Stabilization of Glucagon by Trehalose Gylcopolymer Nanogels

海藻糖乙二醇聚合物纳米凝胶对胰高血糖素的稳定性

基本信息

  • 批准号:
    10558471
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 38.05万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2021-04-01 至 2025-01-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Project Summary Glucagon interacts with receptors in the liver to raise glucose levels. Normally glucagon is released endogenously. Yet for some diseases such as Type I diabetes, hypoglycemia defined as blood glucose level below 70 mg/dL occurs in a large number of patients. Hypoglycemia has side effects ranging from dizziness and shakiness, to blurry vision and seizures, to coma and death. To treat this potentially fatal condition, glucagon is administered via injection. However, glucagon is typically inactivated in solution within hours, forming amyloid- like fibers that are toxic and potentially dangerous for patients. This necessitates a complicated injection system wherein the peptide is kept as a dry powder and dissolved in acidic pH right before use. The acidity of the formulation causes pain at the injection site. A recently approved formulation circumvents this issue, but instead utilizes organic solvent, which is undesirable. Recently the PI discovered bioresponsive nanogels that stabilize glucagon in neutral solution for at least three weeks and maintain glucagon bioactivity. Nanogels containing a sugar stabilizer found in Nature, trehalose, were synthesized utilizing glucagon as the cross-linker. Under mildly reductive conditions the glucagon was released. Released glucagon and the glucagon nanoparticles were bioactive. This work is important because it suggests that trehalose nanogels can be utilized to stabilize glucagon in neutral solution and release active peptide when needed. Herein, it is proposed to build upon this foundation to prepare a new formulation for the stabilization and delivery of glucagon. Specifically, it is hypothesized that trehalose nanogels will stabilize glucagon in aqueous solutions and at room temperature, will release active glucagon and be safe and non-immunogenic in vivo. To test this hypothesis and meet the objectives, three specific aims are proposed. The first is to develop uniform sized nanogels and evaluate the long term stability of glucagon in the nanoparticle formulation. The achieve this, poly(methacrylate trehalose-co-pyridyl disulfide methacrylate) will be synthesized and cross-linked with bisthiolated poly(ethylene glycol). Glucagon will be loaded by covalent and physical encapsulation to form uniform gels. The resulting glucagon nanogels will be characterized and studied for long term solution and solid phase stability. Standard tests to observe aggregation of the glucagon and nanoparticles and chemical changes of the glucagon will be undertaken. Second will be to investigate in vitro and in vivo efficacy and bioavailability of glucagon nanogels. Standard cellular assays will be utilized to determine activity. Then an in situ liver perfusion assay will assess perfusate glucose concentrations upon exposure to the nanogels and allow for molecular signaling validation. Glucose counterregulation during insulin tolerance test will validate activity in whole animals. The third aim will be to determine in vivo safety of the nanoparticle formulation. Specifically, acute toxicity, biodistribution, excretion, pharmacokinetics, antibody generation and cytokine response to the nanogels will be tested in mice. This work is aligned with the long-term goal to provide new therapeutic tools to safely and effectively manage glucose levels for Type I diabetes patients.
项目摘要 胰高血糖素与肝脏中的受体相互作用,以提高葡萄糖水平。通常释放胰高血糖素 内源性。然而,对于某些I型糖尿病等疾病,低血糖定义为血糖水平 低于70 mg/dl的患者发生。低血糖的副作用从头晕 摇摇欲坠,使视力和癫痫发作模糊,昏迷和死亡。为了治疗这种潜在的致命状况,胰高血糖素 通过注射给药。然而,胰高血糖素通常在数小时内在溶液中灭活,形成淀粉样蛋白 就像对患者有毒且潜在危险的纤维一样。这需要复杂的注射系统 其中,肽作为干粉保存,并在使用前溶解在酸性pH中。酸度 配方会在注射部位引起疼痛。最近经过批准的配方绕过了这个问题,但是 利用有机溶剂,这是不可取的。最近,PI发现了稳定的生物措施纳米凝胶 中性溶液中的胰高血糖素至少三周,并保持胰高血糖生物活性。纳米凝胶 在大自然中发现的糖稳定剂,黄核,利用胰高血糖素作为交叉链接的合成。在温和的下 还原条件释放了胰高血糖素。释放的胰高血糖素和胰高血糖素纳米颗粒为 生物活性。这项工作很重要,因为它表明可以利用海藻糖纳米凝胶稳定胰高血糖素 在中性溶液中,并在需要时释放活性肽。在此,建议建立在这个基础上 准备一种新的配方,以稳定和送给胰高血糖素。具体来说,假设 海藻糖纳米凝胶将在水溶液中稳定胰高血糖素,在室温下,将释放活跃 胰高血糖素,并在体内保持安全和非免疫原性。为了检验这一假设并达到目标,三个 提出了具体目标。首先是开发均匀尺寸的纳米凝胶并评估长期稳定性 纳米颗粒配方中的胰高血糖素的。实现这一目标,聚(甲基丙烯酸甲丙烯酸三核-CO-吡啶基二硫基 甲基丙烯酸酯)将与双硫化聚乙二醇合成并交联。胰高血糖素会 通过共价和物理封装加载以形成均匀的凝胶。由此产生的胰高血糖素纳米凝胶将是 表征并研究了长期溶液和固相稳定性。观察聚合的标准测试 将进行胰高血糖素和纳米颗粒以及胰高血糖素的化学变化。第二是 研究体外和体内功效和胰葡萄糖纳米凝胶的生物利用度。标准的蜂窝测定将是 用于确定活动。然后,原位肝灌注分析将评估灌注葡萄糖浓度 暴露于纳米凝胶并允许分子信号验证。葡萄糖反调节 胰岛素耐受性测试将验证全动物的活性。第三个目的是确定体内安全 纳米颗粒配方。具体而言,急性毒性,生物分布,排泄,药代动力学,抗体 在小鼠中将测试对纳米凝胶的产生和细胞因子反应。这项工作与长期 提供新的治疗工具,以安全有效地管理I型糖尿病患者的葡萄糖水平。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Synthesis and Application of Trehalose Materials.
  • DOI:
    10.1021/jacsau.2c00309
  • 发表时间:
    2022-07-25
  • 期刊:
  • 影响因子:
    8
  • 作者:
    Vinciguerra, Daniele;Gelb, Madeline B;Maynard, Heather D
  • 通讯作者:
    Maynard, Heather D
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Heather D Maynard其他文献

Heather D Maynard的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Heather D Maynard', 18)}}的其他基金

Stabilization of Glucagon by Trehalose Gylcopolymer Nanogels
海藻糖乙二醇聚合物纳米凝胶对胰高血糖素的稳定性
  • 批准号:
    10372210
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 38.05万
  • 项目类别:
Chemistry Biology Interface Training Program
化学生物学界面培训计划
  • 批准号:
    10163884
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 38.05万
  • 项目类别:
Chemistry Biology Interface Training Program
化学生物学界面培训计划
  • 批准号:
    10413950
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 38.05万
  • 项目类别:
Trehalose Glycopolymers to Enhance both Pharmacokinetics and Stability of Therapeutic Proteins
海藻糖糖聚合物可增强治疗性蛋白质的药代动力学和稳定性
  • 批准号:
    9113714
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 38.05万
  • 项目类别:
Trehalose Glycopolymers to Enhance both Pharmacokinetics and Stability of Therapeutic Proteins
海藻糖糖聚合物可增强治疗性蛋白质的药代动力学和稳定性
  • 批准号:
    9245687
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 38.05万
  • 项目类别:
2014 Drug Carriers in Medicine and Biology Gordon Research Conference and Gordon
2014年医学和生物学药物载体戈登研究会议和戈登
  • 批准号:
    8717902
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 38.05万
  • 项目类别:
Stable and Active bFGF-Polymer Conjugates for Wound Healing
用于伤口愈合的稳定且活性强的 bFGF-聚合物缀合物
  • 批准号:
    8776294
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 38.05万
  • 项目类别:
Stable and Active bFGF-Polymer Conjugates for Wound Healing
用于伤口愈合的稳定且活性强的 bFGF-聚合物缀合物
  • 批准号:
    8588251
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 38.05万
  • 项目类别:
Stable and Active bFGF-Polymer Conjugates for Wound Healing
用于伤口愈合的稳定且活性强的 bFGF-聚合物缀合物
  • 批准号:
    8246214
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 38.05万
  • 项目类别:
Stable and Active bFGF-Polymer Conjugates for Wound Healing
用于伤口愈合的稳定且活性强的 bFGF-聚合物缀合物
  • 批准号:
    8398914
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 38.05万
  • 项目类别:

相似国自然基金

时空序列驱动的神经形态视觉目标识别算法研究
  • 批准号:
    61906126
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
本体驱动的地址数据空间语义建模与地址匹配方法
  • 批准号:
    41901325
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    22.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
大容量固态硬盘地址映射表优化设计与访存优化研究
  • 批准号:
    61802133
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    23.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
IP地址驱动的多径路由及流量传输控制研究
  • 批准号:
    61872252
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    64.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
针对内存攻击对象的内存安全防御技术研究
  • 批准号:
    61802432
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

Fluency from Flesh to Filament: Collation, Representation, and Analysis of Multi-Scale Neuroimaging data to Characterize and Diagnose Alzheimer's Disease
从肉体到细丝的流畅性:多尺度神经影像数据的整理、表示和分析,以表征和诊断阿尔茨海默病
  • 批准号:
    10462257
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 38.05万
  • 项目类别:
Designing novel therapeutics for Alzheimer’s disease using structural studies of tau
利用 tau 蛋白结构研究设计治疗阿尔茨海默病的新疗法
  • 批准号:
    10678341
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 38.05万
  • 项目类别:
Impact of TBI and Cognitive Decline on Alzheimer's Disease Brain-Derived Exosome Cargo
TBI 和认知能力下降对阿尔茨海默病脑源性外泌体货物的影响
  • 批准号:
    10662883
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 38.05万
  • 项目类别:
Prospective Memory in Everyday Life: Lapses and Decline in Relation to Inflammatory and Neurodegenerative Biomarkers in Older Adults
日常生活中的预期记忆:与老年人炎症和神经退行性生物标志物相关的衰退和下降
  • 批准号:
    10644046
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 38.05万
  • 项目类别:
The role of loneliness in cognitive decline and risk for dementia
孤独在认知能力下降和痴呆风险中的作用
  • 批准号:
    10646826
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 38.05万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了