发展一个在体外前腔模型来估计质量传递

介绍

相当大的正在努力减少视力丧失,这与日益老龄化的人口正变得越来越普遍。大约有2.85亿人是视障90%的这些人生活在发展中国家(Bastawrous et al ., 2014;伯顿et al ., 2021)。在过去的几十年里,在小说的发展已取得相当大的进展anti-vascular内皮生长因子(VEGF)疗法,眼部治疗低血压的治疗和治疗眼部表面疾病(顾Janetos, 2021)。虽然有增加数量的治疗与研究与开发(R&D)能力和支出,本世纪头十年看到一个总体平均每年减少新分子实体和生物的批准(Kaitin Dimasi, 2011;干草et al ., 2014)。不平衡的监管风险-效益评估和功效障碍增加复杂性,临床试验和成本造成了这一动态(干草et al ., 2014)。随着人口老龄化指数增加,眼科市场正在迅速增长,但仍然构成了挑战对人类健康和经济增长Delplace et al ., 2015)。

发展有效的眼部药物是具有挑战性的。眼部药物管理局最少的入侵路线是局部(如眼药水)和系统(例如,平板电脑)配方。局部管理往往显示有限的生物利用度(< 5%)(Schopf et al ., 2015)由于生理和生化障碍(Awwad et al ., 2017 a)包括pre-corneal泪膜,角膜的结构和biophysiological性质,有限的体积,可以容纳的死胡同,泪排水系统和反射撕裂。患者不依从眼药水包括困难和遗忘在灌输眼药水(沈et al ., 2020)。其他行政路线,比如intracameral交付直接进入前房,已报告减少系统性和角膜的副作用,通常与局部出现眼药水类固醇治疗(沙et al ., 2018)。例如,bimatoprost植入管理intracamerally之间降低眼内压(IOP) 4 - 6个月(密封et al ., 2019)。更多侵入性疗法,比如intravitreal交付后段的注入带来更高的风险,一般用于实现更高的治疗药物浓度在玻璃体和视网膜。然而,病人的依从性差和更严重的副作用与重复频率intravitreal注射(贼鸥et al ., 2004)仍然使局部或intracameral交付首选用药途径如果适当的药物浓度可以实现后段。

有一个相当大的全球努力提供药物的前腔进入玻璃腔。局部或者intracameral交付的眼睛将提供一个突破致盲的治疗条件如果成功(Schopf et al ., 2015)。重要的是获得足够的药物浓度房水前部分治疗后(啊)来准确确定眼生物利用度(Fayyaz et al ., 2020 a)。虽然多数药物局部或intracamerally将明确前房房水流出,前部分配方仍被许多大公司认为是潜在的重要辅助疗法治疗眼内的条件可以提供维护治疗浓度,包括支持一个初始负荷剂量由一个intravitreal注入。这种方法成为潜在可行的药物,目前正在开发。开发前的眼睛配方intravitreal药物分布需要知识的药物渗透通过角膜和药物从前房biodistribution到后面的眼睛。有几个角膜渗透模型,使用;然而,目前还没有足够的水的质量传递模型人眼能够确定药物的biodistribution前房的后室,尤其是在intracameral注入。

最优配方设计是实现这一目标的关键。目前,公司依靠动物模型提炼配方和剂量的眼治疗。而非灵长类可以用于毒理学、眼部解剖结构的差异,生理和免疫反应使它具有挑战性的决定药物动力学(以优异et al ., 2010;Awwad et al ., 2020)。在体外测试、特别是解散测试中扮演一个重要的角色在制药行业,药品研发、药品仿制药的质量评价和评估(气et al ., 2019(候选新药),以及描述Kuentz 2015)。强烈要求确定在体外和在活的有机体内相关性(IVIVCs)的药物和剂量方案符合质量标准(气et al ., 2019),帮助生物等效性研究与产品推广(Adrianto et al ., 2022)。多年来,一直在发展中进步在体外模型后面的眼睛,从评估模拟蛋白质稳定的玻璃(帕特尔et al ., 2015),和理解眼球运动的重要性(EyeMos系统)(尼斯et al ., 2014;分别et al ., 2021)来评估释放动力学的小型和大型分子在水流动的影响[PK-Eye™模型(Awwad et al ., 2015;Awwad et al ., 2017 b;Egbu et al ., 2018;Awwad et al ., 2019)及其变种(Sapino et al ., 2019;Thakur et al ., 2020)]。计算眼模型被用来评估药物分布(易et al ., 2022);但是,没有在体外模型评估报告的质量转移前的后腔人工水流动的存在。

在这里,设计一个新的PK-Eye™原型从前估计质量传递到后腔下房水流出。的PK-Eye™已经有效确定分子的间隙(CL)注入玻璃(Awwad et al ., 2015)。模型包含了水流入从生理的纤毛进气流量,两个模拟CL消除途径(Cunha-Vaz 1997;金正日et al ., 2006;Bakri et al ., 2007;Shatz et al ., 2016)即。,anterior hyaloid pathway (mostly for proteins and soluble small molecules) and retina choroid sclera (RCS) pathway (soluble small molecules), human cavity dimensions and use of a simulated vitreous fluid (SVF). An eye movement platform that has been previously developed (Velentza-Almpani et al ., 2022)包含三个不同眼球运动(光滑的追求,microsaccadic和眼跳)和比较这些运动控制(无运动)观察不同药物后腔的对流。两个小分子的释放动力学和分布配置文件(timolol和brimonidine)评估在前腔(intracameral空间)。

材料

Timolol马来酸和酒石酸brimonidine从默克公司购买生命科学有限公司(英国)和剑桥大学生物科学(英国剑桥)分别。磷酸缓冲盐(PBS)片、琼脂、醋酸铵,高效液相色谱法(HPLC)年级水和甲醇买来西格玛奥德里奇(吉林厄姆,多塞特郡,英国)。Visking透析膜管(12 - 14 kDa的分子量截止,MWCO)和透析油管(50 kDa MWCO)获得Medicell国际有限公司(英国伦敦)和VWR国际有限公司(英国)。玻璃酸钠(哈,1.5 - -1.8 mDa)从Lifecore购买生物医学,LLC (Chaska、锰、美国)。FLPG +,阵容流易之,阵容链接模块,远程控制系统,流动单元包捆,阵容提供装备,聚全氟乙丙烯油管(1/16 - 254)和阵容调整模块从Fluigent购买(法国-比塞特尔勒)。形成3 b完整包,Formlabs生物医学明确的树脂,Formlabs艰难的2000树脂,形成3树脂罐v2.1,形成构建平台买来Additive-X有限公司(英国里庞)。PIMag^®通光孔径旋转舞台,Ø32毫米,铁芯三相力矩电机、增量角测量系统与罪/因为信号传输,PIMag^®运动控制器为磁直接驱动,扩展电缆电机信号和do女士15 (f)πdo 9 (f) PIM 3 m购买从物理学Instrumente(英国贝德福德)。

方法

一般模型设置

使用生物医学模型印刷清晰的树脂,它是一个USP第六类认证材料生物相容性的应用程序使用3 d打印机形成3 b。每个部分是印刷,没有内部支持以确保模型的平滑。模型组装和每个模型是连接到一个345 EZ mbar阵容流泵。1 - 1模型的建立与阵容流EZ泵由缓冲(PBS, pH值7.4),一个流动单元(流量监控系统),以及127年和254年µm油管的连接。阵容流EZ泵都是连接到FLPG + 2 bar泵,泵的压力源。微流控系统是连接到电脑的压力和流量控制通过Fluigent一体化(A-i-O)计划。微流体系统是连接到前后的流量入口端口(2.0μL /分钟),允许在37°C平衡注射前48小时。

三个动作(光滑的追求,microsaccadic和眼跳)与内部调查眼动平台(Velentza-Almpani et al ., 2022)。光滑追求设置在1.8秒20°最大速度达到22°/ s,停止为50毫秒(0°/ s)的速度,同时搬回20°速度达到一个角度0°。模型然后回到相反的方向以相同的速度和角度的模式。Microsaccadic运动对应眼固定。Microsaccadic设置有旋转大约0.4°,来回移动每1.25 s。速度达到最大的25 - 26°20 ms / s覆盖0.4°。眼跳运动阅读对应于一个运动的眼睛,有一个设置2°运动在100年每330 8°女士女士在400年回到0°之前女士(线)的开始。41°/ s的速度达到最大。

在体外释放研究

SVF准备首先溶解公顷(2.5毫克/毫升,60.0毫克)在蒸馏水(24.0毫升)60 - 70°C约10分钟。琼脂(1.0毫克/毫升,24.0毫克)然后在蒸馏水溶解在一个单独的烧杯(24.0毫升)在80 - 90°C。HA和琼脂搅拌在60 - 70°C 10分钟。当时SVF允许冷却到室温(RT,∼20°C)和冰箱里孵化(4°C)在一夜之间。初步研究使用低剂量的timolol(6.8±0.4μg / 30μL)和brimonidine(15.3±1.5µg / 30μL) intracameral空间进行调查通过硅胶角膜到模型只包含SVF使用光滑的追求。高剂量被注入的timolol(146.0±39.1μg / 25μL)和brimonidine(134.5±39.5μg / 25μL)通过硅胶角膜。每个时间点的模型被下马在0.5和8.0之间h。每个舱清洗和恢复分数被高效液相色谱量化。流出(即样本。,RCS outflow and AH outflow) were directly collected at each time point and analysed by HPLC. For the drug remnants in the anterior (remaining in the AC) and posterior (SVF/VH) cavities, the contents were gently emptied into HPLC vials and directly analysed by HPLC. The membranes, i.e., RCS membrane (12–14 kDa) and hyaloid membrane (50 kDa) were removed from the model, immersed in distilled water (2.0 ml) in a glass vial and vortexed for 5.0 min to remove all drug on the surfaces. The silicone cornea, the iris part and the lens part of the models were also removed, and each of them was washed with distilled water (1.0 ml) for 1.0–2.0 min before HPLC analysis. The summation of all compartments and outflow determined the drug recovery, and allowed a more accurate calculation of drug release.

高效液相色谱量化timolol brimonidine

进行了所有分析timolol和brimonidine使用安捷伦1200系列高效液相色谱(安捷伦科技公司,圣克拉拉、钙、美国)配备Chemstation软件(安捷伦)和Zorbax C18 eclipse +, 5μm, 4, 6毫米×250毫米列(安捷伦,沃金厄姆,伯克希尔哈撒韦公司、英国)。timolol和brimonidine与流动相的权力平等主义的方法分析(醋酸铵,0.01米,pH值5.0)和B(甲醇),则比v / v (B)和80:20 v / v (A, B)。都与一个额外的运行时间为15.0分钟1.0分钟后清洗。其他参数包括注射量50μL,流速为1.0毫升/分钟和列温度30°C。波长295 nm和254 nm分别用于检测timolol和brimonidine。Timolol -450μg /毫升(0.4)和brimonidine(1.0 -260μg /毫升)显示保留时间为7.3和6.1分钟R²值分别为0.9999和0.999的校正曲线。

数据分析

所有结果给出的平均值和标准偏差(±STD),和数据是使用棱镜7和GraphPad软件绘制。半衰期(t_1/2)值计算根据GraphPad最好的拟合模型。一阶动力学速率常数(k)来自mono-exponential曲线t_1/2计算使用方程:0.693 /k。速率常数(k)的零级释放浓度时间和资料计算t_1/2从初始浓度计算[一]使用[一]/ 2k。使用MATLAB_R2017B数据进行后期处理,MathWorks。程序自动读取和赋值给一个变量,每个数据列块沿预定义的轴。

结果

intracameral的设计模型

一个初始原型(贴上“纤毛进气模式”)(Velentza-Almpani et al ., 2022)是用于研究传质前、后腔。简单,模型包括两个主要部分(后和前腔)的流进纤毛的边和药物注射端口与膜之间的2两个蛀牙蛀牙。模型的蛀牙都充满了PBS, pH值7.4。模型允许连接到泵和平衡与PBS 48 h, pH值7.4 2.0μL /分钟。地塞米松是一种小分子经常在眼部给药用于治疗炎症;它最初被选为模型药物来演示概念验证。地塞米松注射(100μL, 1.0毫克/毫升)的前腔(intracameral空间)模型直接通过前出口端口(补充图S1)。收集的样本前腔通过流出端口来估计药物浓度前流出。样本后腔通过获得一个整除(100µL)腔,用PBS代替它,pH值7.4(100µL)。所有样品都是通过高效液相色谱法分析已经优化方法对地塞米松(Velentza-Almpani et al ., 2022)。这个实验的结果显示出30 - 40%药物损失与原型药物注射时前面的模型。观察药物渗漏在注入模型由于初始前注射口长度和体积小的前腔(∼0.2毫升)。发现问题是由于小空间的压力增加,导致在注射药物解决方案导致药物损失和可怜的药物复苏。此外,恒定采样后的空腔通过手动攻丝后可能会改变药物分布环境和药物释放配置文件。

另一个原型模型的目的是为了应对上述结果报告(图1)。前腔的不同层组成的广泛模仿虹膜部分角膜部分(使用硅胶角膜)和一个镜头部分(图1一个),这都是组装在一起的帮助下螺丝。占药物损失之前,模型的前面装有硅胶角膜(0.5毫米厚),在压力下撅起重新创建一个3.0毫米前房深度。药物使用30 g针注入intracameral空间通过硅胶角膜(前腔)(图1 b)。硅胶角膜没有药物注射后泄漏的密封。以前的工作(Bouremel et al ., 2021)表明,模型硅胶只眼角膜泄露高压(> 50毫米汞柱)当穿1.0 $\times$ 0.2毫米(长度 $\times$ 切口宽度)。药物氯发生由两个模型中流出,即。,anterior hyaloid pathway (front) and the RCS pathway (back), and it has also been reported to clear通过渗透到虹膜和睫状体(然后在这些组织血液流动)(Fayyaz et al ., 2020 b)。流入和流出端口位于纤毛入口端/小梁网(TM)和分别在前房(图1 c)。模型中的透明膜组成的纤维素膜的MWCO 50 kDa。后腔组成的SVF流入和流出端口位于RCS模型的一部分。RCS流出和膜(12 - 14 kDa)介绍了避免手动攻丝的眼睛,并允许实时取样腔。所有模型都是连接到微流体系统组装后平衡前的流量和压力释放动力学实验。

眼动平台

眼球运动被复制使用眼动平台(Velentza-Almpani et al ., 2022)通过创建不同的对流运动(光滑的追求,微眼跳和跳阅)。眼睛的三个主要运动所示图2。对于每一个运动,速度是红色和黑色的位置所示。眼睛跳阅持续低于100毫秒。眼睛仍然固定在200和400之间扫视女士(图2一个)。一旦模型被安装在3 d打印平台和旋转电机,这个平台不断感动2°100年,其次是330 ms的休息期间(雷纳1998)。这个动作重复了4次获得最多8°,后跟一个运动回到起点,再一次重复连续一段8 h。运动平台控制和调整速度,以达到所需的编程。修复对象上时,眼睛是不完全静态,而是采用小,无意识的不平稳的运动。观察一个空白的场景时,微眼跳的速度是0.8赫兹或1微眼跳每1.25 s级微眼跳的0.43±0.05°12.6±0.1 ms。平台装载8模型能够移动了0.4°(−0.2到0.2°)在20女士重新创建一个空白的固定场景0.8赫兹的频率。在图2 b2°,马达举动在100 ms很少的抖动,和这个项目超过了2.055°之前立即纠正回2°。这是由于平台的动量,满载8模型。眼睛越过了0.1°减速之前到达0.2°(图2 b)。最后运动对应于一个光滑的追求运动(图2 c)。光滑的追求是一个持续的自主运动的眼睛没有休息。据报道,眼睛可以移动87°/ s (迈耶et al ., 1985)在一个光滑的运动与一个共同的追求速度范围20至40°/ s (Larsby et al ., 1988)。这个运动是复制第一旋转−20 0°0到20°之前回到−20°(图2 c)。这个平台没有任何追求缓慢运动不平稳的运动(图2 c)。

在体外研究

从睫状体啊流在一个近似2.0μL /分钟的流量从前房TM。因此,任何药物注射的前面眼睛前房会迅速明显。首次进行了初步研究与低剂量的timolol(6.8±0.4µg / 30µL)在intracameral空间使用光滑的追求运动及其释放与高效液相色谱分析。低剂量最初选择比较药物CL概要进行了一项研究,在兔子的眼睛类似剂量注射intracameral空间(Fayyaz et al ., 2020 a)。在每个时间点,模型被移除的计算平台和大量的药物啊流出,残留在前腔,硅胶角膜,虹膜部分镜头部分,透明膜,VH剩,RCS膜和RCS流出(如在方法部分突出显示)。

timolol看到剩余的数量在AC腔啊流出,VH, RCS膜和1.5 - h模型的RCS流出的时间点是59.2±3.5%,11.7±2.1%,24.0±2.4%,分别为0.9±0.3%和0.06±0.03% (图3)。AC腔残留物和啊流出显示较高的药物浓度与模型的其他部分相比,多数药物清除从前面的眼睛。药物浓度的AC腔,啊流出,VH, RCS膜和RCS流出范围从2.0到4.0μg /毫升,0.5 - -2.5μg /毫升,0.3 - -0.5μg /毫升,0.04和0.01∼-0.1μg /毫升μg分别/毫升。在模型的其他部分,大量timolol从镜头中恢复过来,虹膜部分,透明膜和硅的角膜模型分别为1.5±0.5%,1.7±0.7±0.05%,分别为0.1%和0.3±0.2% (图4)。药物浓度在这些模型箱内范围从0.05到0.2μg /毫升。timolol的半衰期(初始6.8±0.4µg剂量)交流腔计算是105.3分钟(k:0.395小时⁻¹,R²:0.8000,表1)。相比,文学的半衰期intracameral timolol(4.75µg剂量)在兔子的研究报告是33.6分钟(Fayyaz et al ., 2020 a),这几乎是3×速度比模型中观察到。

timolol高剂量(149.2±46.7μg / 25μL)被注入在intracameral空间调查三种类型的眼球运动(光滑的追求,微眼跳和跳阅)和控制(无运动)。更高的剂量选择(近20×剂量)观察任何重大变化半衰期和药物CL属性。同样剂量的timolol(125μg, 0.5%滴眼剂)在另一项研究报道,进行局部timolol (Urtti et al ., 1990)。有趣的是,在发布概要文件被认为没有显著差异在所有的实验中,一动不动,最有可能的结果的速度和优势生理前腔流量模型中(图5,6)。类似于低剂量研究中,最高浓度的前腔剩下的(每个研究结束后,从20.0到80.0μg /毫升)和啊流出即。之前,前面的膜(从10.0到40.0μg /毫升)(图5)。相当数量的timolol被镜头部分(1.0 -5.0μg /毫升),虹膜部分(0.5 - -3.0μg /毫升)和透明膜(4.0 - -10.0μg /毫升)。Timolol iris-lens屏障(50 kDa)传递到VH(5.0 -2.0μg /毫升),RCS膜(即。背膜,< 2.0μg /毫升)和RCS流出(< 0.2μg /毫升)。8小时的时间点,大约30%的药物仍在intracameral空间(前剩下的),近45%的药品出口通过啊流出(图6)。Timolol大量出现在眼睛后面的(通过RCS流出2.5 - h和RCS膜)的时间点是1.73±1.23%,1.04±0.48%,1.28±0.59%,2.24±0.88%而由8小时时间点金额分别为0.07±0.05%,1.36±0.88%,1.55±1.03%,0.98±0.06%和光滑的追求,分别microsaccadic,眼跳,没有运动。大约1 - 2%的timolol量化在所有其他隔间(除了AC腔,啊流出和VH)对所有运动和控制(图6)。timolol半衰期的AC腔与光滑的追求,微眼跳,对准目标和控制是265.9分钟(k:0.1564小时⁻¹,R²:0.8232),146.0分钟(k:0.2848小时⁻¹,R²:0.5793),302.6分钟(k:0.1374小时⁻¹,R²:0.8066)和210.4分钟(k:0.1976,R²分别为:0.8401)(表1)。

初步研究也进行低剂量brimonidine(15.3±1.5µg / 30µL)在intracameral空间使用光滑的跟随运动。剂量选择比较释放动力学研究进行了兔子的眼睛使用类似剂量(13.3µg) intracameral brimonidine (德尔Amo et al ., 2022)。类似的趋势发布概要文件与低剂量与低剂量brimonidine timolol也见过。的数量brimonidine AC腔,啊流出,VH, RCS膜和1.5 - h模型的RCS流出的时间点是69.0±2.2%,14.6±9.6%,13.7±6.9%,分别为0.4±0.2%和0.010±0.009% (图7)。药物浓度的AC腔,啊流出,VH, RCS膜和RCS流出范围从5.5到8.5μg /毫升,0.1 - -10.0μg /毫升,0.3 -0.7μg /毫升,0.05 - -0.2μg分别/毫升和0.001μg /毫升。在模型的其他部分,大量timolol从镜头中恢复过来,虹膜部分,透明膜和硅的角膜模型分别为0.6±0.1%,1.1±0.5±0.4%,分别为0.7%和0.10±0.08% (图8)。brimonidine的半衰期(15.3±1.5µg初始剂量)的AC腔计算是97.8分钟(k:0.4265小时⁻¹,R²:0.9849,表1)。在兔子,研究的半衰期intracameral brimonidine(13.3µg剂量)是47.0分钟(德尔Amo et al ., 2022),这是大约2×速度比模型中观察到。

Brimonidine(134.5±39.5μg 25μL)也注入intracameral空间及其释放了三个动作和控制(无运动)对其浓度(图9)和质量(图10)配置文件。剂量选择类似于局部brimonidine(119μg)检测在兔子的眼睛在另一项研究(Acheampong et al ., 2002);和类似于timolol研究,使用高剂量的影响brimonidine测试来观察是否有任何改变,药物释放的概要文件和不同类型的眼球运动。timolol相似,无显著差异在发布概要文件被所有实验武器之间有或没有运动。前腔的最高浓度被认为剩下的(20.0 - -60.0μg /毫升)和啊流出(5.0 - -25.0μg /毫升)(图9)。类似数量的brimonidine从镜头恢复部分(1.0 -3.0μg /毫升),虹膜部分(0.2 - -2.5μg /毫升)和透明膜(1.0 - -2.5μg /毫升)隔间。药物通过iris-lens屏障进入VH(4.0 -12.0μg /毫升),RCS膜(0.5 - -1.0μg /毫升)和RCS流出(< 0.2μg /毫升)。Brimonidine大量出现在眼睛后面的(通过RCS流出2.5 - h和RCS膜)的时间点是0.88±0.11%,1.28±0.49%,0.97±0.57%,和0.84±0.51%,8小时时间点,brimonidine数量分别为0.70±0.21%,0.94±0.40%,1.48±1.02%,0.76±0.33%和光滑的追求,分别microsaccadic,眼跳,没有运动。微不足道的brimonidine退出通过RCS流出(∼0.01%)和大约1 - 2%的药物被记录在所有其他隔间(除了AC腔,啊流出和VH)对所有运动和控制(图9,10)。半衰期值brimonidine与光滑的追求,AC腔微眼跳,对准目标和控制是323.3分钟(k:0.1286小时⁻¹,R²:0.8091),137.6分钟(k:0.3022小时⁻¹,R²:0.756),182.6分钟(k:0.2277小时⁻¹,R²:0.6333)和304.8分钟(k:0.1364,R²分别为:0.8249)(表1)。

讨论

有显著的兴趣发展前配方达到眼睛的后面。前腔药代动力学函数是重要决定扩散所需的药物通过前iris-lens障碍帮助优化新剂型。由于眼内药物的广泛使用是最近,没有在体外临床前模型中描述药典专门设计来确定人工药物动力学,特别是质量传递从前面到后面的眼睛。角膜模型表示多数的前部分模型和后段比模型建立。例如,在体外模型使用从兔角膜上皮细胞(Hornof et al ., 2005),临床前细胞培养模型(Haghjou et al ., 2013),体外临床前模型使用孤立的组织已报告(獬鸫et al ., 2010)。然而,大多数的模型没有评估前房水流出腔药物动力学。

Intracameral药物动力学只有稀疏学习虽然是一个至关重要的参数来帮助理解局部药物输送和不同的药物输送系统。Intracameral交付是一个直接的方法,据报道,减少角膜、结膜和系统性副作用,并绕过角膜屏障(沙et al ., 2018)。临床上,持续释放植入bimatoprost管理intracamerally降低青光眼患者的眼内压,但也可能有神经保护作用如果可以实现合适的后段浓度(密封et al ., 2019)。理解质量传递和消除CL途径将有助于开发模型适合评估intracameral运载系统。以前的工作集中在模型的发展和演化加速发展的长效药物的眼睛(PK-Eye™),它模仿前房水流出造成的传质特性(Awwad et al ., 2013;Awwad et al ., 2015)。结果已经证明给类似于人类CL次玻璃腔的蛋白质疗法,non-permeable低分子量分子和肽从悬浮液或植入式仓库(Awwad et al ., 2015;Awwad et al ., 2017 b;Awwad et al ., 2018Egbu et al ., 2018)。渗透性低分子量分子玻璃腔淘汰的房水流出途径和渗透穿过视网膜通过RCS通路(Haghjou et al ., 2013;Awwad et al ., 2015)。这里的模型报告合并不同层模拟的眼睛,即。,a silicone cornea, an anterior chamber with TM outflow, an iris part, a lens part, a ciliary flow inlet, hyaloid membrane, VH (with the use of SVF), and RCS membrane with RCS outflow. The AH outflow in the intracameral models broadly mimics the physiological routes of the human eye, with the inlet located at the ciliary body in front of the hyaloid membrane and the outlet right at the base of the anterior chamber through the TM.

眼睛转动复制在这里代表眼部运动的三个主要类型:固定微眼跳,传递对象的观察与光滑的追求运动,最后迅速和重复的眼球运动的形式跳阅了看书。移动模型在当前参数似乎并没有影响到CL概要文件的模型。这可能是由于这一事实的眼部运动相对有限而真实的生活,眼睛可以沿着三个方向。只复制和沿横向平面运动沿矢状面和冠状面运动实现的。此外,没有头部运动,可以加强眼球运动包括在内。它可以得出的结论是,模型的不同部分的设计显然是intracameral造型的关键,而机械眼球运动似乎并不影响药物恢复后,看着一个完全水溶性药物intracameral注入。

intracameral模型被用来研究两个小分子的动力学,timolol brimonidine,在临床上用于治疗青光眼。这两种药物进行评估发布概要文件和在文学相比,可用的药代动力学数据。药物立即开始扩散尽快注入到目标站点(魏et al ., 2020)。虽然在各个方向扩散,这种药物也迁移μL 2.0 /分钟的速度对TM远离眼睛。流对流会防止药物到达眼睛的后面当药物扩散和一个明显的小贡献不同的眼跳运动帮助药物迁移后段。多数药物是保持前房和啊流出。略高药物浓度的VH低剂量的空间在前面的时间点的研究。基于原型的结构,在前面的液体流动的膜,该基金持有SVF,流体之间的“口袋”可以创建前腔室在镜头前面部分和前SVF的一部分。在这个口袋,预计对流流体交换引起的,平衡的药物浓度在膜的两侧;因为就在镜头后面发生药物注射,药物快速运动可能发生进口袋,导致药物进入SVF的前部分。此外,口袋的不均一的前玻璃和其他更多的粘性后SVF和随后的缓慢扩散的药物后SVF可能导致药物计算显示较高的浓度SVF相比啊流出尤其是在更早的时间点。

理解每个运动药物运动的影响,流动对流和药物扩散可以量化。虽然很难找到确切的扩散系数因素啊,这两个药物的药物渗透timolol和brimonidine解决方案被发现在猪眼角膜的价值观是相似的 $0.75\pm 0.05\times {10}^{\mathrm{-6}}$ 和 $0.63\pm 0.05\times {10}^{\mathrm{-6}}\mathrm{c}{\mathrm{米}}^2/\mathrm{年代}$ 分别。如果类似的扩散系数是假定这两种药物,价值约为10⁹厘米²/ s (brimonidine扩散因素的价值 $2.34\times {10}^{\mathrm{-9}}\mathrm{c}{\mathrm{米}}^2/\mathrm{年代}$ 在水中)可以认为(李,2013)。大约10的值⁵厘米²/ s得到当2.0μL /分钟的流量转换成一个虚构的扩散因子(Velentza-Almpani et al ., 2022)。这个虚构的扩散系数是4数量级大于药物的扩散系数。可以认为,大部分的药物将在前房和啊流出。结果表明,药物在前房和啊流出1 - 2数量级大于模型的大部分地区。药物复苏的数量减少和部分位于更后面的眼睛除了很少的虹膜部分模型药物收集(自然虹膜将含有黑色素,可以作为一个狂热的药品仓库系统一些药物如毛果芸香碱)。虹膜模型的一部分是由硅树脂(聚硅氧烷),疏水聚合物;因此,可以预期,亲水药物timolol和brimonidine将被其疏水表面。也可以注意到药物的数量恢复的差异之间的眼睛是可以忽略不计的每一部分不同眼球运动(41°/ s的最大速度)和静态模型(无运动)。

虽然当前模型大致占药物CL通过啊和RCS流出,它不占iris-ciliary渗透,这将影响氯分子与不同的日志D值(Fayyaz et al ., 2020 a;Naageshwaran et al ., 2022)。预计更亲脂性的药物清除快,例如,一项研究报道,intracameral地塞米松(疏水性药物)主要是清除通过iris-ciliary身体比兔眼房水流出和角膜渗透(Naageshwaran et al ., 2022)。类似的趋势观察与intracameral timolol,大约16%的药物消除通过啊外流导致兔眼半衰期为33.64分钟(Fayyaz et al ., 2020 a)。另一项研究表明高药物的重要性结合intracameral brinzolamide组织,如iris-ciliary主体(Naageshwaran et al ., 2020)。发展IVIVCs CL的疏水性药物从玻璃腔以前证明由于缺少一个RCS通路与以前的PK-Eye™原型(Awwad et al ., 2017 b)。在体外从模型中获得的数据结合在活的有机体内渗透和CL数据以获得一个更现实的预测后腔的CL intravitreal注射后(Awwad et al ., 2017 b)。同样,考虑到缺乏iris-ciliary渗透,IVIVCs可以开发使用AC CL数据结合iris-ciliary渗透在活的有机体内数据从文学更好地估计药物动力学intracameral药物和配方后眼部管理。

据报道,0.07 - -4%的局部注射药物到达啊,从视网膜中恢复过来(不到0.001%Loftsson 2022)。因此,药物的数量到达眼睛的视网膜部分70 - 4000×低于数量啊。intracameral后注入brimonidine模型中,大约0.41%的药物达到视网膜(RCS流出和RCS膜)后1.5 - h与光滑的追求,价值约244×低于注射量啊。timolol而言,大约0.96%的药物被发现在RCS流出,这是大约2数量级低于intracameral注射后的啊。虽然相对较大数量的每种药物能够通过RCS障碍比典型的局部给药,这里给出的intracameral模型能够区分不同药物眼部通路与微不足道的药物进入血液流动障碍。这表明可以复制模型中复杂的流体通路的药物输送的眼睛。

结论

的设计在体外前的传质模型,研究报告后腔。模型包含水流入从生理的纤毛进气流量,两个CL消除途径,人类的空腔尺寸和SVF。这些结果表明,该模型可用于确定估计的质量转移的药物前到后段通过iris-lens屏障,可以帮助发展中intracameral和外用制剂治疗眼疾。

数据可用性声明

最初的贡献提出了研究中都包含在这篇文章/补充材料,进一步的调查可以直接到相应的作者。

作者的贡献

范本,YB, SA、强和某人;方法:TL, SA和YB;软件、SA、TL、YB;验证、SA、TL、YB和镍;正式的分析,SA和TL;调查:TL, SA, YB,镍;资源,YB, TL、镍、SA,某人,和强;数据管理、TL、SA, YB,原创作品草稿准备,SA);writing-review和编辑、SA、YB、镍、TL,某人,和强;可视化,YB, TL、SA、镍,某人,和强; supervision, SA and YB; project administration, SA and YB; funding acquisition, SA and PTK. All authors have read and agreed to the published version of the manuscript.

资金

本研究获得资金从英国研究和创新(创新智能格兰特,英国项目41536)。TL感谢资助Optceutics有限公司倪感谢资助Santen制药公司有限公司SA, YB, PTK的支持和某人承认英国国家健康研究所眼科医院和伦敦大学学院的生物医学研究中心眼科研究所的保罗·Hamlyn海伦Hamlyn信任在内存中,迈克尔和岛Katz基金会,约翰·诺兰和眼科慈善机构。所有列出的资助者都没有参与这项研究设计、收集、分析、解释数据,本文的写作或提交出版的决定。所有作者声明没有任何利益冲突。

的利益冲突

SA,某人和PTK Optceutics有限公司的联合创始人。改进和设计更改模型是描述在一个专利说明书(Awwad et al ., 2021),它列出了SA, YB,倪,某人和强的共同发明人。

其余作者宣称,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。

出版商的注意

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