Siklodekstrin Nanosponge Hidrojeller İbuprofen Encapsulated Ulaştırma Özellikleri: Bir Proton HR-MAS NMR Spektroskopisi Çalışması
Summary
β-siklodekstrin nanosponges polimer ağı kapsüllü ibuprofen hareket rejimleri pulsed-field-gradyan spin-eko (PGSE) NMR tekniği kullanılarak incelenmiştir. Sentezi, saflaştırılması, ilaç yükü çok gözlem bazen ilacın ortalama kare değiştirmesini çalışmak NMR darbe dizisi ve veri analizi uygulaması detaylı bir şekilde tarif edilmiştir.
Abstract
etilendiamintetraasetik dianhidrid (EDTA) ile β-siklodekstrin (β-CD) kimyasal çapraz bağlanma siklodekstrin nanosponges (CDNSEDTA) şu şekilde de ifade dallanmış polimerlere yol açtı. 4 ve 1: 8, CD-EDTA mol oranları iki farklı preparatlar 1 tarif edilecektir. karşılık gelen çapraz-bağlanmış polimerler, homojen, renksiz, ilaç yüklü hidrojellerin ibuprofenin sodyum tuzu (IP) gelen 0.27 M sulu çözelti ile temas ettirildi.
Sistemler (HR-MAS) NMR spektroskopisi eğirme yüksek çözünürlüklü Magic Angle ile karakterize edilmiştir. Darbeli alan gradyan spin eko (PGSE) NMR spektroskopisi d t farklı gözlem zamanlarda polimerik jel içinde IP ortalama kare deplasman (MSD) belirlemek için kullanılmıştır. MSD = f (t d): veriler ayrıca MSD zaman bağımlılığını araştırmak için işlendi. Önerilen yöntem, farklı difüzyon rejimleri karakterize etmek yararlıdırPrensip olarak, çözünen hidrojel, yani normal veya anormal difüzyon içinde yaşayabilirsiniz. Polimer hazırlama ve arıtma, ilaç yüklü hidrojeller elde edilmesi, NMR, örnek hazırlama, sıcak-MAS NMR spektroskopisi ile MSD ölçülmesi ve MSD zamana bağlı elde etmek için son veri işleme de dahil olmak üzere tam bir protokoller burada rapor ve tartışılmıştır . sunulan deneyler paradigmatik vaka temsil ve veri ilaç dağıtım için potansiyel bir uygulama polimerik konak içinde kapsüllü konuk taşınım özellikleri karakterizasyonu yenilikçi yaklaşımı açısından tartışılmıştır.
Introduction
kovalent olmayan etkileşimler, biyokimyasal olarak aktiviteye sahip küçük moleküller ile tasarım ve tutabilen polimerik sistemler oluşturulmasında artan bir ilgi vardır. Bu tür malzemeler, seçici hedef aktif maddenin taşınması uygulamalar bulabilir ve bunlar da bu bağlamda vb pH değişimleri, sıcaklık, dış uyaranların, uygulanması üzerine serbest bırakmak için beklenen, hidrojeller nanotıpta için güçlü ve çok yönlü materyalleri olduğu ortaya çıktı ilaç 1 kontrollü salımı açısından. Polimerik hidrojellerin oluşumu, hidrojen bağları, varlığında şişer mümkün üç boyutlu bir ağ gelen zincirleri ii) kovalent çapraz bağlanma i) fiziksel kovalent olmayan etkileşimlerle makro moleküler zincirler birleştirilerek elde edilebilir bir sulu çözelti ya da iii) bahsi geçen iki yöntem 2-4 bir kombinasyonu.
Üç kuruş özellikle çok yönlü sınıfsiklodekstrin nanosponges (CDNs) sebebiyet veren 8 – organik ve inorganik türlerin kapsüllenmesi için buradakilerin, şişebilen polimerler, tetrakarboksilik asit 5 uygun, aktive edilmiş türevleriyle kondansasyonu yoluyla doğal β-siklodekstrin (β-CD) başlanarak elde edilebilir. CDNs sentezi, karakterizasyonu ve uygulama Grubumuzun konsolide araştırma tema. 11 ve çevre kimyası 12 – – 14 son birkaç yıldır 'sonuçları CDNs ilaç etken maddelerin 9 kontrollü salımı uygulamalarla, şişlik, emilim / kimyasalların dahil ve küçük ilaç moleküllerinin serbest bırakılması ilginç özellikleri gösteren işaret etmektedir.
Bu bina göz önüne alındığında, iki önemli sorunları polimerik jel ve jel matrisler 15 çözünen hareketlilik geliştirilmiş bir anlayış bunlara ilişkin aktif bileşiğin etkili yükleme ele alınması </s> Yukarı. Edebiyat deneysel çalışmalar ve makromoleküler ağlarda 16,17 küçük moleküllerin difüzyon mekanizmaları ile ilgili kuramları hem de sağlar. Pulsed field-gradyan spin eko (PGSE) NMR spektroskopisi yaygın solventler 18 küçük moleküllerin öteleme difüzyon veya saf sıvıların öz difüzyon çalışması için kullanılan bir köklü yapısal bir yöntemdir. (HR-MAS) NMR eğirme teknolojisi yüksek çözünürlüklü sihirli açı son gelişmeler heterojen süspansiyonlar 19, jeller ve şişebilir polimerler 20,21 mobil moleküllerin yüksek çözünürlüklü NMR verileri toplamak için mümkün kıldı. Nitekim, HR-MAS NMR spektroskopisi ve PGSE darbe dizisi birleştirerek deney düzeneği konağın moleküler ortamda çözünen moleküllerini gözlemlemek için eşsiz bir fırsat sunuyor. jel matrisi içinde hapsedilen ilaç molekülünün taşıma özellikleri üzerinde önemli veriler bu şekilde elde edilebilir. Kaliteli deneysel veriler, böylece obtai olabilirned nanoyapılı konak-konuk sistemlerinin daha rasyonel bir tasarım sağlıyor.
Bu çalışmada aşağıdaki adımları ayrıntılı protokolleri açıklanmaktadır: i) sentezi ve CDNs iki farklı formülasyonun saflaştırma CDNSEDTA şu şekilde de ifade EDTA polimerler (Şekil 1) ile çapraz bağlanmış ve farklı bir CD / çapraz bağlayıcı molar ile karakterize oranı: 1: 4 (CDNSEDTA 1: 4) ve 1: 8 (CDNSEDTA 1: 8); ii) her iki CDNSEDTA 1 ilaç yüklü hidrojellerin hazırlanması: 4 ve CDNSEDTA 1: 8 arasındadır. Bu adımda, model, bir ilaç molekülünün popüler steroidal olmayan anti-enflamatuar ibuprofen sodyum tuzu (İP) olarak kullanılır; iii) CDNSEDTA içinde IP transport özelliklerinin ayrıntılı bir araştırma PGSE-HRMAS NMR spektroskopisi yoluyla hidrojeller. Burada teklif yöntem MSD zaman bağımlılığının analizi ile takip hidrojel içinde kapsüllü ilaç ortalama kare yer değiştirmesi (MSD) ölçümüne dayanmaktadır.
Biz wmatris içinde ilacın MDS zaman bağımlılığı odaklanmıştır – – sadece ilacın difüzyon katsayısının belirlenmesi dayalı konsolide metodolojisine göre bilginin daha geniş bir spektrum sağlar yukarıda özetlenen metodoloji vurgulamak ish. Biz son zamanlarda bu yaklaşım CDNs hidrojeller hapsedilmiş IP yaşadığı normal ve anormal difüzyon rejimlerinin ayrımcılık için izin verdiğini 21 göstermiştir.
Böylece polimer sentezi / saflaştırma, ilaç yüklü hidrojellerin oluşumu, HR-MAS NMR karakterizasyonu ve MDS veri veri işleme, adım adım açıklaması için nanoyapılı sistemleri karakterize ilgilenen bilim adamları için güçlü bir araç olduğuna inanıyoruz lohusalık ve küçük moleküllerin salınımı.
Protocol
Representative Results
Discussion
Biz CDNSEDTA hidrojellerin iki temsilci formülasyonları içinde kapsüllü küçük bir ilaç molekülünün difüzyon rejimini belirlemek için deneysel bir yöntem sunuyoruz. HR-MAS PGSE NMR (saniye kadar bir kaç milisaniye aralığında), belirli bir difüzyon sürede küçük moleküllerin ortalama kare değiştirme belirlenmesini mikrometre ölçeklerinde, daha sonra izleme mesafe sağlar. gözlenen aralığında (50-170 msn) hareket sadece bir çeşidi, çalışılan sistemi görülmektedir. Daha uzun gözlem s…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors gratefully acknowledge PRIN 2010-2011 NANOMED prot. 2010 FPTBSH and PRIN 2010-2011 PROxy prot. 2010PFLRJR_005 for funding.
Materials
| 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 |
Referenzen
- Sharpe, L. A., Daily, A. M., Horava, S. D., Peppas, N. A. Therapeutic applications of hydrogels in oral drug delivery. Expert Opin. Drug Deliv. 11, 901-915 (2014).
- Hennik, W. E., van Nostrum, C. F. Novel crosslinking methods to design hydrogels. Adv. Drug Deliv. Rev. 54, 13-36 (2002).
- Yu, L., Ding, J. D. Injectable hydrogels as unique biomedical materials. Chem. Soc. Rev. 37, 1473-1481 (2008).
- Ma, M., Kuang, Y., Gao, Y., Zhang, Y., Gao, P., Xu, B. Aromatic-Aromatic Interactions Induce the Self-Assembly of Pentapeptidic Derivatives in Water To Form Nanofibers and Supramolecular Hydrogels. J. Am. Chem. Soc. 132, 2719-2728 (2010).
- Trotta, F., Tumiatti, W. . Patent WO. , (2003).
- Trotta, F., Tumiatti, W., Cavalli, R., Zerbinati, O., Roggero, C. M., Vallero, R. Ultrasound-assisted synthesis of cyclodextrinbased nanosponges. Patent WO. , (2006).
- Trotta, F., Cavalli, R. Characterization and applications of new hyper-cross-linked cyclodextrins. Compos. Interface. 16, 39-48 (2009).
- Cavalli, R., Trotta, F., Tumiatti, W. Cyclodextrin-based nanosponges for drug delivery. J. Incl. Phenom. Macrocycl. Chem. 56, 209-213 (2006).
- Trotta, F., et al. Cyclodextrin-based nanosponges as a vehicle for antitumoral drugs. Patent WO. , (2009).
- Vyas, A., Shailendra, S., Swarnlata, S. Cyclodextrin based novel drug delivery systems. J. Incl. Phenom. Macrocycl. Chem. 62, 23-42 (2008).
- Swaminathan, S., Vavia, P. R., Trotta, F., Torne, S. Formulation of beta-cyclodextrin based nanosponges of itraconazole. J. Incl. Phenom. Macrocycl. Chem. 57, 89-94 (2007).
- Mamba, B. B., Krause, R. W., Malefetse, T. J., Gericke, G., Sithole, S. P. Cyclodextrin nanosponges in the removal of organic matter to produce water for power generation. Water SA. 34, 657-660 (2008).
- Mamba, B. B., Krause, R. W., Malefetse, T. J., Nxumalo, E. N. Monofunctionalized cyclodextrin polymers for the removal of organic pollutants from water. Environ.Chem. Lett. 5, 79-84 (2007).
- Mhlanga, S. D., Mamba, B. B., Krause, R. W., Malefetse, T. J. Removal of organic contaminants from water using nanosponge cyclodextrin polyurethanes. J. Chem. Technol. Biot. 82, 382-388 (2007).
- Lehmann, S., Seiffert, S., Richtering, W. Spatially Resolved Tracer Diffusion in Complex Responsive Hydrogels. J. Am. Chem. Soc. 134, 15963-15969 (2012).
- Ferrer, G. G., Pradas, M. M., Ribelles, J. L. G., Colomer, F. R., Castilla-Cortazar, I., Vidaurre, A. Influence of the nature of the porous confining network on the sorption, diffusion and mechanical properties of hydrogel IPNs. Eur. Polym. J. 46, 774-782 (2010).
- Santoro, M., Marchetti, P., Rossi, F., Perale, G., Castiglione, F., Mele, A., Masi, M. Smart approach to evaluate drug diffusivity in injectable agar-carbomer hydrogels for drug delivery. J. Phys. Chem B. 115, 2503-2510 (2011).
- Johnson, C. S. Diffusion ordered nuclear magnetic resonance spectroscopy: principles and applications. Prog. Nucl. Magn. Reson. Spectroscopy. 34, 203-256 (1999).
- Viel, S., Ziarelli, F., Caldarelli, S. Enhanced diffusion-edited NMR spectroscopy of mixtures using chromatographic stationary phases. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 100, 9696-9698 (2003).
- Alam, T. M., Hibbs, R. M. Characterization of heterogeneous solvent diffusion environments in anion exchange membranes. Macromolecules. 47, 1073-1084 (2014).
- Ferro, M., Castiglione, F., Punta, C., Melone, L., Panzeri, W., Rossi, B., Trotta, F., Mele, A. Anomalous diffusion of Ibuprofen in cyclodextrin nanosponges hydrogels: an HR-MAS NMR study. Beilstein J. Org. Chem. 10, 2715-2723 (2014).
- Wolf, G., Kleinpeter, E. Pulsed Field Gradient NMR Study of Anomalous Diffusion in a Lecithin-Based Microemulsion. Langmuir. 21, 6742-6752 (2005).
- Rossi, F., Castiglione, F., Ferro, M., Marchini, P., Mauri, E., Moioli, M., Mele, A., Masi, M. Drug-Polymer interactions in hydrogel-based drug-delivery systems: an experimental and theoretical study. Chem. Phys. Chem. , (2015).
