, Volume 44, Issue 6, pp 1287-1299

Methotrexate interaction with a lipid membrane model of DPPC

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Abstract

Dipalmitoylphosphatidylcholine (DPPC) liposomes were employed as membrane models for the investigation of the interaction occurring between methotrexate (MTX) and bilayer lipid matrix. Liposomes were obtained by hydrating a lipid film with 50 mM Tris buffer (pH 7.4). The differential scanning calorimetry (DSC) evaluation of the thermotropic parameters associated with the phase transitions of DPPC liposomes gave useful information about the kind of drug-membrane interaction. The results showed an electrostatic interaction taking place with the negatively charged molecules of MTX and the phosphorylcholine head groups, constituting the outer part of DPPC bilayers. No interaction with the hydrophobic phospholipid bilayer domains was detected, revealing a poor capability of MTX to cross through lipid membranes to reach the interior compartment of a lipid bounded structure. These findings correlate well within vitro biological experiments on MTX cell susceptibility.

Zusammenfassung

Dipalmitoylphosphatidylcholin (DPPC) Liposome wurden als Membranmodelle zur Untersuchung der Wechselwirkung zwischen Methotrexat (MTX) und doppelschichtigen Lipidmatrizen angewendet. Die Liposome erhielt man durch Hydratation eines Lipidfilmes mit 50 mM Tris-Puffer (pH 7.4). Die DSC-Auswertung der mit der Phasenumwandlung der DPPC-Liposome zusammenhängenden thermotropischen Parameter lieferte nützliche Informationen über die Art der Wechselwirkung zwischen Droge und Membran. Die Ergebnisse zeigten eine elektrostatische Wechselwirkung zwischen negativ geladenen Molekülen von MTX und den Phosphorylcholin-Endgruppen, die den äußeren Teil der DPPC-Doppelschichten bilden. Eine Wechselwirkung mit den hydrophoben Phospholipid-Doppelschichtregionen konnte nicht beobachtet werden, was auf eine geringe Fähigkeit von MTX zur Durchdringung der Lipidmembranen hinweist. Diese Resultate stehe in guter Übereinstimmung mit biologischenin vitro Versuchen zur MTX-Zellsuszeptibilität.