Transport Egenskaber Ibuprofen indkapslet i Cyclodextrin Nanosponge Hydrogeler: En Proton HR-MAS NMR spektroskopi Study

Summary

Motion regimer af ibuprofen indkapslet i p-cyclodextrin nanosponges polymer netværk undersøges ved hjælp af pulserende-field-gradient spin-ekko (PGSE) NMR-teknik. Syntese, oprensning, lægemiddelfyldning, gennemførelse af NMR-pulssekvens og dataanalyse at arbejde ud middelværdien på forskydningen af ​​lægemidlet på flere observationstidspunkter er beskrevet i detaljer.

Abstract

Den kemiske tværbinding af β-cyclodextrin (β-CD) med ethylendiamintetraeddikesyre dianhydrid (EDTA) førte til forgrenede polymerer benævnt cyclodextrin nanosponges (CDNSEDTA). To forskellige fremstillinger er beskrevet med 1: 4 og 1: 8 CD-EDTA molære forhold. De tilsvarende tværbundne polymerer blev bragt i kontakt med 0,27 M vandig opløsning af ibuprofen-natriumsalt (IP), der fører til homogene, farveløse, narkotika indlæst hydrogeler.

Systemerne blev præget af høj opløsning magisk vinkel spinning (HR-MAS) NMR-spektroskopi. Pulseret feltgradient spin-ekko (PGSE) NMR-spektroskopi blev anvendt til at bestemme den gennemsnitlige på forskydningen (MSD) af IP inde i polymergel på forskellige observationstidspunkter t _d. Dataene blev yderligere behandlet for at studere den tid afhængighed af MSD: MSD = f (t _d). Den foreslåede metode er nyttigt at karakterisere de forskellige diffusions regimer, der,i princippet kan det opløste stof opleve inde i hydrogelen, nemlig normal eller anomal diffusion. Den fulde protokoller, herunder polymer forberedelse og rensning, opnåelse af narkotika-loaded hydrogeler, forberedelse NMR prøve, måling af MSD ved HR-MAS NMR-spektroskopi og den endelige databehandling for at opnå den tid afhængighed af MSD er her rapporteret og diskuteret . De præsenterede eksperimenter repræsenterer et paradigmatisk tilfælde, og dataene er diskuteret i form af innovativ tilgang til karakterisering af transport- egenskaber en indkapslet gæst i en polymer væld af potentiel anvendelse til levering lægemiddel.

Introduction

Der er en stigende interesse i design og formulering af polymere systemer, der kan indeslutte, via ikke-kovalente interaktioner, små molekyler med potentiel biokemisk aktivitet. Sådanne materialer forventes at finde anvendelse i forbindelse med transport af det aktive princip til selektiv mål- og slip ved indvirkning af eksterne stimuli, såsom pH-variationer, temperatur, etc. I denne forbindelse hydrogeler viste sig at være alsidige og kraftfulde materialer til nanomedicin i betragtning af kontrolleret frigivelse af lægemidler ^1. Dannelsen af ​​polymere hydrogeler kan opnås ved at forbinde de makromolekylære kæder af i) fysiske, ikke-kovalente interaktioner, såsom hydrogenbindinger, ii) covalent tværbinding af kæderne, der fører til et tredimensionalt netværk i stand til at kvælde i nærvær af en vandig opløsning eller iii) en kombination af de to nævnte metoder ^2-4.

En særligt alsidig klasse af tre-dimekan opnås nsional, kvældbare polymerer til indkapsling af organiske og uorganiske arter ud fra naturlige β-cyclodextrin (β-CD) via kondensation med egnede, aktiverede derivater af en tetracarboxylsyre ^5-8 giver anledning til cyclodextrin nanosponges (CDNs). Syntesen, karakterisering og anvendelse af CDNs er en konsolideret forskning tema i vores gruppe. De sidste par års resultater viser, at CDNs vise spændende egenskaber af hævelse, absorption / inddragelse af kemikalier, og frigivelse af små narkotika molekyler, med anvendelser i kontrolleret frigivelse af aktive farmaceutiske ingredienser ^{9 - 11} og miljøkemi ^12-14.

På baggrund af disse lokaler, til to vigtige spørgsmål skal behandles, vedrører effektiv læsning af det aktive stof i den polymere gel og en bedre forståelse af opløste stoffer mobilitet i gelmatricer ¹⁵ 16,17. Pulserende felt-gradient spin-ekko (PGSE) NMR-spektroskopi er en veletableret strukturel metode almindeligt anvendt til at studere den translationelle diffusionen af små molekyler i opløsningsmidler ¹⁸ eller den selvstændige diffusion af rene væsker. Den seneste udvikling i høj opløsning magisk vinkel spinning (HR-MAS) NMR-teknologi har gjort det muligt at indsamle høj opløsning NMR-data af mobile molekyler i heterogene suspensioner ^19, geler og kvældende polymerer ^20,21. Faktisk forsøgsopstillingen kombinere HR-MAS NMR-spektroskopi og PGSE puls sekvens giver en enestående mulighed for at observere de opløste molekyler i værtens molekylære miljø. kan således opnås vigtige data om transportegenskaber det indesluttede lægemiddelmolekylet i en gelmatrix. eksperimentelle data af høj kvalitet kan således være obtaiNed giver en mere rationel udformning af nanostrukturerede vært-gæst-systemer.

I det foreliggende arbejde beskriver vi de detaljerede protokoller for de følgende trin: i) syntese og rensning af to forskellige formulering af CDNs tværbundet med EDTA polymerer (Figur 1), kaldet CDNSEDTA, og præget af forskellige CD / cross linker molær forholdet: 1: 4 (CDNSEDTA 1: 4) og 1: 8 (CDNSEDTA 1: 8); ii) udarbejdelse af narkotikarelaterede lastet hydrogeler for både CDNSEDTA 1: 4 og CDNSEDTA 1: 8. I dette trin anvendte vi som model lægemiddelmolekylet, den populære non-steroidt antiinflammatorisk ibuprofen natriumsalt (IP); iii) den grundige undersøgelse af transport- egenskaber IP i CDNSEDTA hydrogeler via PGSE-HRMAS NMR spektroskopi. Den metode, vi foreslår her, er baseret på måling af middelværdien på forskydningen (MSD) af det indkapslede medikament i hydrogelen efterfulgt af analyse af tidsafhængigheden af ​​MSD.

Vi wish at understrege, at den metode ovenfor skitserede - som er fokuseret på det tidspunkt, afhængighed af lægemidlets MDS i matricen - giver et bredere spektrum af oplysninger i forhold til den konsoliderede metode baseret på bestemmelse af stoffets diffusion kun koefficient. Vi har for nylig vist, ^21, at denne fremgangsmåde tilladt for diskrimination af normale og unormale diffusion regimer opleves af IP begrænset i CDNs hydrogeler.

Vi tror derfor, at trin-for-trin beskrivelse af polymer syntese / rensning, dannelsen af ​​narkotika-loaded hydrogeler, HR-MAS NMR-karakterisering og databehandling af MDS-data, er en kraftfuld værktøjskasse til forskere er interesserede i at karakterisere nanostrukturerede systemer til indespærring og frigivelse af små molekyler.

Protocol

1. Syntese af CDNSEDTA Polymers

1. Dry β-cyclodextrin (β-CD) i ovn ved 80 ° C i 4 timer før anvendelse. Tørre 500 ml dimethylsulfoxid (DMSO) og 100 ml triethylamin _(Et3N) over molekylsigter (4 A) for 24 timer, før du bruger dem i protokollen.
2. Indføre 25 ml DMSO i en 50 ml enhalset rundbundet kolbe. Under magnetisk omrøring, tilsættes 5,675 g β-CD (5 mmol). For at reducere dannelsen af ​​klumper, tilsæt β-CD pulver i små portioner til DMSO.
3. Efter omkring 30 min, tilsæt 6 ml _Et3N til den homogene opløsning ved hjælp af en 10 ml gradueret pipette. Hold blandingen under omrøring i 15 minutter ved stuetemperatur. Dyk kolben i et vandbad ved stuetemperatur.
   BEMÆRK: Reaktionen mellem β-CD og EDTA er exoterm. Derfor kolben kaste sig vandbadet begunstiger varmevekslingen undgå overophedning af reaktionsblandingen.
4. Tilføj 5,124 g (20 mmol, udarbejdelse af CDNSEDTEn 1: 4) eller 10,248 g (40 mmol, fremstilling af CDNSEDTA 1: 8) af EDTA-dianhydrid under intens omrøring.
5. Efter 3 timer fjernes det faste materiale (CDNSEDTA 1: 4 eller CDNSEDTA 1: 8) fra kolben under anvendelse af en spatel og knuse den groft med en morter og støder.
6. Vask det faste materiale på filterpapir med acetone ved stuetemperatur (100 ml x 5 gange), med HCI 0,1 M (200 ml x 5 gange), og deioniseret vand (200 ml x 3 gange).
7. Endelig tør hele det faste materiale i luft ved stuetemperatur i 48 timer, knuse den fint ind i en morter og støder og derefter holde det under vakuum (<15 mbar) i 2 timer ved 45 ° C.

Figur 1:. Skematisk afbildning af CDNSEDTA Polymers Skematisk syntesevej. Venstre: molekylstruktur af monomeren β-cyclodextrin (β-CD) og tværbindingsmiddel EDTA-dianhydrid. På pilen de overordnede reaktionsbetingelser. Højre:. Skitse af tværbundet polymer Klik her for at se en større version af dette tal.

2. HR-MAS NMR-målinger

1. HR-MAS NMR Sample Preparation
   1. Forbered en løsning 0,27 M af ibuprofen natriumsalt (IP) i deutereret vand (99,8%).
   2. Der tilsættes 20 mg CDNSEDTA 1: 4 og 2 mg vandfrit natriumcarbonat (Na ₂ CO ₃₎ til 150 pi af opløsningen fremstillet ved punktet 2.1.1) i en 2 ml hætteglas. Bland indholdet af hætteglasset med en lille spatel for at homogenisere den. Vent 2 timer, før du bruger gel dannet med denne procedure. Gentag dette punkt for CDNSEDTA 1: 8 polymer.
   3. Sæt gel i en 5mm NMR rotor egnet til HR-MAS NMR eksperimenter ved hjælp af en lille spatel. Den totale mængde af gel til brug, afhænger af det indre volumen af ​​rotoren (12 pi anbefales).
2. HR-MAS ^1H NMR eksperimenter
   1. Indstil følgende instrumentale parametre: rotor spinning hastighed på 4 KHz på MAS pneumatiske styreenhed, prøve temperatur på 305 K i variablen enhed temperatur.
   2. Erhverve ^1H HR-MAS-NMR-spektre af ibuprofen i CDNSEDTA (1: 4) og CDNSEDTA (1: 8) polymersystemer under anvendelse af en konventionel én puls sekvens på proton resonans.
      1. Opret en ny datasæt. Klik på fanebladet "AcquPars". Vælg PULPROG: zg.
      2. Vælg antallet af scanninger (NS = 4) og tidsforsinkelsen mellem dem (D1 = 5 sek) .Indstil den spektrale bredde (SW = 8 ppm), tidsdomænet (TD = 16K) og modtageren gevinst (RG = 32 ).
      3. Skriv "zg" på konsollen og der vil være en fri induktion henfald (FID) på skærmen. For at behandle data klik på fanen "ProcPars". Indstil den spektrale størrelse (SI = 32K), en eksponentiel multiplikation vinduesfunktion (WDW = EM) og linjeudvidelse (LB = 1).Skriv "ft" at udføre Fourier transformation. Fase spektret ved hjælp af fanen fase på skærmen. Opnå en høj opløsning godt opløst spektrum.

Figur 2: Bipolar Pulse Pairs Longitudinal Hvirvelstrøm Delay (BPPLED) Pulse Sequence Skematisk fremstilling af pulsen sekvens bruges til at udføre PFGSE eksperimenter.. Fasen cyklus for de 90 ° impulser er: P1: (0) _16, P2: (0022) _4, P3: (0) ₄ (2) ₄ (1) ₄ (3) _4, P4: (0202 2020 1313 3131 ), P5: (0) ₄ (2) ₄ (1) ₄ (3) _4. De 180 ° Impulserne + X. (modificeret fra ref.18) Klik her for at se en større version af dette tal.

3. HR-MAS ¹ BEMÆRK: udføres De PGSE eksperimenter ved hjælp af BPPLED puls sekvens ¹⁸ rapporteret i figur 2. Dette er en pseudo todimensional eksperiment med en gradient rampe stigende lineært fra 2% til 100% i den indirekte dimension. Signalintensiteten dæmpes afhængigt diffusionstiden Δ og gradienten puls δ. Optimering af disse parametre er nødvendig, før kører ordentligt en PGSE eksperiment. Optimeringen gøres ved at køre et par 1D målinger, hvor Δ holdes konstant, mens δ varieres.
   1. Parametre Optimering
      1. Opret et nyt datasæt - eksperiment nummer 1. Klik på fanen "AcquPars". Vælg PULPROG: ledbpgp2s1d 1D puls sekvens for diffusion optimering.
      2. Vælg antallet af scanninger (NS = 16) og tidsforsinkelsen mellem dem (D1 = 10 sek). Indstil den spektrale bredde (SW = 8 ppm), than tidsdomænet (TD = 16K) og modtageren (RG = 32).
      3. Set Δ (D20 i sekvensen) lig med en konstant værdi og δ (P30) til en forsøgsperiode værdi. Start værdi Δ = 50 ms, δ = 3 ms (maksimalt tilladte værdi for instrumenter høj opløsning).
      4. Aflæs værdien af spektral frekvens (SFO1) fra ^1H eksperiment og bruge nu denne værdi. Indstil gradient styrke GPZ6 til 2%. Gentag trin 2.2.2.3. Brug dette spektrum som reference for optimering.
      5. I samme datasæt skabe eksperimentet nummer 2. Overhold alle de eksperimentelle parametre. Øge gradientstyrke GPZ6 til 95%. Gentag trin 2.2.2.3. Sammenlign dette spektrum med referencespektret via display ikonet dobbelte og observere ændringen i signalintensitet.
         BEMÆRK: Et godt svækket frekvenser bør have omkring 5% resterende signal intensitet i forhold til henvisningen spektrum. Hvis signalet intensitet er tabt, reducere værdien af ​​δ og restærte 2.3.1 procedure strækningen fra punkt 2.3.1.3, indtil den rigtige værdi for δ er fundet.
      6. Gentag parametre optimering procedure i afsnit 2.3.1 for alle de fem Δ værdier.
         BEMÆRK: Vælg fem værdi for Δ = 50, 80, 110, 140 og 170 msek og optimeret den tilsvarende δ til 3, 2,7, 2,4, 2,1, 1,8 msek (for IP i CDNSEDTA 1: 8) og at A til 2,7, 2,4 , 2, 1,7, 1,4 (for IP i i CDNSEDTA 1: 4).
   2. Erhvervelse af 2D Diffusion datasæt
      1. I de samme datasæt skabe eksperimentet nummer 3, vil alle 1D eksperimentelle parametre indlæses. Skriv "eda". Vælg PULPROG: ledbpgp2s 2D puls sekvens og ændre parmode til 2D.
      2. Set FnMODE = QF. Indstil tidsdomænet TD i F2 dimension svarende til 32, antallet af gradient trin. Alle de andre parametre er indstillet korrekt. Skriv "Dosy" og gradienten rampen vil blive genereret og lagret i en fil. Den stkunst og endelige værdier af rampen (2 - 95) er givet som inputparametre. Købet er nu i gang.
4. Databehandling
   1. Skriv "XF2" at udføre Fourier transformation i F2 dimension. Skriv "abs2" for at udføre baseline korrektion i F2 dimension. Skriv "setdiffparm" at minde om de eksperimentelle parametre (A, δ, og gradient liste) til næste procestrin.
   2. Klik på "T1 / T2 afslapning modulet" i fanen analyse og definere toppene til montering ved hjælp af den første spektrum af 2D eksperimentet. Definer peak intervaller og udføre montering. opnås De signalintensiteter på hvert anvendt gradient trin.
      BEMÆRK: signalintensiteter I (q, t _d), for hver Δ-værdi, afhænger af de eksperimentelle variabler anvendt puls indleveret gradient (g), tid variabel (δ), magnetogyric ratio (γ) q = (γgδ) ifølge following ligning:
      
      med den molekylære MSD = ^Z2.
   3. Eksportere signalintensiteter i et regneark og udføre en lineær tilpasning af dataene til at få værdien af z ² for hver observeret diffusion tidspunkt t _d.
      BEMÆRK: MSD værdi er relateret til observationstiden t _d ifølge:
   4. Udfør log-log plot af ^Z2 versus t _d for hver forsøgsgruppe t _d værdi. Eksponenten α værdi er hældningen af ​​den lineære regression. kan findes en mere udtømmende diskussion af de fysiske aspekter af ligningerne ovenfor angivne i ref. 21 og i referencerne deri.
      BEMÆRK: Afhængigt af værdien af ​​eksponent α, er udbredelsen regime defineret som: i) isotropisk ubegrænset diffusion for α = 1, ii) unormal subdiffusive ordning for 0 <α <1, iii) unormal superdiffusive ordning for α> 1.

Representative Results

Vi anvendte først denne metode til IP lægemiddelmolekylet opløst i vand løsning for at kontrollere levedygtigheden af ​​denne tilgang. En fuldstændig beskrivelse af de repræsentative resultater kan findes i ref. 21. I stedet vil vi fokusere her på de metodiske aspekter og nødder-og-bolte tilgang til dataindsamling og dataanalyse. Figur 3 viser, på en semi-logaritmisk skala, den normaliserede eksperimentelle signal henfalder I (q, t _d) / i (0, t _d) som en funktion af q ² (i henhold til afsnit 2.4). I tabel 1 rapporteres de observerede MSD værdier for hver diffusion gang Δ. Den log-log plot af z ² versus t _d (figur 3) giver en linje med ^R2 = 0,999 (ifølge afsnit 2.4). En skalering eksponent α = 1 opnås for IP opløst i _{D2O-opløsning,} hvilket indikerer en Gauss bevægelse i den flydende opløsningved 0,27 M koncentration. Kun i dette tilfælde den selv-diffusionskoefficienten kan følgelig beregnet som D = 4,1 * 10 ^-10 m ² sek ^{- 1} og er uafhængig af observationstiden Δ.

Tabel 1:. Eksperimentelle MSD og A Værdier MSD (m ²⁾ målt på flere o (ms) for IP i _{D2O-opløsning,} IP i CDNs (1: 4) og IP i CDNs (1: 8) hydrogeler. (Modificeret fra ref. 21).

Figur 3:.. Plot af NMR-Signal Decay og MSD Time Afhængighed a) Normalized NMR-signal henfald I (q, t _d) som funktion af q ² for IP i _D2O løsning b) log-log plot af MSD vs diffusion tidspunkt t _d forIP i _{D2O-opløsning.} (modificeret fra ref. 21) Klik her for at se en større version af dette tal.

Den eksperimentelle procedure er blevet anvendt til at undersøge udbredelsen bevægelse af IP lægemiddelmolekyle indkapslet i CDNSEDTA 1: 4 og CDNSEDTA 1:. 8 hydrogeler Figur 4 viser den normaliserede eksperimentelle signal henfalder I (q, t _d) / I (0, t _d ) som funktion af ^q2. Brug den lineære del af forfald for den lineære pasform og derefter beregne MSD værdier for CDNs 1: 4 og CDNs 1: 8 prøver (tabel 1) fra hældningen af den lineære fit. Den log-log plot af MSD versus t _d (figur 5) giver en lineær korrelation med ^R2 = 0,981 for IP i CDNSEDTA (1: 4) og en skalering eksponent α = 0,64 indikerer en sub-diffusiv bevægelse af dr UG i den polymere gel. Under anvendelse af en lignende fremgangsmåde, forslaget ordning for IP i CDNSEDTA (1: 8) polymer blev bestemt. Den lineær tilpasning af dataene gav et skalering eksponent α = 1,06 med ^R2 = 0,972. Det polymere netværk pålægger en lidt superdiffusive bevægelse til den lille lægemiddelmolekyle. den foreslåede metode giver således adgang til α eksponent af ligningen anført i punkt 2.4.5 ved en to-trins behandling af data. Den α værdi er en deskriptor for den diffusive regime observeret for den givne matrix og gæstmolekyle.

Figur 4: Plot af NMR Signal Decay Normalized NMR signal henfald I (q, t _d) som funktion af q ² for IP i CDNSEDTA 1:. 4 (a) og CDNSEDTA 1: 8 (b). (Modificeret fra ref. 21)lank "> Klik her for at se en større version af dette tal.

Figur 5:. Tidsafhængighed af MDS log-log plot af MSD vs diffusion tid t _d for IP indkapslet i CDNSEDTA 1: 4 (a) og CDNSEDTA 1: 8 (b). (modificeret fra ref. 21) Klik her for at se en større version af dette tal.

Discussion

Vi præsenterer en eksperimentel metode til at bestemme udbredelsen regime en lille lægemiddelmolekyle indkapslet inde to repræsentative formuleringer af CDNSEDTA hydrogeler. HR-MAS PGSE NMR muliggør bestemmelse af den gennemsnitlige på forskydningen af ​​små molekyler i en given diffusion tid (i området fra nogle få millisekunder op til sekund), derefter overvågning afstande i de mikrometer skalaer. I den observerede interval (50 - 170 ms) observeres kun én type af bevægelse for hver undersøgte system. Det skal dog understreges, at for længere observation gange kan observeres overgangen mellem forskellige diffusions regimer ^22. Således er resultaterne rapporteret her henvist til tidsplan dikteret af hardware til rådighed for forsøgene og med instrumentering til vores rådighed.

For hvert trin i dette arbejde - polymer syntese, hydrogel lastning, HR-MAS NMR indsamling og behandling af data, vi liste her tre hovedproblemer end den tilsvarende opløsning.

Oprensning
Oprensningen af de materialer ifølge fremgangsmåden angivet i punkt 1.6 tillader eliminering af DMSO, _Et3N og uomsat EDTA vinder indeholdt i reaktionsproduktet. Især vask med 0,1 M HCI vandig opløsning fører til fuldstændig fjernelse af _Et3N Vask materialerne med kun acetone er ikke effektiv til dette formål. Faktisk _Et3N er delvis til stede som _Et3NH ⁺ ved slutningen af reaktionen med modionerne COO- leveres af det tværbundne EDTA.

NMR prøveforberedelse
Rotoren påfyldning er det kritiske skridt for prøveforberedelse (se 2.1.3). skal undgås tilstedeværelse af luftbobler. Hvis boblerne er til stede, er en forkert spinding generelt opdaget (f.eks maksimal spinning sats ikke nået, er spinning ikke starte overhovedet, ikke uniform spinning sats). I tilfælde af ikke-ensartet spinding eller manglende starte med at dreje rotoren, udtrække prøven og gentag rotoren påfyldning mere omhyggeligt.

NMR Dataanalyse
I punkt 2.4.2 er det beskrevet, hvordan du får MSD værdier fra intensitet henfaldskurver. Meget ofte de eksperimentelle punkter synes ikke at følge en helt lineær tendens vs ^q2. I så fald kun bruge den lineære del af datasættet og køre den lineære regression.

De opnåede resultater kan opsummeres som følger:
_{D2O-opløsning}
I dette enkle tilfælde, MSD viser lineær afhængighed af diffusionstiden Δ og undersøgelsesperioden molekylet underkastes ubegrænset diffusion i opløsning. Denne sag er generelt omtalt som "normal" diffusion. Den selv-diffusionskoefficient kan direkte estimeret ud fra en enkelt måling på enhver observation time t _d. I en generel fremgangsmåde kan måling af diffusivitet i isotrop, molekylær opløsningsmiddel tages som reference for at undersøge indflydelsen af ​​stilladset på transportegenskaber af det indkapslede gæst.

CDNSEDTA 1: 4 polymer
Indeslutning af IP i den polymere hydrogel påvirker lægemidlet transportegenskaber i forhold til den vandige opløsning. En subdiffusive bevægelse med α = 0,64 detekteres. Den translatoriske bevægelse af lægemiddelmolekylerne hæmmes af tilstedeværelsen af ​​nanopores af forskellig størrelse opstod under tværbindingsprocessen.

CDNSEDTA (1: 8) polymer
I dette tilfælde det uventede værdi α = 1,06 bestemmes, hvilket således indikerer en lidt superdiffusive bevægelse regime. Følgelig er en acceleration virkning på partiklerne MSD observeret (Tabel 1). Denne virkning kan tilskrives den negative elektriske potentiale af den polymere backbone genereret af carboxylgrupperne negativt ladede i nogle dele af CDNs polymer. Den elektrostatiske vekselvirkning med de negativt ladede IP molekyler giver den drivende kraft for den superdiffusive del af bevægelsen.

Den her beskrevne tilvejebragt information om diffusionsbetingelser opleves af lægemidlet i forskellige molekylære miljø svarende til de to hydrogeler metodologi formulering gennem værdien af ​​α eksponent diskuteret ovenfor. Denne fremgangsmåde har generel anvendelighed og kan trygt foreslået som undersøger redskab for transport- egenskaber af det indkapslede lægemiddel, med interessante nedfald for design af systemer drug delivery-styret frigivelse. Imidlertid bør det holdes for øje, at resultaterne præsenteret her lider hardware begrænsning af anvendte instrumentering.

Derudover kunne nogle begrænsende faktorer for den generelle anvendelighed af metoden være hypothesized: fremstilling af lægemiddel fyldte geler med lipofile og / eller ikke-ladede lægemidler, muligheden for stærk adhæsion af lægemidlet til polymerskelettet, hvilket fører til uløste NMR-signaler og vanskelighed ved pH-kontrol. Endelig skal det nævnes, at diffusion NMR-data span ms tidsplan, mens den klassiske i forsøg vitro drug release stole på meget længere tid-vinduer. Dette er et åbent punkt genstand for forskning og debat. Som et muligt bidrag til at løse dette problem, har vi for nylig undersøgt diffusion data for en model lægemiddel i bibliotek af kulhydrat-baserede hydrogeler og afledte en matematisk model forbinder målingerne på molekylært niveau med de kinetiske data ^23. Større samlinger af diffusion data og bredere biblioteker af stilladser er under efterforskning for at forfine og validere modellen.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
HR-MAS probe	BRUKER	N/A	Probe for NMR measurements on semi-solid samples
NMR Spectrometer	BRUKER	DRX 500	FT NMR spectrometer for liquid ans semi-solis state
β-cyclodextrin (β-CD)	Alfa-Aesar	J63161	Reagent
Ethylenediaminetetracetic (EDTA) dianhydride	Sigma-Aldrich	332046	Reagent
Dimethylsulfoxide (DMSO)	Alfa-Aesar	D0798	Solvent
Triethylamine	Sigma-Aldrich	471283	Base (reagent)
Ibuprofen (IP) sadium salt	Sigma-Aldrich	I1892	Antinflammatory drug
Excel 2010	Microsoft	N/A	speadsheet for data analysis
Origin 8 SR0	OriginLab Co.		speadsheet for data analysis