Ορθολογικός σχεδιασμός, ανάπτυξη και αξιολόγηση χιμαιρικών pH-ευαίσθητων λιποσωμάτων με ενσωματωμένη Διμεθοξυκουρκουμίνη

Τα λιποσώματα αποτελούν μια από τις πιο ενδιαφέρουσες κατηγορίες νανοσυστημάτων μεταφοράς φαρμακομορίων, παρέχοντας την κατάλληλη ποσότητα του φαρμακομορίου στο κατάλληλο σημείο εντός του οργανισμού (πάσχοντες ιστούς). Επειδή όμως τα συμβατικά λιποσώματα παρουσιάζουν ορισμένα μειονεκτήματα, που μειώνουν τη θεραπευτική τους αποτελεσματικότητα, έχουν αναπτυχθεί εξελιγμένες μορφές λιποσωμάτων, που είναι ευαίσθητες σε περιβαλλοντικά ερεθίσματα (stimuli-sensitive liposomes), όπως η κατηγορία των pH-ευαίσθητων λιποσωμάτων. Πιο συγκεκριμένα, o συνδυασμός φωσφολιπιδίων και pH-αποκρινόμενων πολυμερών οδηγεί σε χιμαιρικά προηγμένα νανοσυστήματα μεταφοράς φαρμακομορίων, παρέχοντας pH-ευαίσθητα λιποσώματα. Αναλυτικά, τα pH-ευαίσθητα λιποσώματα παραμένουν σταθερά στο φυσιολογικό pH (7.4), αλλά αποσταθεροποιούνται αποκρινόμενα στις μεταβολές του περιβαλλοντικού pH, μεταβάλλοντας δραματικά τη διαμόρφωσή τους και αποδεσμεύοντας εν τέλει το περιεχόμενό τους. Παρουσιάζουν αυξημένο χρόνο ημιζωής στο πλάσμα, αλλά και αυξημένη στόχευση αποκλειστικά προς τους παθολογικούς ιστούς, καθώς υπάρχουν πολλές παθολογικές καταστάσεις, όπως οι καρκινικοί όγκοι, που παρουσιάζουν διαφορετικές τιμές pH σε σχέση με το pH των φυσιολογικών ιστών, αποτελώντας έτσι υποψήφιους στόχους των pH-ευαίσθητων λιποσωμάτων. Σκοπός της παρούσας μελέτης ήταν η ανάπτυξη χιμαιρικών pH-ευαίσθητων λιποσωμάτων, συνδυάζοντας το φωσφολιπίδιο υδρογονωμένης φωσφατιδυλοχολίνης σόγιας (HSPC) και το pH-αποκρινόμενο συμπολυμερές κατά συστάδες poly(n-butylacrylate)-poly(acrylic acid) (PnBA-b-PAA). Το PnBA-b-PAA είναι pH-αποκρινόμενο πολυμερές, καθώς το περιεχόμενο πολυακρυλικό οξύ [poly(acrylic acid), ΡΑΑ], φέρει μία ρυθμιστική καρβοξυλομάδα, που παραμένει πρωτονιωμένη σε όξινο pH, ενώ ιονίζεται σε βασικό ή ουδέτερο pH. Στα ανωτέρω συστήματα, ακολούθησε η ενσωμάτωση του κυτταροτοξικού βιοδραστικού μορίου της διμεθοξυκουρκουμίνης (dimethoxycurcumin, DMC), ώστε να βελτιωθούν σημαντικά μειονεκτήματά της, όπως ο γρήγορος μεταβολισμός και η χαμηλή βιοδιαθεσιμότητα. Αρχικά, παρασκευάστηκαν χιμαιρικές διπλοστοιβάδες σε διαφορετικές μοριακές αναλογίες και τιμές pH, όπου εφαρμόστηκε η Διαφορική Θερμιδομετρία Σάρωσης (Differential Scanning Calorimetry, DSC), υποδεικνύοντας μεταβολές των θερμοτροπικών τους ιδιοτήτων. Ύστερα, παρασκευάσθηκαν χιμαιρικά λιποσώματα σε διαφορετικές μοριακές αναλογίες και ακολούθησε φυσικοχημικός χαρακτηρισμός (μέγεθος, κατανομή μεγέθους και ζ-δυναμικό) σε δύο διαφορετικές τιμές pH (4.0 και 7.4), χρησιμοποιώντας τις μεθόδους Δυναμικής και Ηλεκτροφορετικής Σκέδασης Φωτός (Dynamic and Electophoretic Light Scattering, DLS/ELS). Τα χιμαιρικά λιποσώματα βρέθηκαν να διατηρούν τα φυσικοχημικά χαρακτηριστικά τους σε βάθος χρόνου σε pH=7.4, αλλά αποσταθεροποιήθηκαν στο όξινο pH. Επιπλέον, μελετήθηκαν τα χαρακτηριστικά ενσωμάτωσης της DMC και η αποδέσμευσή της. Η παρουσία πολυμερούς διαφοροποίησε τα χαρακτηριστικά ενσωμάτωσης της DMC, ενώ κατά τη μελέτη αποδέσμευσης, που διεξήχθη επίσης σε pH 4.0 και 7.4, τα λιποσώματα παρουσίασαν διαφορετική συμπεριφορά. Εν κατακλείδι, τα αποτελέσματα υποδηλώνουν, ότι η ενσωμάτωση της κατάλληλης ποσότητας συμπολυμερούς κατά συστάδες PnBA-b-PAA μεταβάλλει τη θερμοτροπική συμπεριφορά, συνεισφέρει στη φυσικοχημική σταθερότητα των λιποσωμάτων σε βάθος χρόνου, παρέχει pH-ευαισθησία στο σύστημα και τροποποιεί τα χαρακτηριστικά ενσωμάτωσης, καθώς και την αποδέσμευση της DMC.Liposomes are considered to be one of the most interesting drug delivery nano systems that provide the proper amount of the drug to the proper site in the body (pathological tissues). However, conventional liposomes present some disadvantages that reduce their therapeutic efficiency and therefore stimuli-sensitive, advanced forms of liposomes, such as pH-sensitive liposomes, have been developed, in order to overcome these disadvantages. More specifically, the combination of phospholipids and pH-responsive polymers leads to chimeric advanced drug delivery nanosystems, providing pH-sensitive liposomes. Analytically, pH-sensitive liposomes remain stable at physiological pH (7.4), but destabilize in response to environmental pH alteration, changing dramatically their conformation and eventually releasing their content. pH-sensitive liposomes exhibit increased plasma half-live, as well as increased targeting to pathological tissues, because there are many pathological states, such as tumors, presenting different pH profiles from that of normal tissues and so being novel targets of the pH-sensitive liposomes. The aim of this study was to develop chimeric pH-sensitive liposomes, composed of hydrogenated soybean phosphatidylcholine (HSPC) phospholipid, incorporating the block copolymer poly(n-butylacrylate)-poly(acrylic acid) (PnBA-b-PAA) and the active novel anticancer agent dimethoxycurcumin (DMC), in order to improve major problems of DMC, such as rapid metabolism and poor bioavailability. PAA block exhibits pH-responsiveness, because of its regulative carboxyl group, which remains protonated under acidic pH, but is ionized under basic or neutral pH. First, chimeric bilayers were prepared at varying ratios and pH values, where Differential Scanning Calorimetry (DSC) revealed alterations of their thermotropic properties. Subsequently, chimeric liposomes were prepared at different molar ratios and physicochemically characterized (size, size distribution, ζ-potential) at two different pH values (4.0 and 7.4), using Dynamic and Electophoretic Light Scattering (DLS/ELS) methods. Chimeric liposomes were found to retain their physicochemical characteristics over time at pH=7.4, but destabilized at acidic pH. Moreover, incorporation and release properties of DMC were also investigated. The incorporation efficiency of DMC was found to be strongly dependent on polymer presence. Release study was also carried out at pH 4.0 and 7.4, where the prepared liposomes exhibited quite different behavior. In conclusion, results indicate that the incorporation of the appropriate amount of the PnBA-b-PAA block copolymer alters the thermotropic behavior, contributes to the physicochemical stability of the liposomes over time, provides pH-sensitivity and modulates the incorporation efficiency, as well as the release of DMC

One-step rapid tracking and isolation of senescent cells in cellular systems, tissues, or animal models via GLF16

Identification and isolation of senescent cells is challenging, rendering their detailed analysis an unmet need. We describe a precise one-step protocol to fluorescently label senescent cells, for flow cytometry and fluorescence microscopy, implementing a fluorophore-conjugated Sudan Black-B analog, GLF16. Also, a micelle-based approach allows identification of senescent cells in vivo and in vitro, enabling live-cell sorting for downstream analyses and live in vivo tracking. Our protocols are applicable to cellular systems, tissues, or animal models where senescence is present. For complete details on the use and execution of this protocol, please refer to Magkouta et al.</p

Lyotropic Liquid Crystalline Nanostructures as Drug Delivery Systems and Vaccine Platforms

Lyotropic liquid crystals result from the self-assembly process of amphiphilic molecules, such as lipids, into water, being organized in different mesophases. The non-lamellar formed mesophases, such as bicontinuous cubic (cubosomes) and inverse hexagonal (hexosomes), attract great scientific interest in the field of pharmaceutical nanotechnology. In the present review, an overview of the engineering and characterization of non-lamellar lyotropic liquid crystalline nanosystems (LLCN) is provided, focusing on their advantages as drug delivery nanocarriers and innovative vaccine platforms. It is described that non-lamellar LLCN can be utilized as drug delivery nanosystems, as well as for protein, peptide, and nucleic acid delivery. They exhibit major advantages, including stimuli-responsive properties for the &ldquo;on demand&rdquo; drug release delivery and the ability for controlled release by manipulating their internal conformation properties and their administration by different routes. Moreover, non-lamellar LLCN exhibit unique adjuvant properties to activate the immune system, being ideal for the development of novel vaccines. This review outlines the recent advances in lipid-based liquid crystalline technology and highlights the unique features of such systems, with a hopeful scope to contribute to the rational design of future nanosystems

Stimuli-Responsive Lyotropic Liquid Crystalline Nanosystems with Incorporated Poly(2-Dimethylamino Ethyl Methacrylate)-b-Poly(Lauryl Methacrylate) Amphiphilic Block Copolymer

There is an emerging need to evolve the conventional lyotropic liquid crystalline nanoparticles to advanced stimuli-responsive, therapeutic nanosystems with upgraded functionality. Towards this effort, typically used stabilizers, such as Pluronics&reg;, can be combined or replaced by smart, stimuli-responsive block copolymers. The aim of this study is to incorporate the stimuli-responsive amphiphilic block copolymer poly(2-(dimethylamino)ethyl methacrylate)-b-poly(lauryl methacrylate) (PDMAEMA-b-PLMA) as a stabilizer in lipidic liquid crystalline nanoparticles, in order to provide steric stabilization and simultaneous stimuli-responsiveness. The physicochemical and morphological characteristics of the prepared nanosystems were investigated by light scattering techniques, cryogenic-transmission electron microscopy (cryo-TEM), X-ray diffraction (XRD) and fluorescence spectroscopy. The PDMAEMA-b-PLMA, either individually or combined with Poloxamer 407, exhibited different modes of stabilization depending on the lipid used. Due to the protonation ability of PDMAEMA blocks in acidic pH, the nanoparticles exhibited high positive charge, as well as pH-responsive charge conversion, which can be exploited towards pharmaceutical applications. The ionic strength, temperature and serum proteins influenced the physicochemical behavior of the nanoparticles, while the polymer concentration differentiated their morphology; their micropolarity and microfluidity were also evaluated. The proposed liquid crystalline nanosystems can be considered as novel and attractive pH-responsive drug and gene delivery nanocarriers due to their polycationic content

Promising Nanotechnology Approaches in Treatment of Autoimmune Diseases of Central Nervous System

Multiple sclerosis (MS) is a chronic, autoimmune, neurodegenerative disease of the central nervous system (CNS) that yields to neuronal axon damage, demyelization, and paralysis. Although several drugs were designed for the treatment of MS, with some of them being approved in the last few decades, the complete remission and the treatment of progressive forms still remain a matter of debate and a medical challenge. Nanotechnology provides a variety of promising therapeutic tools that can be applied for the treatment of MS, overcoming the barriers and the limitations of the already existing immunosuppressive and biological therapies. In the present review, we explore literature case studies on the development of drug delivery nanosystems for the targeted delivery of MS drugs in the pathological tissues of the CNS, providing high bioavailability and enhanced therapeutic efficiency, as well as nanosystems for the delivery of agents to facilitate efficient remyelination. Moreover, we present examples of tolerance-inducing nanocarriers, being used as promising vaccines for antigen-specific immunotherapy of MS. We emphasize on liposomes, as well as lipid- and polymer-based nanoparticles. Finally, we highlight the future perspectives given by the nanotechnology field toward the improvement of the current treatment of MS and its animal model, experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE)

Development and evaluation of lyotropic liquid crystalline nanosystems intended for the delivery of active pharmaceutical ingredients to subcellular organelles

Οι λυοτροπικοί υγροί κρύσταλλοι προκύπτουν από τη διαδικασία αυτο-οργάνωσης αμφίφιλων μορίων, όπως για παράδειγμα των λιπιδίων, στο νερό, που έχει ως αποτέλεσμα τη δημιουργία διάφορων μεσοφάσεων. Οι μη-διπλοστοιβαδικές μεσοφάσεις, όπως οι κυβικές και οι εξαγωνικές, προσελκύουν ένα ιδιαίτερο επιστημονικό ενδιαφέρον, επειδή μπορούν να αξιοποιηθούν περαιτέρω για την ανάπτυξη διασπορών νανοσωματιδίων υγρών κρυστάλλων, που μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως νανοσυστήματα μεταφοράς ενός ευρέος φάσματος δραστικών φαρμακευτικών ουσιών, παρουσιάζοντας σημαντικά πλεονεκτήματα, συμπεριλαμβανομένης της ικανότητας ελεγχόμενης αποδέσμευσης και της εκτεταμένης οργάνωσης της εσωτερικής τους μορφολογίας. Δεδομένου ότι οι στόχοι πολλών θεραπευτικών παραγόντων έναντι διαφόρων ασθενειών εντοπίζονται σε υποκυτταρικά διαμερίσματα, η ικανότητα στόχευσης των υποκυτταρικών οργανιδίων, όπως για παράδειγμα των λυσοσωμάτων, των μιτοχονδρίων ή του πυρήνα, παραμένει μία κρίσιμη πρόκληση στη φαρμακευτική νανοτεχνολογία, προκειμένου να ενισχυθεί η θεραπευτική αποτελεσματικότητα και να αποφευχθούν πιθανές τοξικές παρενέργειες. Οι νανοφορείς δε που παρουσιάζουν ικανότητα υποκυτταρικής στόχευσης κατατάσσονται ως νανοσυστήματα τελευταίας γενιάς. Ως εκ τούτου, ο συνδυασμός της κατηγορίας των νανοσυστημάτων λυοτροπικών υγρών κρυστάλλων με ευφυή βιοϋλικά, όπως καινοτόμα συμπολυμερή, προκειμένου να επιτευχθεί η υποκυτταρική στόχευση, θα είχε ως αποτέλεσμα προηγμένους νανοφορείς με αναβαθμισμένη λειτουργικότητα και αυξημένη θεραπευτική αποτελεσματικότητα. Στόχος της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι η ανάπτυξη και αξιολόγηση μη-διπλοστοιβαδικών, λυοτροπικών, λιπιδικών νανοσωματιδίων υγρών κρυστάλλων, με ικανότητα στόχευσης σε υποκυτταρικά οργανίδια, για τη μεταφορά δραστικών φαρμακευτικών ουσιών. Για το σκοπό αυτό, παρασκευάστηκαν νανοσωματίδια υγρών κρυστάλλων, χρησιμοποιώντας δύο διαφορετικά λιπίδια, τα οποία σταθεροποιήθηκαν από μια ποικιλία πολυμερών. Τα πολυμερή επιλέχθηκαν με βάση τις ακόλουθες ιδιότητες τους, δηλαδή υψηλή βιοσυμβατότητα, ικανότητα αποφυγής του ανοσοποιητικού συστήματος και αυξημένη λειτουργικότητα λόγω της παρουσίας πολυμερικών συστάδων που αποκρίνονται σε ερεθίσματα και κατιονικών χημικών ομάδων. Τα φυσικοχημικά (μέγεθος, κατανομή μεγέθους και ζ-δυναμικό) και μορφολογικά (Rg/Rh ratio και μορφοκλασματική διάσταση fractal) χαρακτηριστικά των παρασκευασθέντων νανοσυστημάτων υγρών κρυστάλλων αξιολογήθηκαν από μια ποικιλία τεχνικών σκέδασης φωτός (δυναμική, ηλεκτροφορετική και στατική), ενώ οι παράμετροι του μικροπεριβάλλοντός τους (μικροπολικότητα και μικρορευστότητα) με χρήση φασματοσκοπίας φθορισμού. Η κολλοειδής σταθερότητά τους σε βάθος χρόνου επίσης μελετήθηκε. Διερευνήθηκε η επίδραση των περιβαλλοντικών παραγόντων στη φυσικοχημική συμπεριφορά τους και πιο συγκεκριμένα η επίδραση του pH, της θερμοκρασίας, της παρουσίας πρωτεϊνών του ορού και της ιοντικής ισχύος. Η εσωτερική και εξωτερική μορφολογία τους απεικονίστηκε με κρυογονική ηλεκτρονική μικροσκοπία διέλευσης (cryo-TEM), ενώ η θερμοδυναμική συμπεριφορά τους αξιολογήθηκε με διαφορική θερμιδομετρία σαρώσεως. Στη συνέχεια, η βιοδραστική ουσία ρεσβερατρόλη φορτώθηκε στα νανοσυστήματα, όπου υπολογίστηκε το ποσοστό αποτελεσματικής ενσωμάτωσης και ακολούθως πραγματοποιήθηκαν in vitro μελέτες αποδέσμευσης. Η απουσία τοξικότητας των νανοσυστημάτων τεκμηριώθηκε με in vitro μελέτες τοξικότητας σε κυτταρικές σειρές, ενώ η ικανότητά τους να στοχεύουν υποκυτταρικά οργανίδια αξιολογήθηκε με χρήση συνεστιακής μικροσκοπίας φθορισμού. Τέλος, τα νανοσωματίδια χορηγήθηκαν in vivo στο νηματώδες Caenorhabditis elegans και πραγματοποιήθηκαν περαιτέρω μελέτες νανοτοξικότητας. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα, το είδος του λιπιδίου και του πολυμερικού σταθεροποιητή, καθώς και η μεταξύ τους αναλογία, επηρεάζει άμεσα τη φυσικοχημική και μορφολογική συμπεριφορά των νανοσυστημάτων, την αλληλεπίδρασή τους με τις περιβαλλοντικές παραμέτρους, καθώς και την κινητική της αποδέσμευσης του περιεχομένου τους. Κατά την παρούσα έρευνα, αναπτύχθηκε μια ποικιλία προηγμένων νανοσωματιδίων υγρών κρυστάλλων, ενώ τα τελικά νανοσυστήματα παρουσίασαν απουσία τοξικότητας και αυξημένη λειτουργικότητα, δηλαδή απόκριση σε ερεθίσματα (pH και θερμοκρασίας) ως προς τη φυσικοχημική και μορφολογική συμπεριφορά τους, ελεγχόμενη αποδέσμευση του περιεχομένου τους, αποκρινόμενη στα ερεθίσματα, καθώς και ικανότητα υποκυτταρικής στόχευσης. Είναι η πρώτη φορά που τα νανοσυστήματα, τα οποία αναπτύχθηκαν και παρουσιάζονται στην παρούσα διδακτορική διατριβή, μαζί με κάποιες επιπλέον τεχνικές χαρακτηρισμού που δεν είχαν εφαρμοστεί προηγουμένως σε νανοσωματίδια υγρών κρυστάλλων, αναφέρονται στην επιστημονική βιβλιογραφία. Εν κατακλείδι, η παρούσα διδακτορική διατριβή υπογραμμίζει τη σημασία του ορθολογικού σχεδιασμού που πρέπει να ακολουθείται κατά τη διαδικασία ανάπτυξης των νανοσυστημάτων της υγρής κρυσταλλικής κατάστασης, ως μία προσπάθεια αναβάθμισης των ήδη υπάρχοντων τεχνολογικών πλατφορμών και συνεπώς των σύγχρονων θεραπευτικών στρατηγικών. Η προσεκτική επιλογή των κατάλληλων βιοϋλικών και η αναλυτική μελέτη όλων των διαφορετικών αλληλεπιδράσεων που μπορεί να λαμβάνουν χώρα μεταξύ των περιεχόμενων βιοϋλικών ή των αλληλεπιδράσεων με εξωτερικούς περιβαλλοντικούς παράγοντες, καθώς και η εφαρμογή αξιόπιστων τεχνικών χαρακτηρισμού, είναι απολύτως απαραίτητες, έτσι ώστε να αναπτυχθούν καινοτόμα, ασφαλή και αποτελεσματικά φάρμακα.Lyotropic liquid crystals are resulting by the self-assembly process of amphiphilic molecules, such as lipids, into water, being organized in different mesophases. The non-lamellar formed mesophases, such as bicontinuous cubic and inverse hexagonal, attract great scientific interest, because they can be further exploited upon the formation of liquid crystalline nanoparticles, that can be utilized as nanosystems intended for the delivery of a wide range of active pharmaceutical ingredients, exhibiting major advantages, including the ability of controlled release and high grade of internal organization. Since the targets of many therapeutic agents against several severe disorders are localized in subcellular compartments, such as lysosomes, mitochondria and nucleus, the ability of targeting the subcellular organelles remains a critical challenge in pharmaceutical nanotechnology, in order to enhanced therapeutic efficiency be achieved and possible toxic side effects be avoided. Τhe nanocarriers being capable of subcellular targeting are also referred as the last generation of nanosystems. Thus, the combination of the advantageous category of lyotropic liquid crystalline nanosystems with smart biomaterials, such as innovative copolymers, in order to subcellular targeting get achieved, would result in advanced nanocarriers with upgrade functionality and increased therapeutic efficacy. The aim of the present PhD Thesis is the development and evaluation of non-lamellar lyotropic lipidic liquid crystalline nanoparticles, intended for the delivery of active pharmaceutical agents that are able to perform subcellular targeting. Towards this scope, liquid crystalline nanoparticles were prepared from two different lipids and got stabilized by a variety of polymers. The polymers were chosen according to their high biocompatibility, promising stealth properties and their functionality due to presence of stimuli-responsive blocks and cationic moieties. The physicochemical (size, size distribution and ζ-potential) and morphological characteristics (Rg/Rh ratio and fractal dimension) of the resultant, new developed, liquid crystalline nanosystems were obtained from a gamut of light scattering techniques (dynamic, electrophoretic and static), while their microenvironmental parameters (micropolarity and microfluidity) from fluorescence spectroscopy. Their colloidal stability upon time was monitored. The effect of the environmental parameters on their physicochemical behavior, namely of the pH, temperature, serum proteins and ionic strength, was investigated. Their internal and external morphology was assessed by cryogenic-Transmission Electron Microscopy (cryo-TEM), while their thermal behavior was evaluated by microcalorimetry. Subsequently, the active pharmaceutical agent resveratrol was loaded into the nanosystems, the entrapment efficiency was estimated and in vitro release studies were carried out. The biosafety of the nanosystems was documented by in vitro toxicity studies in cells, while their ability to target subcellular organelles was monitored by confocal laser scanning microscopy. Finally, the nanoparticles were administrated in vivo in the nematode Caenorhabditis elegans and further nanotoxicity studies were conducted. According to the results, the type of the lipid and the polymeric stabilizer, as well as their ratio, were found to strictly affect the physicochemical and morphological behavior of the nanosystems, their interaction with the environmental parameters, as well as their release profile. Within the present research, a variety of advanced liquid crystalline nanoparticulate formulations was developed, resulting finally to nanosystems exhibiting biosafety along with multi-functional properties, namely dual stimuli-responsive (pH- and thermo-) physicochemical and morphological behavior, facilitating stimuli-triggered controlled drug release, as well as subcellular targeting ability. To the best of the author knowledge, it is the first time that the nanosystems, which were developed in the present PhD Thesis, along with some extra characterization techniques that have not been applied to liquid crystalline nanoparticles before, are referred in the literature. In conclusion, the present PhD Thesis highlights the significance of the rational design that should be carried out during the development process of nanosystems being in liquid crystalline state, as an effort to upgrade the current technological platforms and thus the therapeutic strategies. The careful selection of appropriate biomaterials and the comprehensive study of all the different interactions that maybe take place among the consisting biomaterials or the effects from external parameters, such as the environment, as well as the application of robust characterization techniques are absolutely necessary in order to innovative, safe and effective medicines can be created

Rindera graeca (Boraginaceae) Phytochemical Profile and Biological Activities

Rindera graeca is a Greek endemic plant of the Boraginaceae family which has never been studied before. Consequently, this study attempted to phytochemically examine the aerial parts of this species. Nine phenolic secondary metabolites were identified, consisting of seven caffeic acid derivatives and two flavonol glucosides, namely rutin and quercetin-3-rutinoside-7-rhamnoside. These flavonoids, together with rosmarinic acid, were isolated via column chromatography and structurally determined through spectral analysis. Quercetin-3-rutinoside-7-rhamnoside is an unusual triglycoside, which is identified for the first time in Rindera genus and among Boraginaceae plants. This metabolite was further examined with thermal analysis and its 3D structure was simulated, revealing some intriguing information on its interaction with biological membrane models, which might have potential applications in microcirculation-related conditions. R. graeca was also analyzed for its pyrrolizidine alkaloids content, and it was found to contain echinatine together with echinatine N-oxide and rinderine N-oxide. Additionally, the total phenolic and flavonoid contents of R. graeca methanol extract were determined, along with free radical inhibition assays. High total phenolic content and almost complete inhibition at experimental doses at the free radical assays indicate a potent antioxidant profile for this plant. Overall, through phytochemical analysis and biological activity assays, insight was gained on an endemic Greek species of the little-studied Rindera genus, while its potential for further applications has been assessed

Interaction of <i>Rhus typhina</i> Tannin with Lipid Nanoparticles: Implication for the Formulation of a Tannin–Liposome Hybrid Biomaterial with Antibacterial Activity

Tannins are natural plant origin polyphenols that are promising compounds for pharmacological applications due to their strong and different biological activities, including antibacterial activity. Our previous studies demonstrated that sumac tannin, i.e., 3,6-bis-O-di-O-galloyl-1,2,4-tri-O-galloyl-β-D-glucose (isolated from Rhus typhina L.), possesses strong antibacterial activity against different bacterial strains. One of the crucial factors of the pharmacological activity of tannins is their ability to interact with biomembranes, which may result in the penetration of these compounds into cells or the realization of their activity on the surface. The aim of the current work was to study the interactions of sumac tannin with liposomes as a simple model of the cellular membrane, which is widely used in studies focused on the explanation of the physicochemical nature of molecule–membrane interactions. Additionally, these lipid nanovesicles are very often investigated as nanocarriers for different types of biologically active molecules, such as antibiotics. In the frame of our study, using differential scanning calorimetry, zeta-potential, and fluorescence analysis, we have shown that 3,6-bis-O-di-O-galloyl-1,2,4-tri-O-galloyl-β-D-glucose interacts strongly with liposomes and can be encapsulated inside them. A formulated sumac–liposome hybrid nanocomplex demonstrated much stronger antibacterial activity in comparison with pure tannin. Overall, by using the high affinity of sumac tannin to liposomes, new, functional nanobiomaterials with strong antibacterial activity against Gram-positive strains, such as S. aureus, S. epidermitis, and B. cereus, can be formulated