Uusi annosteluteknologia pitkäaikaisiin lääkeaineannosteluihin prekliinisessä tutkimuksessa : esimerkkinä estradioli

Abstract

Opinnäytetyön aiheena on uuden, prekliinisessä tutkimuksessa käytettävän, pitkäaikaiseen steroidilääkeaineannosteluun suunnitellun polymeeri-implantaattivalmisteen, MedRodin, toimin-nan testaus ja tarkastelu. Lääkeaineena käytettiin estradiolia ja tavoitteena oli selvittää in vitro- dissoluutiokokeen avulla lääkeaineen vapautumista ajan funktiona ja in vivo -kokeella tuotteen toimivuutta seuraamalla lääkeaineen vapautumista ja vaikutuksia koe-eläimiin.

MedRod-implantaateille tehtiin aluksi kahden kuukauden dissoluutiokoe. Kokeessa oli neljä erikokoista implantaattia, joista vapautui erisuuruiset lääkeaineannokset. Eri aikapisteistä otettujen näytteiden estradiolipitoisuudet määritettiin HPLC-laitteistolla. Lisäksi ensimmäisten päivien näytteille tehtiin vertailumittauksia ELISA-immunomäärityksellä. Implantaattien in vivo -kokeessa estradiolin vaikutuksia tutkittiin seuraamalla koe-eläiminä käytettyjen rottien painon kehitystä, ja punnitsemalla kokeen lopussa hormoniaineenvaihdunnalle herkkien kudosten, maksan ja kohdun, painot. Lisäksi kokeen aikana otettiin eri aikapisteissä seeruminäytteitä, joista määritettiin myöhemmin estradiolipitoisuus ELISA-määrityksellä. In vivo -kokeessa oli kolme eläinryhmää: ensimmäisellä ryhmällä oli 10 mm:n ja toisella ryhmällä 20 mm:n implantaatti. Kolmantena oli vertailuryhmä, eläimet ilman lääkehoitoa.

Dissoluutiokokeen perusteella lääkeaineen vapautuminen on hyvin tasaista ensimmäisten päivien vähäisen alkupurkauksen jälkeen. In vivo -tutkimuksessa implantoitujen eläimien estradiolitasot nousivat tasaisesti ja samantapaisesti kuin dissoluutiokokeessa. Lisäksi naarasrottien kohtujen painot kasvoivat kokeen aikana, joka todentaa estradiolin anabolisen vaikutuksen. MedRodin ei havaittu aiheuttavan toksisia tai muitakaan haittavaikutuksia tutkittuihin eläimiin. Tuotetta voidaankin pitää vakaana, luotettavana, turvallisena ja kustannustehokkaana vaihtoehtona lääkeaineiden pitkäaikaiseen annosteluun prekliinisessä tutkimuksessa.

The objective of this Bachelor’s thesis was to test and monitor the function of a MedRod implant, a novel long term substance delivery method for preclinical studies. Estradiol was used as an example drug and the aim was to determine the amount of drug release as a function of time by means of an in vitro dissolution test. The aim was also to examine the functionality of the MedRod by monitoring the effects and release of estradiol on laboratory animals during the in vivo study.

First, a two-month dissolution test was performed with the MedRod implant. Four different size implants with different amount of estradiol load were tested. The estradiol concentrations were measured by HPLC. Additionally, reference measurements were performed using Estradiol ELISA immunoassay. The effects of estradiol were studied in animal test by monitoring e.g. the change of body weight of the animals and the change in the weight of uterus and liver, which are hormone sensitive tissues. In addition blood serum samples were taken at different time points from rats for estradiol concentration measurement with ELISA immunoassay. In the animal study were three animal groups: one with a 10 mm implant, another one with a 20 mm implant and a third group consisting of intact animals without estradiol treatment.

Based on the dissolution test the drug release from the MedRod is highly stable after the first days’ initial burst. Estradiol levels were elevated during the in vivo study and the release profiles were constantly increasing and similar to in vitro release. The uterine weights of female rats were increased at the end of the study, confirming the anabolic effect of estradiol. The MedRod systems were well tolerated and no irritation or inflammation was found in the tissue surrounding the implant, thus proving a comfortable and safe delivery system. The product can be considered a stable, reliable and cost effective alternative for long term drug delivery in preclinical research.