Preparation and in vitro release of DNA-loaded poly(D,L-lactic-co-glycolic acid) microspheres

Abstract

To overcome the main disadvantages of non-viral gene delivery systems such as repeated administration due to the low transfection efficiency, poly(D,L-lactide-co-glycolide) was applied to encapsulate pDNA in its microsphere formulation. Free pDNA or various ratios (w/w) of chitosan/pDNA complexes was used for encapsulation, with the resulting encapsulation efficiency of 44%, 5%, and 8% for free pDNA, 0.7:1 and 1: 1 ratios, respectively. Scanning electron micrographs of poly(D,L-lactic-co-glycolic acid) (PLGA) microspheres encapsulating pDNA or chitosan-condensed pDNA revealed a smooth spherical shape immediately after microsphere preparation and a collapsed porous shape in 41 days due to the degradation of PLGA. In vitro release profile showed that the 0.7:1 (w/w) ratio formulation exerted 47% release in 26 days, whereas free pDNA or 1: 1 (w/w) ratio formulation did only 15% or 32%, respectively.

비바이러스성 유전자 전달체의 주요 단점인 낮은 transfection 효율에 기인한 반복투여 등을 극복하기 위하여 poly (D,L-lactide-co-glycolide)를 이용하여 DNA가 봉입된 미립구를 제조하였다. pDNA 그 자체 또는 여러 비율의 키토산/pDNA 복합체를 사용하여 봉입하였고, 그 결과 44%(pDNA 그 자체), 5%(0.7:1 키토산/pDNA 복합체), 그리고 8% (1:1 키토산/pDNA 복합체)의 봉입효율을 나타내었다. 주사전자현미경(SEM)을 통해 본 표면구조에서는 미립구 제조 직후에서는 매우 매끈한 구형을 보이다가 제조 후 41일 경에는 찌그러진 다공성의 구조를 보였는데 이는 미립구 제조에 사용한 poly(D,L-lactic-co-glycolic acid)(PLGA) 고분자의 분해에 의한 것으로 생각된다. 시험관내 방출실험에서는 0.7:1 키토산/pDNA 복합체를 사용한 미립구에서 47%의 pDNA가 26일만에 방출된데 반해, pDNA 그 자체 혹은 1:1 키토산/pDNA 복합체를 사용한 미립구에서는 각각 15% 혹은 32%의 pDNA 방출을 나타내었다.