An investigation of morphology of polymeric micellar structures in the presence of protein for drung delivery purposes

Abstract

Polymeric micellar structures are becoming increasingly important in drug delivery applications. Morphology of these structures is a factor determining the form and the amount of the drug to be enveloped as well as how the release mechanisms will function. Though there are numerous work on micelles in the literature in aqueous media, understanding is lacking with respect to the specifics of the micelle formation and the exact morphology of the micelles produced within simulated body fluids (SBF) that also contains protein. In this work, the well-defined micellar structures with and without bovine serum albumin (BSA) in SBF using some selected polymeric surface active agents (PEO-PPO-PEO tri-block copolymer, P-123) were studied. The forms of P-123 molecules in distilled water (DW) and SBF (studied by surface tension measurements), micelle size distributions (studied by AFM, DLS, STEM, TEM), and electro kinetic potentials (studied by DLS) were the main parameters studied. DLS results showed that the average size of P-123 micelles did not change much in the presence of BSA in DW or SBF. In the cases of AFM, STEM and TEM, the sizes of P-123 micelles in the absence of BSA were comparable to the results of DLS. In the presence of BSA, on the other hand, the micelle structures come together to form large and loose aggregates in both DW and SBF. When P-123 micelles loaded with drug, DLS results showed that the presence of drug in micelles does not change the size of micelles much in both water and SBF. But STEM results show a considerable increase in the sizes of P-123 micelles. The drug loaded micelles seem to aggregate in water and SBF in the absence of BSA and in water in the presence of BSA. But they seem to disperse in SBF in the presence of BSA.

Polimerik misel yapıların ilaç taşınımı konularında önemi giderek artmaktadır. Bu yapıların morfolojisi, ilaç salınım mekanizmalarında kullanılacak olan ilacın form ve miktarını belirleyecek faktördür. Sulu ortamda çalışılmış çok sayıda misel çalışmaları bulunmasına rağmen, yapay vücut sıvılarında protein varlığında misel oluşumu ve morfolojisi hakkındaki çalışmalar eksiktir. Bu çalışmada, iyi tanımlanmış olan misel yapılarının sığır serumu albumini (BSA) varlığında ve yokluğunda yapay vücut sıvısı içerisinde, seçilmiş olan bazı yüzey aktif maddeler ile çalışılmıştır. P-123 molekülleri damıtılmış su ve yapay vücut sıvısı içerisinde ana parametreler olan yüzey gerilimi ölçümleri, misel boyut dağılımları (AFM, DLS, STEM ve TEM ile) ve elektro kinetik potansiyelleri (DLS ile) çalışılmıştır. DLS sonuçları, P-123 misellerinin ortalama büyüklüğünün damıtılmış su ve yapay vücut sıvısı içerisinde BSA varlığında çok değişiklik olmadığını göstermiştir. AFM, STEM ve TEM durumlarında, BSA yokluğunda P-123 misellerinin boyutları DLS sonuçları ile karşılaştırılabilir olmuştur. Diğer taraftan, misel yapıları BSA varlığında damıtılmış su ve yapay vücut sıvısı içerisinde büyük ve gevşek agregatlar oluşturmak için bir araya gelirler. P-123 miselleri ilaç ile yüklü olduğunda, DLS sonuçları misellerin ilacın varlığında, su ve yapay vücut sıvısı içerisinde boyutunun çok değişmediğini göstermiştir. Ancak STEM sonuçları P-123 misel boyutlarında önemli bir artış olduğunu göstermiştir. İlaç yüklü miseller BSA yokluğunda su içinde ve yapay vücut sıvısı içerisinde, ve BSA varlığında su içerisinde agrega gibi görünmektedirler. Ancak BSA varlığında yapay vücut sıvısı içerisinde miseller dağılmış olarak görünmektedirler.