In-vivo-Visualisierung unterschiedlicher Kinetik des in PLGA-Nanopartikeln verkapselten Wirkstoffs an der Blut-Retina-Schranke

Das von der US-amerikanischen Food and Drug Administration (FDA) zugelassene Produkt Poly(milch-co-glykolsäure)-Nanopartikel (PLGA NP) hat ein enormes Potenzial als Wirkstofftransportsystem, für bildgebende und diagnostische Verfahren. Hier visualisieren wir mit In vivo Confocal Neuroimaging (ICON) in Echtzeit die Biodistribution von fluoreszierenden Nanopartikeln in Gefäßen der Netzhaut durch mikroskopische Auswertung der Fluoreszenzverteilung. Bei der Arbeit mit Rhodamin123 (Rho123) markierten PLGA NPs beobachteten wir ein Verschwinden der Fluoreszenz innerhalb der ersten 15 Minuten nach der Injektion. Mit 1,1'-Dioctadecyl-3,3,3',3'-Tetramethylindocarbocyaninperchlorat (DiI) markierte Poly(milch-co-glykolsäure)-Nanopartikel zeigten jedoch länger anhaltende Effekte. Das Endergebnis zeigte, dass das Fluoreszenzsignal des hydrophoben Markers DiI in den Blutgefäßen mehr als 1,5 Stunden andauern kann, also deutlich länger als das des hydrophilen Rho123, obwohl sowohl Rho123 als auch DiI-markierte PLGA-Nanopartikel von kurz nach der Injektion bis zu etwa 5 Minuten später ein deutliches Fluoreszenzsignal in den Netzhautgefäßen zeigten. Im Falle der Rho123-markierten PLGA NP-Applikation war zu späteren Zeitpunkten (15 min) kein Fluoreszenzsignal mehr nachweisbar, aber eine deutlich sichtbare fluoreszierende Auskleidung der Gefäße ist noch mehr als 2 Stunden nach der Injektion der DiI-beladenen PLGA NP zu sehen. Durch die Quantifizierung des Fluoreszenzsignals in den Blutgefäßen der Netzhaut haben wir eine zeitlich-räumliche Karte der Wirkstoffverteilung erstellt. Mit dieser Arbeit tragen wir zu einem besseren Verständnis des kausalen Zusammenhangs zwischen dem Design von nanopartikulären Trägersystemen und ihrer Verteilung an der Blut-Retina-Schranke (BRB) bei, was für zukünftige Arzneimittelentwicklungsprojekte zur Behandlung von Sehnervenschäden, z.B. nach Glaukom oder Sehnervenpathie, hilfreich sein wird.

In vivo visualization different kinetic of active compound encapsulated in PLGA nanoparticles at the blood-retinal barrier

US Food and Drug administration (FDA) approved product poly (lactic-co-glycolic acid) nanoparticles (PLGA NP) have a huge potential as drug delivery systems, for imaging and diagnostic methods. Here, with In vivo Confocal Neuroimaging (ICON) we visualize in real time the biodistribution of fluorescent nanoparticles in vessels of the retina by microscopic evaluation of the distribution of the fluorescence. When working with Rhodamine123 (Rho123) labelled PLGA NPs we observed disappearance of the fluorescence within the first 15 minutes after injection. However, with 1,1’-dioctadecyl-3,3,3’,3’-tetramethylindocarbocyanine perchlorate (DiI) labelled poly (lactic-co-glycolic acid) nanoparticles showed more long-lasting e ects. The final result showed that fluorescent signal of the hydrophobic marker DiI can last for more than 1.5 hours in blood vessels which are significantly longer than for the hydrophilic Rho123, although Rho123 as well as DiI-labelled PLGA NP were clearly visible a significant fluorescent signal in the retina vessels from shortly after injection up to approximately 5 min later. In the case of Rho123-labelled PLGA NP application, no fluorescent was detectable at later time-points 15 min, but clearly visible fluorescent lining of the vessels can be seen for more than 2 hours after injection of DiI-loaded PLGA NP. By quantification of the fluorescent signal in the retina blood vessel we created a temporal-spatial map of the active ingredients distribution. With this work we contribute to a better understanding of the causal relationship between design of nanoparticulate carrier systems and their distribution at the blood-retinal barrier (BRB), which will be helpful for future drug development projects for the treatment of optic nerve damage, for example after glaucoma or optic neuropathy.