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  • Pegylation improves the pharmacokinetics and bioavailability of small-molecule drugs hydrolyzable by esterases: a study of phospho-Ibuprofen.

Pegylation improves the pharmacokinetics and bioavailability of small-molecule drugs hydrolyzable by esterases: a study of phospho-Ibuprofen.

The Journal of pharmacology and experimental therapeutics (2014-07-23)
George Mattheolabakis, Chi C Wong, Yu Sun, Carol A Amella, Robert Richards, Panayiotis P Constantinides, Basil Rigas
ZUSAMMENFASSUNG

Esterase hydrolysis of drugs can accelerate their elimination, thereby limiting their efficacy. Polyethylene glycol (PEG) covalently attached to drugs (pegylation) is known to improve the efficiency of many drugs. Using as a test agent the novel phospho-ibuprofen (PI), we examined whether pegylation of PI could abrogate its hydrolytic degradation by esterases; PI, known to inhibit colon cancer growth, has a carboxylic ester hydrolyzable by carboxylesterases (CES). We covalently attached mPEG-2000 to PI (PI-PEG) and studied its stability by exposing it to cells overexpressing CES and by administering it to mice. We also evaluated PI-PEG's anticancer efficacy in human colon cancer xenografts and in Apc(min/+) mice. PI-PEG was stable in the presence of cells overexpressing CES1 or CES2, whereas PI was extensively hydrolyzed (90.2 ± 0.7%, 14.3 ± 1.1%, mean ± S.E.M.). In mice, PI was nearly completely hydrolyzed. Intravenous administration of PI-PEG resulted in significant levels in blood and in colon cancer xenografts (xenograft values in parentheses): area under the curve for 0-24 hours = 2351 (2621) (nmol/g) × h; Cmax = 1965 (886) nmol/g; Tmax = 0.08 (2) hour. The blood levels of ibuprofen, its main hydrolytic product, were minimal. Compared with controls, PI-PEG inhibited the growth of the xenografts by 74.8% (P < 0.01) and reduced intestinal tumor multiplicity in Apc(min/+) mice by 73.1% (P < 0.01), prolonging their survival (100% versus 55.1% of controls; P = 0.013). Pegylation protects PI from esterase hydrolysis and improves its pharmacokinetics. In preclinical models of colon cancer, PI-PEG is a safe and efficacious agent that merits further evaluation.

MATERIALIEN
Produktnummer
Marke
Produktbeschreibung

Sigma-Aldrich
Ibuprofen, ≥98% (GC)
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Supelco
Ibuprofen, Pharmaceutical Secondary Standard; Certified Reference Material
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Sigma-Aldrich
Poly(ethylenglycol)methylether, average Mn 5,000
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Sigma-Aldrich
Poly(ethylenglycol)methylether, average Mn ~2,000
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Poly(ethylenglycol)methylether, average Mn 550
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Polyethylenglykol 350-monomethylether, average mol wt 350
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USP
Ibuprofen, United States Pharmacopeia (USP) Reference Standard
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Sigma-Aldrich
(S)-(+)-Ibuprofen, ReagentPlus®, 99%
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Poly(ethylenglycol)methylether, average Mn 750
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Ibuprofen für die Peakidentifizierung, European Pharmacopoeia (EP) Reference Standard
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Supelco
Ibuprofen
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Supelco
Ibuprofen Natriumsalz, ≥98% (GC)
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Ibuprofen, European Pharmacopoeia (EP) Reference Standard
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Poly(ethylenglycol)methylether, average Mn 10,000
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Poly(ethylenglycol)methylether, BioUltra, 500
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Ibuprofen, meets USP testing specifications
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Poly(ethylenglycol)methylether, average Mn 20,000
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.