. ومع ذلك، أظهرت الحيوانات المعالجة بـ DPPC/DMPG - VRZ - LNPs الحد الأدنى من الخيوط مع عدم وجود علامات على الغزو. تعمل الجسيمات النانوية المستوحاة من البيولوجيا المتقدمة كمرشحين محتملين للحامل النانوي النشط بيولوجيا للإدارة الرئوية لـ VRZ في إدارة IPA.

Translated Description (French)

L'aspergillose pulmonaire invasive (API) est la maladie pulmonaire liée à l'aspergillus la plus dévastatrice. Le voriconazole (VRZ) est la première ligne de traitement. Malgré la disponibilité dans les formes posologiques orales et parentérales, les risques de toxicité systémique dictent l'administration pulmonaire alternative. Inspirées par les tensioactifs pulmonaires naturels, les nanoparticules lipidiques modifiées en surface (LNP) de dipalmitoyl phosphatidylcholine/dimyristoyl phosphatidylglycérol (DPPC/DMPG) ont été examinées pour une administration pulmonaire. Les propriétés colloïdales des DPPC/DMPG-VRZ-LNP préparés par ultrasonication/hydratation en couche mince ont été étudiées sur une durée de conservation de 3 mois. Ils étaient stables avec un léger changement dans l'efficacité du piégeage. Ils ont fourni une libération soutenue de VRZ sur 24h, avec un début d'action rapide. L'aérosolisation in vitro a indiqué des pourcentages plus élevés de VRZ déposé sur les stades correspondant aux bronches secondaires et aux canaux alvéolaires. De plus, l'administration intrapulmonaire a maintenu une concentration élevée de VRZ pulmonaire (27 ±1,14 µg/g) après 6 h. Une étude préclinique utilisant un modèle de rat neutropénique induit par le cyclophosphamide a démontré une réduction de 3 fois du BALF-Galactomannane jusqu'à 0,515±0,22 µg/L confirmant le potentiel DPPC/DMPG-VRZ-LNPs dans l'inhibition de la croissance des hyphes. L'examen histopathologique des coupes pulmonaires infectées/non traitées a montré une charge fongique dense à l'intérieur des alvéoles et des vaisseaux sanguins, indiquant un tissu massif et une angio-invasivité. Néanmoins, les animaux traités par DPPC/DMPG-VRZ-LNP présentaient des hyphes minimes sans aucun signe d'invasivité. Les nanoparticules bioinspirées développées servent de candidats nanoporteurs bioactifs prospectifs pour l'administration pulmonaire de VRZ dans la gestion de l'IPA.

Translated Description (Spanish)

La aspergilosis pulmonar invasiva (IPA) es la enfermedad pulmonar relacionada con Aspergillus más devastadora. El voriconazol (VRZ) es la primera línea de tratamiento. A pesar de la disponibilidad en formas de dosificación oral y parenteral, los riesgos de toxicidad sistémica dictan una administración pulmonar alternativa. Inspirado en los tensioactivos pulmonares naturales, se analizaron las nanopartículas lipídicas modificadas en la superficie (LNP) de dipalmitoil fosfatidilcolina/dimiristoil fosfatidilglicerol (DPPC/DMPG) para la administración pulmonar. Se investigaron las propiedades coloidales de los DPPC/DMPG-VRZ-LNP preparados utilizando ultrasonidos/hidratación de película fina durante el almacenamiento en estantería de 3 meses. Estaban estables con un ligero cambio en la eficiencia de atrapamiento. Proporcionaron una liberación sostenida de VRZ durante 24 horas, con un rápido inicio de acción. La aerosolización in vitro indicó mayores porcentajes de VRZ depositada en etapas correspondientes a bronquios secundarios y conductos alveolares. Además, la administración intrapulmonar mantuvo una alta concentración de VRZ pulmonar (27 ±1.14 µg/g) después de 6 h. Un estudio preclínico utilizando un modelo de rata neutropénica inducida por ciclofosfamida demostró una reducción de 3 veces en BALF-Galactomanano hasta 0.515±0.22 µg/L confirmando el potencial de DPPC/DMPG-VRZ-LNP en la inhibición del crecimiento de hifas. El examen histopatológico de las secciones pulmonares infectadas/no tratadas mostró una carga fúngica densa dentro de los alvéolos y los vasos sanguíneos, lo que indica tejido masivo y angioinvasividad. Sin embargo, los animales tratados con DPPC/DMPG-VRZ-LNP mostraron hifas mínimas sin signos de invasividad. Las nanopartículas bioinspiradas desarrolladas sirven como posibles candidatos a nanoportadores bioactivos para la administración pulmonar de VRZ en el manejo de IPA.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
يستهدف DPPC/DMPG المعدل سطحياً Voriconazole Lipid Nanoparticles السيطرة على داء الرشاشيات الرئوية الغازية في السكان الذين يعانون من نقص المناعة: التقييم في المختبر وفي الجسم الحي
Translated title (French)
Contrôle ciblé DPPC/DMPG des nanoparticules lipidiques de voriconazole modifiées en surface Aspergillose pulmonaire invasive dans la population immunodéprimée : évaluation in vitro et in vivo
Translated title (Spanish)
Las nanopartículas lipídicas de voriconazol modificadas en superficie dirigidas a DPPC/DMPG controlan la aspergilosis pulmonar invasiva en la población inmunocomprometida: evaluación in vitro e in vivo

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4389347433
DOI
10.1016/j.ijpharm.2023.123663

Is supplement to
https://openalex.org/W4391224441 (Other)
https://openalex.org/W4378515585 (Other)
https://openalex.org/W4297982621 (Other)
https://openalex.org/W3196392711 (Other)
https://openalex.org/W2122766519 (Other)
https://openalex.org/W2118706083 (Other)
https://openalex.org/W2110522776 (Other)
https://openalex.org/W2089169544 (Other)
https://openalex.org/W2084481765 (Other)
https://openalex.org/W2025574941 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Egypt

References

  • https://openalex.org/W1789699122
  • https://openalex.org/W1853787857
  • https://openalex.org/W1978700836
  • https://openalex.org/W1987619489
  • https://openalex.org/W1989482499
  • https://openalex.org/W1996105887
  • https://openalex.org/W2013081613
  • https://openalex.org/W2016301861
  • https://openalex.org/W2029765873
  • https://openalex.org/W2039267791
  • https://openalex.org/W2053848962
  • https://openalex.org/W2058444442
  • https://openalex.org/W2077527404
  • https://openalex.org/W2079983709
  • https://openalex.org/W2086954588
  • https://openalex.org/W2096096348
  • https://openalex.org/W2096283723
  • https://openalex.org/W2100782382
  • https://openalex.org/W2102731598
  • https://openalex.org/W2102934589
  • https://openalex.org/W2107220417
  • https://openalex.org/W2107981211
  • https://openalex.org/W2117812883
  • https://openalex.org/W2129128266
  • https://openalex.org/W2146244520
  • https://openalex.org/W2151320720
  • https://openalex.org/W2172902239
  • https://openalex.org/W2404963770
  • https://openalex.org/W2550285568
  • https://openalex.org/W2589371893
  • https://openalex.org/W2611803877
  • https://openalex.org/W2616311569
  • https://openalex.org/W2736147055
  • https://openalex.org/W2738852352
  • https://openalex.org/W2769420266
  • https://openalex.org/W2770157469
  • https://openalex.org/W2775499801
  • https://openalex.org/W2795725950
  • https://openalex.org/W2805190464
  • https://openalex.org/W2809422875
  • https://openalex.org/W2810248278
  • https://openalex.org/W2891394773
  • https://openalex.org/W2894103079
  • https://openalex.org/W2895649827
  • https://openalex.org/W2897389255
  • https://openalex.org/W2897464578
  • https://openalex.org/W2924405881
  • https://openalex.org/W2947019952
  • https://openalex.org/W2982309156
  • https://openalex.org/W2987344665
  • https://openalex.org/W2992108073
  • https://openalex.org/W3009012312
  • https://openalex.org/W3024193323
  • https://openalex.org/W3029626770
  • https://openalex.org/W3036766665
  • https://openalex.org/W3087694817
  • https://openalex.org/W3092750903
  • https://openalex.org/W3094039250
  • https://openalex.org/W3118399584
  • https://openalex.org/W3118437257
  • https://openalex.org/W3128522500
  • https://openalex.org/W3151829158
  • https://openalex.org/W3160747325
  • https://openalex.org/W3196898797
  • https://openalex.org/W3197500347
  • https://openalex.org/W4205227388
  • https://openalex.org/W4206734828
  • https://openalex.org/W4214911728
  • https://openalex.org/W4220935246
  • https://openalex.org/W4223610987
  • https://openalex.org/W4289540026
  • https://openalex.org/W88025273