Développement de deux plateformes pharmaceutiques gélifiées : un hydrogel de nanocapsules lipidiques et un organogel avec le même agent de réticulation

An innovative hydrogel platform obtained by the association of lipid nanocapsules (LNCs) was based on the previous work on modified gemcitabine. To limit the inherent toxicity of the hydrogel, gemcitabine was replaced by cytidine, then modified by an aliphatic chain (Cyt-C16). The hydrogel network was allowed by H-bond interactions between cytidine moieties exposed at the oil/water interfaces of LNCs. An experimental plan provided the formulation processes for 4 optimized sizes of model LNCs. The gelation was only possible for LNC sizes higher than 50 nm, and the hydrogel viscoelastic properties are versatile. The hydrogel is more “rigid” when LNC and Cyt-C16 concentrations increase, independently of the LNC size. The hydrogels are injectable and allow a sustained release of LNCs (withmonodisperse size), without additional in vitrocytotoxicity due to Cyt-C16. Moreover, when solubilized in oil, Cyt-C16 alone produced an organogel platform, whose viscoelastic properties are strengthened increasing its concentration. Both types of gels showed a good biocompatibility after an in vivo subcutaneous (SC) injection, with a local inflammatory response similar to that of induced by an approved excipient. These two forms could be used to sustain the release of various drugs, and two preclinical applications of hydrogels have been explored : one using the SC route to target lymph nodes, and the second for local treatment after glioblastoma resection.Une nouvelle plateforme hydrogel uniquement formée par l’association de nanocapsules lipidiques (NCLs) a été développée en s’inspirant de précédents travaux utilisant une gemcitabine modifiée. Afin de limiter la toxicité de l’hydrogel, la gemcitabine a été remplacée par la cytidine, rendue amphiphile par une chaîne aliphatique (Cyt-C16). Placée à l’interface huile/eau des NCLs, la Cyt-C16 permet la formation d’un réseau tridimensionnel de NCLs à l’origine de la gélification. Un plan de mélange a permis d’optimiser les procédés de formulation de 4 tailles de NCLs modèles. Les propriétés viscoélastiques des hydrogels sont modulables. Plus les concentrations en NCLs et Cyt-C16 sont élevées, plus le gel est « rigide », indépendamment de la taille des NCLs qui doit être supérieure à 50 nm pour permettre la gélification. Les hydrogels sont injectables et permettent une libération prolongée de NCLs (de taille mono-disperse), sans toxicité supplémentaire in vitro, du fait de la présence de la Cyt-C16. De plus, uniquement solubilisée dans l’huile,la Cyt-C16 permet d’obtenir un organogel, dont les propriétés viscoélastiques sont renforcées en augmentant sa concentration. L’injection sous-cutanée (SC) in vivo des deux gels est bien tolérée et entraine une réaction inflammatoire locale comparable à celle provoquée par un excipient pharmaceutiquement acceptable. Ces deux formes pourront être utilisées pour libérer de façon prolongée différents actifs. Deux applications précliniques des hydrogels ont été explorées, l’une utilisant la voie SC pour cibler les ganglions lymphatiques, la seconde permettant un traitement local des suites opératoires d’une résection de glioblastome

Two pharmaceutical gel platforms : a hydrogel of lipid nanocapsules and an organogel, obtained with the same nucleoside crosslinking agent

Une nouvelle plateforme hydrogel uniquement formée par l’association de nanocapsules lipidiques (NCLs) a été développée en s’inspirant de précédents travaux utilisant une gemcitabine modifiée. Afin de limiter la toxicité de l’hydrogel, la gemcitabine a été remplacée par la cytidine, rendue amphiphile par une chaîne aliphatique (Cyt-C16). Placée à l’interface huile/eau des NCLs, la Cyt-C16 permet la formation d’un réseau tridimensionnel de NCLs à l’origine de la gélification. Un plan de mélange a permis d’optimiser les procédés de formulation de 4 tailles de NCLs modèles. Les propriétés viscoélastiques des hydrogels sont modulables. Plus les concentrations en NCLs et Cyt-C16 sont élevées, plus le gel est « rigide », indépendamment de la taille des NCLs qui doit être supérieure à 50 nm pour permettre la gélification. Les hydrogels sont injectables et permettent une libération prolongée de NCLs (de taille mono-disperse), sans toxicité supplémentaire in vitro, du fait de la présence de la Cyt-C16. De plus, uniquement solubilisée dans l’huile,la Cyt-C16 permet d’obtenir un organogel, dont les propriétés viscoélastiques sont renforcées en augmentant sa concentration. L’injection sous-cutanée (SC) in vivo des deux gels est bien tolérée et entraine une réaction inflammatoire locale comparable à celle provoquée par un excipient pharmaceutiquement acceptable. Ces deux formes pourront être utilisées pour libérer de façon prolongée différents actifs. Deux applications précliniques des hydrogels ont été explorées, l’une utilisant la voie SC pour cibler les ganglions lymphatiques, la seconde permettant un traitement local des suites opératoires d’une résection de glioblastome.An innovative hydrogel platform obtained by the association of lipid nanocapsules (LNCs) was based on the previous work on modified gemcitabine. To limit the inherent toxicity of the hydrogel, gemcitabine was replaced by cytidine, then modified by an aliphatic chain (Cyt-C16). The hydrogel network was allowed by H-bond interactions between cytidine moieties exposed at the oil/water interfaces of LNCs. An experimental plan provided the formulation processes for 4 optimized sizes of model LNCs. The gelation was only possible for LNC sizes higher than 50 nm, and the hydrogel viscoelastic properties are versatile. The hydrogel is more “rigid” when LNC and Cyt-C16 concentrations increase, independently of the LNC size. The hydrogels are injectable and allow a sustained release of LNCs (withmonodisperse size), without additional in vitrocytotoxicity due to Cyt-C16. Moreover, when solubilized in oil, Cyt-C16 alone produced an organogel platform, whose viscoelastic properties are strengthened increasing its concentration. Both types of gels showed a good biocompatibility after an in vivo subcutaneous (SC) injection, with a local inflammatory response similar to that of induced by an approved excipient. These two forms could be used to sustain the release of various drugs, and two preclinical applications of hydrogels have been explored : one using the SC route to target lymph nodes, and the second for local treatment after glioblastoma resection

Passive and specific targeting of lymph nodes: influence of the administration route

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Lauroyl-gemcitabine-loaded lipid nanocapsule hydrogel for the treatment of glioblastoma.

The local delivery of chemotherapeutic agents is a very promising strategy for the treatment of glioblastoma (GBM). Gemcitabine is a chemotherapeutic agent that has a different mechanism of action compared to alkylating agents and shows excellent radio-sensitizing properties. So, we developed an injectable gel-like nanodelivery system consisting in lipid nanocapsules loaded with anticancer prodrug lauroyl-gemcitabine (GemC12-LNC) in order to obtain a sustained and local delivery of this drug in the brain. In this study, the GemC12-LNC has been formulated and characterized and the viscoelastic properties of the hydrogel were evaluated after extrusion from 30G needles. This system showed a sustained and prolonged in vitro release of the drug over one month. GemC12 and the GemC12-LNC have shown increased in vitro cytotoxic activity on U-87 MG glioma cells compared to the parent hydrophilic drug. The GemC12-LNC hydrogel reduced significantly the size of a subcutaneous human GBM tumor model compared to the drug and short-term tolerability studies showed that this system is suitable for local treatment in the brain. In conclusion, this proof-of-concept study demonstrated the feasibility, safety and efficiency of the injectable GemC12-LNC hydrogel for the local treatment of GBM

Recent advances in nanocarrier-loaded gels: Which drug delivery technologies against which diseases?

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Low dose gemcitabine-loaded lipid nanocapsules target monocytic myeloid-derived suppressor cells and potentiate cancer immunotherapy

umor-induced expansion of myeloid-derived suppressor cells (MDSCs) is known to impair the efficacy of cancer immunotherapy. Among pharmacological approaches for MDSC modulation, chemotherapy with selected drugs has a considerable interest due to the possibility of a rapid translation to the clinic. However, such approach is poorly selective and may be associated with dose-dependent toxicities. In the present study, we showed that lipid nanocapsules (LNCs) loaded with a lauroyl-modified form of gemcitabine (GemC12) efficiently target the monocytic (M-) MDSC subset. Subcutaneous administration of GemC12-loaded LNCs reduced the percentage of spleen and tumor-infiltrating M-MDSCs in lymphoma and melanoma-bearing mice, with enhanced efficacy when compared to free gemcitabine. Consistently, fluorochrome-labeled LNCs were preferentially uptaken by monocytic cells rather than by other immune cells, in both tumor-bearing mice and human blood samples from healthy donors and melanoma patients. Very low dose administration of GemC12-loaded LNCs attenuated tumor-associated immunosuppression and increased the efficacy of adoptive T cell therapy. Overall, our results show that GemC12-LNCs have monocyte-targeting properties that can be useful for immunomodulatory purposes, and unveil new possibilities for the exploitation of nanoparticulate drug formulations in cancer immunotherapy. (C) 2016 Elsevier Ltd. All rights reserved