การศึกษาขนาดที่เหมาะสมของไคโตแซนนาโนพาร์ทิเคิลสำหรับการนำส่งวัคซีนทางจมูก

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาขนาดที่เหมาะสมของไคโตแซนนาโนพาร์ทิเคิล สำหรับการนำส่งวัคซีนทางจมูก โดยใช้โอวัลบูมินเป็นแอนติเจนต้นแบบ เตรียมตำรับไคโตแซนนาโนพาร์ทิเคิลด้วยวิธี ionotropic gelation ปรับเปลี่ยนความเข้มข้นของสารละลายไคโตแซน ตั้งแต่ 1-3 mg/mL และสัดส่วนโดยมวลของการเกิดอันตรกิริยาระหว่างไคโตแซนกับ sodium tripolyphosphate (TPP) ตั้งแต่ 3:1 ? 5:1 ได้ตำรับไคโตแซนนาโนพาร์ทิเคิล จำนวน 9 ตำรับ ประเมินคุณสมบัติทางกายภาพของไคโตแซนนาโนพาร์ทิเคิล ด้วยการวัดขนาดและประจุที่ผิวอนุภาควิเคราะห์การกักเก็บและการบรรจุแอนติเจนในไคโตแซนนาโนพาร์ทิเคิล และการปลดปล่อยแอนติเจนที่ pH ต่าง ๆ ด้วยวิธี BCA protein Assay ทดสอบความคงตัวทางกายภาพของไคโตแซนนาโนพาร์ทิเคิล และความคงตัวของแอนติเจนที่กักเก็บในไคโตแซนนาโนพาร์ทิเคิล ด้วยวิธี SDS-PAGE คัดเลือกตำรับที่มีขนาดอนุภาคต่างกัน คือ ขนาดเล็ก (<500 nm) ขนาดกลาง (500-1000 nm) และขนาดใหญ่ (1000-5000 nm) เพื่อประเมินฤทธิ์กระตุ้นภูมิคุ้มกันของไคโตแซนนาโนพาร์ทิเคิลในหนูทดลอง โดยให้โอวัลบูมินทางจมูก ปริมาณ 20 ไมโครกรัม ปริมาตร 20 ไมโครลิตร ในสัปดาห์ที่ 0, 3 และ 6 และฆ่าหนูในสัปดาห์ที่ 9 ของการทดลอง เก็บตัวอย่างเลือด มูล น้ำลาย น้ำล้างโพรงจมูก และน้ำล้างช่องคลอด ประเมินการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันแบบ humoral immune response (HIR) จากระดับ Immunoglobulin G (IgG) ในซีรัมซึ่งเป็น systemic immune response และระดับ secretory Immunoglobulin A (sIgA) ในมูล น้ำลาย สารคัดหลั่งบริเวณเยื่อบุโพรงจมูกและเยื่อบุช่องคลอด ซึ่งเป็น mucosal immune response และประเมินการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันแบบ cell-mediated immune response (CMIR) จากระดับ Interleukin-4 (IL-4) และ Interferon-? (IFN- ?) ที่หลั่งจาก splenocytes เมื่อเทียบกับสารละลายโอวัลบูมินด้วยวิธี enzyme-linked immunosorbent assey (ELISA) ผลการวิจัยพบว่าสารละลายไคโตแซนความเข้มข้นเท่ากับ 3 mg/mL ทำให้ตำรับมีความคงตัวทางกายภาพ และเมื่อเพิ่มสัดส่วนโดยมวลของไคโตแซนต่อ TPP เท่ากับ 3:1, 4:1 และ 5:1 จะได้อนุภาคที่มีประจุที่ผิวอนุภาคเป็นบวก และมีขนาดใหญ่ขึ้น คือ ขนาดเล็ก (249.67? 29.6 nm) ตามลำดับ แต่การกักเก็บและการบรรจุแอนติเจนของไคโตแซนนาโนพาร์ทิเคิลมีค่าลดลง คือ ร้อยละของการกักเก็บแอนติเจน เท่ากับ 76.49?4.72, 68.52?6.01 และ 66.77?7.95 ตามลำดับ และร้อยละของการบรรจุแอนติเจน มีค่าเท่ากับ 31.62?1.52, 27.61?1.68 และ 27.03?1.27 ตามลำดับ การปลดปล่อยแอนติเจนจากไคโตแซนนาโนพาร์ทิเคิลมีลักษณะคล้ายคลึงกัน คือ ปลดปล่อยแอนติเจนได้ดีที่ pH 4.5 โดยมีค่าร้อยละของการปลดปล่อยแอนติเจนในวันที่ 2 เท่ากับ 86.62?1.52, 85.20?1.44 และ 83.02?1.36 ตามลำดับ ส่วนการปลดปล่อยแอนติเจนที่ pH 6.8 และ pH 7.4 มีค่าลดลง เมื่อเก็บไคโตแซนนาโนพาร์ทิเคิลในรูปผงแห้งไว้ที่อุณหภูมิที่ 4 องศาเซลเซียส นาน 3 เดือน พบว่าทั้งสามขนาดมีความคงตัวทางกายภาพ และแอนติเจนที่กักเก็บไม่เสียสภาพ ผลการศึกษาฤทธิ์กระตุ้นภูมิคุ้มกันของไคโตแซนนาโนพาร์ทิเคิลที่กักเก็บโอวัลบูมิน เมื่อเทียบกับสารละลายโอวัลบูมิน พบว่า ไคโตแซนนาโนพาร์ทิเคิลทั้งสามขนาดสามารถเสริมฤทธิ์กระตุ้นภูมิคุ้มกันแบบ HIR ได้ดีกว่าสารละลายโอวัลบูมิน โดยประสิทธิภาพในการกระตุ้นภูมิคุ้มกันของไคโตแซนนาโนพาร์ทิเคิลไม่แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ แต่พบแนวโน้มของระดับ sIgA ในน้ำลาย สารคัดหลั่งจากเยื่อบุโพรงจมูก และเยื่อบุช่องคลอดที่เพิ่มขึ้นตามขนาดอนุภาคที่ลดลง ไคโตแซนนาโนพาร์ทิเคิลสามารถเสริมฤทธิ์กระตุ้นภูมิคุ้มกันแบบ CMIR ได้ดีกว่าสารละลายโอวัลบูมินเช่นกัน โดยไคโตแซนนาโนพาร์ทิเคิลขนาดเล็ก และขนาดกลาง สามารถกระตุ้นการหลั่ง IL-4 และ IFN- ?ได้ดีกว่าขนาดใหญ่
งานวิจัยนี้สามารถสรุปได้ว่า ไคโตแซนนาโนพาร์ทิเคิลขนาดเล็ก และขนาดกลางเป็นขนาดอนุภาคที่เหมาะสมสำหรับการเตรียมเป็นระบบนำส่งวัคซีนทางจมูกมากกว่าอนุภาคขนาดใหญ่เนื่องจากมีคุณสมบัติทางกายภาพที่ดี มีประจุที่ผิวอนุภาคเป็นบวกสามารถกักเก็บแอนติเจนได้สูง มีการปลดปล่อยแอนติเจนได้ดีที่ pH 4.5 แอนติเจนที่กักเก็บไม่เสียสภาพ ระบบนำส่งมีความคงตัวทางกายภาพและสามารถกระตุ้นภูมิคุ้มกันแบบ HIR ทั้ง mucosal immune response และ systemic immune response และสามารถกระตุ้นภูมิคุ้มกันแบบ CMIR ได้ดีอีกด้วย