菌の付着を阻害するための速放性高分子繊維の開発

Rapid Release Polymeric Fibers for Inhibition of Adherence to .

• Mohamed Y Mahmoud
• Sonali Sapare
• Keegan C Curry
• Donald R Demuth
• Jill M Steinbach-Rankins

抄録

口腔内のバイオフィルム形成を開始する主要な細菌相互作用を標的とした活性剤は、歯周炎の進行を変化させる可能性があるが、これまでのところ、特異的に標的とする予防戦略や治療戦略は限られている。我々はこれまでに、口腔内バイオフィルム形成を阻害するペプチドである BAR（SspB Adherence Region）と、多価性と長期投与により BAR の有効性を高める BAR ナノ粒子を開発してきた。しかし、限られたBARの負荷と口腔内でのナノ粒子の保持は、不十分な放出と有効性をもたらす可能性があります。このことを考えると、1日2回のアプリケーションに適した濃度のBARを放出することができる効果的なデリバリープラットフォームは、負荷、投与の容易さ、および口腔内での保持を向上させる代替手段を提供する可能性があります。このことを念頭に置いて、研究の目的は、BARをカプセル化した高分子電気紡績繊維（EF）で構成された速放出プラットフォームを開発し、特性を明らかにし、/バイオフィルムに対する繊維の安全性と機能性を評価することでした。ポリ乳酸-コ-グリコール酸）（PLGA）、ポリ（L-乳酸）（PLLA）、およびポリカプロラクトン（PCL）は、単独でまたはポリエチレンオキサイド（PEO）とブレンドして電気紡糸し、高いBARの負荷と速放性を提供するためにしました。最も有望な製剤、10:90 PLGA:PEO EFsは、4時間後に95％のBAR放出、バイオフィルム形成の用量依存性阻害（IC50 = 1.3μM）、確立された二種バイオフィルムの破壊（IC50 = 2μM）を提供し、高い細胞生存率を維持した。これらの結果から、BARを組み込んだEFは、安全かつ特異的に標的を絞った迅速放出型プラットフォームを提供する可能性が示唆され、口腔内での予防効果を発揮するために1日2回の適用を想定しています。

Active agents targeting key bacterial interactions that initiate biofilm formation in the oral cavity, may alter periodontitis progression; however, to date, specifically-targeted prophylactic and treatment strategies have been limited. Previously we developed a peptide, BAR (SspB Adherence Region), that inhibits oral biofilm formation and , and BAR nanoparticles that increase BAR effectiveness via multivalency and prolonged delivery. However, limited BAR loading and nanoparticle retention in the oral cavity can result in inadequate release and efficaciousness. Given this, an effective delivery platform that can release concentrations of BAR suitable for twice-daily applications, may offer an alternative that enhances loading, ease of administration, and retention in the oral cavity. With this in mind, the study objectives were to develop and characterize a rapid-release platform, composed of polymeric electrospun fibers (EFs) that encapsulate BAR, and to evaluate fiber safety and functionality against / biofilms . Poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA), poly(L-lactic acid) (PLLA), and polycaprolactone (PCL) were electrospun alone or blended with polyethylene oxide (PEO), to provide high BAR loading and rapid-release. The most promising formulation, 10:90 PLGA:PEO EFs, provided 95% BAR release after 4 h, dose-dependent inhibition of biofilm formation (IC50 = 1.3 μM), disruption of established dual-species biofilms (IC50 = 2 μM), and maintained high cell viability. These results suggest that BAR-incorporated EFs may provide a safe and specifically-targeted rapid-release platform to inhibit and disrupt dual-species biofilms, that we envision may be applied twice-daily to exert prophylactic effect in the oral cavity.

Copyright © 2020 Mahmoud, Sapare, Curry, Demuth and Steinbach-Rankins.