高分子電解質錯体化と超高圧ホモジナイゼーション（UHPH）によるアンピシリンを担持した高分子電解質錯体ナノ粒子（PECN）の開発

Development of Polyelectrolyte Complex Nanoparticles-PECNs Loaded with Ampicillin by Means of Polyelectrolyte Complexation and Ultra-High Pressure Homogenization (UHPH).

• Nicolle Montero
• Maria J Alhajj
• Mariana Sierra
• Jose Oñate-Garzon
• Cristhian J Yarce
• Constain H Salamanca

抄録

本研究では、抗生物質アンピシリンを担持した高分子電解質複合体ナノ粒子（PECN）の合成、特性評価、生物学的可能性の評価に焦点を当てました。そのために、まず高分子電解質複合体ナノ粒子をボトムアップ法で作製し、その後、超高圧ホモジナイゼーション-UHPH法（トップダウン法）を行った。ポリマレイン酸-オクタデセンのナトリウム塩(PAM-18Na)とユードラギットE-100の塩化物塩(EuCl)に対応する合成高分子材料を使用し、PECNsの特徴に及ぼす電解質錯形成の順序、電解質比、およびUHPH条件を評価した。同様に，PECNの物理化学的特性を粒子径，多分散性指数，ゼータ電位，pH，カプセル化効率により評価し，抗菌効果をアンピシリン感受性株と耐性株を用いたブロスマイクロダイリューション法により評価した。その結果、古典的な高分子電解質複合体化法（ボトムアップ法）では、滴定液と受容体の高分子電解質の比率が1:1であることが最も重要な条件であり、大きな粒子径と高い多分散性を有する高分子複合体が得られることが示された。一方、UHPH法(トップダウン法)では、ナノメートルスケール(粒子径200nm以下、PDI0.3以下)の均一な高分子錯体を作製することができ、高い性能を示した。最後に、アンピシリンをPECNに担持させると、抗菌活性が適度に上昇することがわかった。

This study was focused on synthesizing, characterizing and evaluating the biological potential of Polyelectrolyte Complex Nanoparticles (PECNs) loaded with the antibiotic ampicillin. For this, the PECNs were produced initially by polyelectrolytic complexation (bottom-up method) and subsequently subjected to ultra-high pressure homogenization-UHPH (top-down method). The synthetic polymeric materials corresponding to the sodium salt of poly(maleic acid--octadecene) (PAM-18Na) and the chloride salt of Eudragit E-100 (EuCl) were used, where the order of polyelectrolyte complexation, the polyelectrolyte ratio and the UHPH conditions on the PECNs features were evaluated. Likewise, PECNs were physicochemically characterized through particle size, polydispersity index, zeta potential, pH and encapsulation efficiency, whereas the antimicrobial effect was evaluated by means of the broth microdilution method employing ampicillin sensitive and resistant strains. The results showed that the classical method of polyelectrolyte complexation (bottom-up) led to obtain polymeric complexes with large particle size and high polydispersity, where the 1:1 ratio between the titrant and receptor polyelectrolyte was the most critical condition. In contrast, the UHPH technique (top-down method) proved high performance to produce uniform polymeric complexes on the nanometric scale (particle size < 200 nm and PDI < 0.3). Finally, it was found there was a moderate increase in antimicrobial activity when ampicillin was loaded into the PECNs.