Sammanfattning
I den tillhandahållna litteraturen framstår fisetin och quercetin upprepade gånger som bioaktiva flavonoider vars verkliga prestanda begränsas av formuleringsberoende exponering, med flera källor som explicit beskriver dålig vattenlöslighet och låg mätbar biotillgänglighet för konventionella beredningar eller lösningar/suspensioner.[1–4] Flera nano- och lipidbaserade metoder (liposomer, nanoliposomer, polymera miceller, nanosuspensioner, nanoemulsioner, nanokochleater, SNEDDS) presenteras som praktiska strategier för att förbättra systemisk exponering och/eller absorptionskinetik, ofta med stora kvantitativa ökningar av AUC eller relativ biotillgänglighet.[3–9] Den starkaste humana farmakokinetiska signalen i datasetet är ett hybridsystem med fisetin i form av miceller i hydrogel (FF-20), vilket ökade fisetins AUC0–12h 26.9-faldigt och Cmax från 9.97 ng/mL till 238.2 ng/mL jämfört med en oformulerad referens, samtidigt som det tidsfönster under vilket fisetin var kvantifierbart i plasma förlängdes.[4]
Senolytisk rational
Inom detta dataset beskrivs fisetin explicit som en senoterapeutisk eller senolytisk flavonoid i flera källor, inklusive en studie som valde fisetin specifikt som ett ”välstuderat senoterapeutiskt läkemedel” för testning i liposomer och en översiktsartikel som anger att fisetin har ”senolytiska effekter”.[10, 11] Prekliniska in vivo-evidens som refereras i de tillhandahållna utdragen anger att fisetin, bland tio naturliga flavonoider som testats in vivo, rapporterades vara ”den mest potenta senolytiska föreningen”, vilken reducerade senescensmarkörer hos progeroida och gamla möss.[12] Det enda experimentet med en direkt senescensmodell som ingår i datasetet (doxorubicin-inducerad senescens i A549- och WI38-celler) fann dock ingen selektiv senolys för fritt fisetin eller fisetinladdade liposomer i viabilitetsanalyser, även om man fortfarande observerade senomorf modulering av SASP-cytokinerna IL-6 och IL-8 via ELISA.[10]
Liposomala inkapslingsstrategier
Liposomalt fisetin representeras av flera olika tillrednings- och karakteriseringsmetoder, inklusive en tunnskikts-/tunnfilmsmetod som använder definierade fosfolipider och kolesterol, samt en nanoliposomplattform baserad på tunnfilmsindunstning med valfri hyaluronsyrabeläggning för stabilitet och micellariseringseffekter under matsmältningsfasen.[10, 13] I en in vitro-senescensstudie framställdes liposomer genom att blanda DOPC, DSPE och kolesterol i organiskt lösningsmedel, bilda en lipidfilm, rehydrera i HEPES-buffert och extrudera genom polykarbonatmembran ned till 100 nm för att erhålla enhetliga liposomer.[10] Dessa liposomer uppvisade ett Z-medelvärde på 115.9 ± 0.9 nm (PDI 0.155 ± 0.004) och en ζ-potential på −20.3 ± 0.6 mV som tomma, medan inkapsling av fisetin reducerade storleken till 95.1 ± 1.0 nm (PDI 0.178 ± 0.008) och försköt ζ-potentialen till −11.6 ± 1.2 mV, med en inkapslingseffektivitet på 13.68%.[10]
Ett separat nanoliposomsystem använde lecithin och fisetin i ett massförhållande på 25:1 med en fisetinkoncentration på 0.8 mg/mL, framställt genom tunnfilmsindunstning och ultraljudsbehandling (2 min vid 40 W/cm²), vilket gav rektangulära nanoliposomer på ~80 nm med ett PDI runt 0.3.[13] Beläggning med hyaluronsyra (HA) bereddes genom att lösa HA i fosfatbuffert och blanda med nanoliposomer i ett volymförhållande på 1:10 under omrörning över natten, och molekylvikten för HA påverkade inkapslingseffektiviteten (90–95% vid 3/35/90–100 kDa, vilket minskade till 79% vid 150–250 kDa och 74% vid 1000–1500 kDa).[13]
Polymera och självassemblerande miceller
Polymera miceller beskrivs explicit i datasetet som kärna/skal-strukturer i nanoskala bildade av amfifila blocksampolymerer, och flera quercetinmicellsystem ger kvantitativa förbättringar av oral PK.[2, 5, 7] Hos råttor hade en MPEG-b-PLLA-quercetinmicell (framställd genom tunnfilmshydratisering) en partikelstorlek på 88.5 ± 2.6 nm med PDI 0.13 ± 0.04, en inkapslingseffektivitet på 82.5 ± 2.1% och en zetapotential på −8.72 ± 1.03 mV.[7] Denna micell ökade AUC0–∞ från 4633.71 ± 557.67 h·ng/mL (vattensuspension) till 41677.10 ± 4573.95 h·ng/mL och rapporterades explicit som en 9-faldig ökning av relativ oral biotillgänglighet, med högre Cmax (1920.83 ± 250.14 ng/mL jämfört med 628.67 ± 64.66 ng/mL) och fördröjd Tmax (7.3 ± 1.6 h jämfört med 3.0 ± 1.1 h).[7]
En andra metod för quercetinmiceller använde Soluplus-miceller framställda genom modifierad filmdispersion (soluplus plus F127), där en teoretisk läkemedelsbelastning på 7% gav en partikelstorlek på 79.00 ± 2.24 nm med PDI 0.154 ± 0.044, en inkapslingseffektivitet på 95.91% ± 4.05% och en zetapotential på −17.10 ± 2.30 mV.[2] Hos beaglehundar förlängde dessa miceller detekterbarheten av quercetin från 24 h (fritt läkemedel) till 48 h (micell) och ökade Cmax från 5.24 μg·mL−1 till 7.56 μg·mL−1, samtidigt som en halveringstid som var 2.19 gånger längre än för rent quercetin rapporterades.[2]
Fasta lipid- och nanopartikelplattformar
Utöver miceller och liposomer innehåller datasetet flera nanopartikelplattformar som spänner över polymera nanopartiklar (PLGA), proteinnanopartiklar (BSA-baserade), kitosannanopartiklar framställda genom jonisk gelering samt nanosuspensioner/nanokristaller, var och en med detaljerade storleks- och inkapslingsmått.[1, 14–16] PLGA-nanopartiklar för fisetin utvecklades för intravenöst inriktad utvärdering, där en exempelformulering (NP4) rapporterades ha en medelpartikelstorlek på ~330 nm, ζ-potential på −7.2 mV, PDI 0.25, en inkapslingseffektivitet på 83.58% och en läkemedelsbelastning på 13.93%.[17] Ett annat PLGA-nanopartikelsystem för fisetin (FST-NP) uppvisade en medelstorlek på 187.9 nm, PDI 0.121, ζ-potential på −29.2 mV och en inkapslingseffektivitet på 79.3%, och det gav 4.9×, 3.2× och 2.3× högre permeation än suspension i en everted gut sac-modell i duodenum/jejunum/ileum.[15]
Folat-målsökande fisetinnanopartiklar (FFANPs) rapporterades som monodispersa sfäriska partiklar på 150 nm med PDI 0.117 och hög inkapslingseffektivitet (92.36% ± 3.84) samt en belastningskapacitet på 8.39% ± 3.04, vilket stöder ett paradigm för receptor-målsökning snarare än ett paradigm för oral exponering i det tillhandahållna utdraget.[14] Kitosan/TPP-fisetinnanopartiklar framställda genom jonisk gelering (FNPs) hade en genomsnittlig storlek på 363.1 ± 17.2 nm och en ζ-potential på +17.7 ± 0.1 mV, med en inkapslingseffektivitet på 78.79 ± 7.7% och en belastningskapacitet på 37.46 ± 6.6%.[1]
Självemulgerande system och nanoemulsionssystem
Datasetet beskriver både SNEDDS-koncept på definitionsnivå och konkreta nanoemulsionssystem med in vivo PK-resultat för fisetin, vilket betonar formuleringsdriven absorptionskinetik och doseffektivitet i sjukdomsmodeller.[5, 6] För fisetin bestod en optimerad nanoemulsionsformulering (nanoemulsion 9) av Miglyol 812 N (10%), Labrasol (10%), Tween 80 (2.5%), Lipoid E80 (1.2%), glycerol (2.25%), NaOH (0.1N) till pH 7 och vatten till 100%, med en nanopartikeldiameter på 146 ± 3 nm och ett mycket lågt PDI på 0.015 rapporterat för den Miglyol-innehållande beredningen.[6] Samma nanoemulsionsfamilj karakteriserades även av att ha en droppdiameter på 153 ± 2 nm, negativ ζ-potential på −28.4 ± 0.6 mV och PDI på 0.129, och nanoemulsionen rapporterades vara stabil vid 4 °C i 30 dagar med fasseparation vid 20 °C.[6]
Farmakokinetiskt rapporterades intravenös administrering av denna fisetinnanoemulsion vid 13 mg/kg inte visa någon signifikant skillnad i systemisk exponering jämfört med fritt fisetin, medan intraperitoneal administrering gav en 24-faldig ökning av den relativa biotillgängligheten jämfört med fritt fisetin, vilket tillskrevs snabbare absorption vilket återspeglades av en kortare genomsnittlig absorptionstid (MAT 1.97 h jämfört med 5.98 h).[6]
För quercetin beskrev en SNEDDS-studie en optimerad nanoemulgerande formulering med triacetin som oljefas, Tween 20 som ytaktivt ämne och etanol som samytaktivt ämne, med en NE4-partikelstorlek på 11.96 nm och hög rapporterad läkemedelshalt (~97.98% till 100.88%).[18]
Kvantitativa ökningar av biotillgänglighet
Litteraturen som citeras här stöder ett konsekvent mönster: nano-/lipidbaserade leveranssystem kan förändra exponeringen med multipler jämfört med konventionella lösningar, suspensioner eller oformulerade referenser, med faldiga förändringar rapporterade direkt i flera oberoende studier och översiktsartiklar.[3–5, 7–9] Tabellen nedan sammanställer rapporterade faldiga ökningar och centrala PK-ändpunkter exakt som de anges i källorna, med användning av AUC-baserad relativ biotillgänglighet där sådan finns tillgänglig.
| Flavonoid | System | Modell | Kvantitativ nyckelökning | Rapporterade PK-detaljer |
|---|---|---|---|---|
| Fisetin | Hybrid-FENUMAT micelle-in-hydrogel (FF-20) | Friska frivilliga (enkeldos) | AUC0–12h 26.9-faldigt högre jämfört med UF[4] | Cmax 238.2 ng/mL (FF-20) jämfört med 9.97 ng/mL (UF); Tmax 1.24 h jämfört med 0.88 h; t1/2 1.51 h jämfört med 1.14 h; fisetin kvantifierbart upp till 8 h jämfört med 2 h[4] |
| Fisetin | Nanoemulsion | Möss (intraperitonealt) | 24-faldigt högre relativ biotillgänglighet jämfört med fritt fisetin[6] | Snabbare absorption (MAT 1.97 h jämfört med 5.98 h); liknande exponering jämfört med fritt vid i.v.-dosering (överlappande kurvor; liknande Cmax/AUC/t1/2)[6] |
| Fisetin | Nanokochleater (översiktssammanfattning) | In vivo (administreringsväg angiven i ett sammanhang av depåfrisättning) | Biotillgänglighet förbättrad upp till 141 gånger[5] | Rapporterad som depåfrisättning från det framställda komplexet[5] |
| Fisetin | Liposomalt system (översiktssammanfattning) | In vivo (intraperitonealt) | Biotillgänglighet förbättrad 47 gånger[5] | Administreringsväg angiven som intraperitoneal injektion[5] |
| Quercetin | MPEG-b-PLLA-micell | SD-råttor (oralt) | Relativ oral biotillgänglighet 9-faldig jämfört med vattensuspension (AUC-baserad)[7] | AUC0–∞ 41677.10 ± 4573.95 jämfört med 4633.71 ± 557.67 h·ng/mL; Cmax 1920.83 ± 250.14 jämfört med 628.67 ± 64.66 ng/mL; Tmax 7.3 ± 1.6 jämfört med 3.0 ± 1.1 h[7] |
| Quercetin | LipoMicel flytande micellmatris | Friska frivilliga (crossover) | 8-faldig AUC- och 9-faldig Cmax-ökning jämfört med fritt quercetin[8] | Cmax 182.85 ng/mL vid Tmax 0.5 h; AUC för fytosom något högre än LipoMicel i samma studierapport[8] |
| Quercetin | Kaseinnanopartiklar med HP-β-CD | Wistar-råttor (oralt) | Relativ oral biotillgänglighet nära 37% (nio gånger högre än kontrollösning); kontroll-orallösning ca 4% biotillgänglighet[3] | Plasmanivåer observerade upp till 72 h för Q-HPCD-NP; AUC 61 μg·h/mL ~10-faldigt högre än orallösning[3] |
| Quercetin | Nanosuspensioner med stabilisatorer och metabola inhibitorer | SD-råttor (oralt) | Absolut biotillgänglighet ökad upp till 23.58% jämfört med 3.61% för vattensuspension (högsta gruppen SPC-Pip-Que-NSps)[9] | Ökningar av AUC0–∞ rapporterade som 6.5× (SPC-Pip) och 4.3× (TPGS) jämfört med suspension i texten med angivna AUC-värden[9] |
| Quercetin | Nanokristall-självstabiliserad Pickering-emulsion | SD-råttor (oralt) | AUC0–t ökad 2.76× jämfört med grovt pulver och 1.38× jämfört med nanokristaller[19] | Tmax förkortad till 1.75 ± 1.26 h jämfört med 3.33 ± 1.63 h (grovt) och 2.96 ± 0.17 h (NC); Cmax 6.06 μg·mL−1 (NSSPE) jämfört med grovt pulver (2.41× förhållande angivet)[19] |
Förstapassage- och absorptionsbegränsningar
Även om datasetet inte direkt kvantifierar hepatiska metaboliska vägar, visar flera studier operativt att formulering kan kontrollera absorptionsprocessen och tidsförloppet, inklusive snabbare absorption (kortare MAT) för intraperitonealt administrerad fisetinnanoemulsion och förlängd detekterbarhet för humant FF-20 jämfört med en oformulerad referens.[4, 6] För quercetin förlänger flera orala nanobärare den systemiska uppehållstiden, inklusive kaseinnanopartiklar som bibehöll mätbara plasmanivåer upp till 72 h (jämfört med 24 h för nanopartiklar utan cyklodextrin) och Soluplus-miceller som förlängde detektionen till 48 h jämfört med 24 h för fritt läkemedel hos hundar.[2, 3] Data visar också av att nanobärare kan förskjuta Tmax i båda riktningarna beroende på systemsarkitektur, såsom fördröjd Tmax i MPEG-b-PLLA-quercetinmiceller (7.3 h jämfört med 3.0 h) och förkortad Tmax i quercetins Pickering-emulsion (1.75 h jämfört med 3.33 h).[7, 19]
Analytisk validering
Datasetet ger omfattande bevis för att kvantitativ utvärdering av nanoformuleringar av flavonoider i hög grad bygger på vätskekromatografi (HPLC/UPLC) och LC-MS/MS, med ytterligare användning av UV-Vis-absorbans och fluorescensmetoder för formuleringskarakterisering och haltsbestämningar.[1, 4, 7, 9, 10, 13] Vid human fisetinfarmakokinetik för FF-20 kvantifierades fisetin och dess metabolit geraldol med hjälp av UPLC-ESI-MS/MS (QTRAP) i negativ MRM-jonisation efter acetonitril-extraktion och filtrering, och fisetinhalten mättes även med validerad HPLC-analys.[4] Vid råttframställd quercetinmicellfarmakokinetik kvantifierade en trippelquadrupol LC-MS/MS-metod quercetin genom MRM-övergången m/z 301.1 → 151.0 med kromatografisk separation på en Agilent Eclipse-C18-kolonn under en isokratisk mobil fas av vatten/metanol.[7]
Flera formuleringsartiklar använde HPLC-UV eller HPLC-DAD för halt- samt frisättnings-/permeationsanalyser, inklusive kvantifiering av fisetinnanoemulsion genom omvänd-fas-HPLC med UV-detektion vid 360 nm och kvantifiering av quercetinladdade kaseinnanopartiklar med HPLC-UV med DAD vid 370 nm.[3, 6] Vissa system använde UV-Vis-spektrofotometri för uppskattning av fisetin- eller quercetinkoncentrationer (t.ex. fisetin vid 364 nm för kitosannanopartiklar; quercetin vid 374 nm for SNEDDS-upplösning/läkemedelshalt), och en liposomalt fisetinstudie kvantifierade fisetinkoncentrationen med spektrofluorometri med excitation/emission vid 418/486 nm.[1, 10, 18]
Senescens- och effektresultat
Direkta resultat i senescensmodeller i datasetet domineras för närvarande av en in vitro-studie som testade fisetin och fisetinladdade liposomer i doxorubicininducerade senescensmodeller, i vilken varken fritt fisetin eller fisetinladdade liposomer gav selektiv apoptos av senescenta framför icke-senescenta celler i viabilitetsanalyser.[10] Samma studie rapporterade icke desto mindre senomorf aktivitet som påvisades genom minskad sekretion av IL-6 och IL-8 i senescenta celler, och beskrev både fritt och liposomalt fisetin som modulerande av SASP genom ELISA-analys.[10] Som komplement till dessa fynd anger ett externt in vivo-senolytiskt påstående i utdragen att fisetin rapporterades som den mest potenta senolytiska substansen bland tio flavonoider som testats in vivo, vilket reducerade senescensmarkörer hos progeroida och gamla möss, men utan formuleringsdetaljer i det tillhandahållna citatmaterialet.[12]
Utöver senescensändpunkter visar flera nanoformuleringar effekt i sjukdomsmodeller i linje med förbättrad exponering, inklusive en fisetinnanoemulsion som uppnådde 53% reduktion av tumörvolym vid 36.6 mg/kg jämfört med en ~6 gånger högre dos av fritt fisetin (223 mg/kg) för liknande hämning av tumörtillväxt hos möss med Lewis-lungkarcinom.[6] Andra exempel på icke-senescensrelaterad effekt inkluderar fisetinnanosuspension som förbättrade minne och inlärning samt sänkte nivåerna av MAO-A hos möss med Aβ(25–35)-inducerad demens, samt kitosannanopartiklar med fisetin som reducerade mRNA för inflammatoriska cytokiner (TNF-α och IL-6) och ökade IL-10 i IL-1β-förbehandlade kondrocyter samtidigt som de förhindrade minskning av broskrelaterade transkript (Sox-9 och COL2).[1, 16]
Translationell status
Datasetet innehåller flera biotillgänglighetsstudier på friska frivilliga för både fisetin- och quercetinformuleringar, vilket ger direkt translationell relevans för påståenden om ökad exponering.[4, 8] För fisetin jämfördes i en randomiserad, dubbelblind crossover-design på 15 friska frivilliga en dos på 1000 mg UF med 1000 mg FF-20 (vilket gav 192 mg fisetin) med en 10-dagars washout, vilket möjliggjorde direkt PK-jämförelse inom samma individ som visade markant högre AUC och Cmax för FF-20 och en längre kvantifierbar varaktighet för fisetin i plasma.[4] För quercetin utvärderade en öppen crossover-studie på 12 friska vuxna frivilliga tre quercetinprodukter och rapporterade att LipoMicel flytande micellmatris uppnådde 8-faldig AUC- och 9-faldig Cmax-ökning jämfört med fritt quercetin, med ett Cmax på 182.85 ng/mL vid Tmax 0.5 h.[8]
Kunskapsluckor och framtida inriktningar
Inom ramen för de tillhandahållna bevisen är en central kunskapslucka den begränsade kopplingen mellan förbättringar i oral biotillgänglighet och direkta ändpunkter för eliminering av senescens (t.ex. selektiv eliminering av senescenta celler), eftersom det enda explicita experimentet med senescensmodell här visade senomorf SASP-reduktion utan senolytisk selektivitet för både fritt fisetin och fisetinladdade liposomer.[10] En annan lucka är att vissa plattformar rapporterar betydande förbättringar i bioaccessibility eller permeation (t.ex. att fisetinnanoliposomer ökar bioaccessibility till 88.9–92.5% jämfört med 7.2% i bulkolja, och PLGA-fisetinnanopartiklar som ökar intestinal permeation upp till 4.9× i en everted gut sac-modell) utan parallell systemisk in vivo-PK-bekräftelse i de utdrag som tillhandahålls här.[13, 15]
En praktisk framtida inriktning som antyds av resultaten är en snävare integrering av formuleringskarakterisering med validerade bioanalytiska mätningar, då datasetet visar ett brett metodologiskt spektrum – från LC-MS/MS och UHPLC-HRMS i klinisk PK till UV-Vis-analyser för inkapsling eller upplösning vid formuleringsscreening – vilket tyder på att harmoniserade kvantifieringsstrategier skulle kunna förbättra jämförbarheten mellan olika studier.[1, 4, 8, 18]
En andra framtida inriktning är val av formulering anpassad till önskade absorptionsprofiler, eftersom studierna visar både fördröjd och påskyndad Tmax beroende på bärartyp (t.ex. att MPEG-b-PLLA-miceller fördröjer Tmax medan Pickering-emulsioner förkortar den), vilket innebär att den ”bästa” formuleringen kan skilja sig åt beroende på terapeutiskt mål och doseringsfönster.[7, 19]
