健康なマウスの髄腔内注射後の中枢神経系におけるナノ粒子の運命

脳脊髄液（CSF）は脳脳室で生成され、脳と脊髄のくも膜下空間（SAS）内で循環し、実質の間質性液と交換します。CSFが中枢神経系全体（CNS）にアクセスすると、薬物送達に魅力的な媒体になります。しかし、一部は限られた分布と迅速なクリアランスのために、診断内（IT）治療法はほとんど診療所に到達していません。循環の長期にわたるナノ粒子（NP）キャリアの成功と全身投与された薬剤の送達の改善を考えると、CNS内の注入NPの分布を評価しようとしました。健康なマウスの水槽マグナに蛍光の100 nmペギル化NPを投与し、脳と脊髄に沿ってその分布を研究しました。私たちのデータは、NPが、神経軸全体に沿ってSASを介して迅速に分布して、解剖学的に定義された送達パターンを備えていることを示しています。NPは3週間以上レプトメニング内で十分に保持され、腹部表面の好みとCNS実質への浸透が最小限に抑えられました。NPのクリアランスは、細い粘膜にcribriformなプレートを越えて発生し、脊柱を出る神経根でNPのごく一部が局在していました。10 µmの大きな粒子もSASを移動することができましたが、広範囲にわたる分布としては達成できませんでした。これらの研究は、NPが神経軸に沿った広範な送達を達成する能力を示し、ナノメディシンのサクラクノイド空間への送達のための潜在的に重要な投与経路としてのIT投与を強調しています。

Cerebrospinal fluid (CSF) is produced in the cerebral ventricles and circulates within the subarachnoid space (SAS) of the brain and spinal cord, where it exchanges with interstitial fluid of the parenchyma. The access of CSF to the entire central nervous system (CNS) makes it an attractive medium for drug delivery. However, few intrathecal (IT) therapies have reached the clinic due, in part, to limited distribution and rapid clearance. Given the success of nanoparticle (NP) carriers in prolonging circulation and improving delivery of systemically administered agents, we sought to evaluate the distribution of IT injected NPs within the CNS. We administered fluorescent, 100 nm PEGylated-NPs into the cisterna magna of healthy mice and studied their distribution along the brain and spinal cord. Our data demonstrate that NPs are capable of distributing rapidly through the SAS along the entire neuraxis with reproducible, anatomically defined patterns of delivery. NPs were well retained within the leptomeninges for over 3 weeks, showing preference for ventral surfaces and minimal penetration into the CNS parenchyma. Clearance of NPs occurred across the cribriform plate into the nasal mucosa, with a small fraction of NPs localizing with nerve roots exiting the spinal column. Larger 10 µm particles were also capable of moving through the SAS but did not achieve as widespread distribution. These studies demonstrate the ability of NPs to achieve widespread delivery along the neuraxis and highlight IT administration as a potentially significant route of administration for delivery of nanomedicine to the subarachnoid space.