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Chemistry

ग्रीन संश्लेषण, लक्षण वर्णन, एनकैप्सुलेशन, और उपन्यास क्षार लिग्निन माइक्रो-/सबमाइक्रोन कणों की रिलीज क्षमता का मापन

Published: March 1, 2024 doi: 10.3791/66216
Automatic Translation
1, 1, 1
1Department of Pharmacology, Animal Physiology, Biochemistry and Chemistry, Faculty of Veterinary Medicine, Trakia University

Summary

हम जैव-संगत लिग्निन सूक्ष्म और सबमाइक्रोन कणों के संश्लेषण और लक्षण वर्णन के उपन्यास, सरल तरीकों का वर्णन करते हैं। ये फॉर्मूलेशन हेटरोपॉलिमर के उपयोग के लिए एक आसान दृष्टिकोण प्रदान करते हैं, साथ ही बायोमेडिसिन, फार्मास्युटिकल टेक्नोलॉजी और खाद्य उद्योग में संभावित प्रयोज्यता के साथ बहुक्रियाशील वाहक मैट्रिसेस के तर्कसंगत डिजाइन के लिए एक विकल्प प्रदान करते हैं।

Abstract

मानव, पशु चिकित्सा, दवा और खाद्य प्रौद्योगिकी में बायोपॉलिमर माइक्रो-/ नैनो-प्रौद्योगिकी की प्रयोज्यता प्रभावी वाहक प्रणालियों के रूप में बायोपॉलिमर-आधारित कणों की महान क्षमता के कारण तेजी से बढ़ रही है। अभिनव माइक्रो-/ सबमाइक्रोन योगों के डिजाइन के लिए एक बुनियादी हेटरोपॉलिमर बायोमैट्रिक्स के रूप में लिग्निन का उपयोग बढ़ी हुई जैव-अनुकूलता की उपलब्धि की अनुमति देता है और विभिन्न सक्रिय कार्यात्मक समूहों को भौतिक रासायनिक गुणों के अनुकूलन और विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए योगों की जैव-सक्रियता के अवसर प्रदान करता है। वर्तमान अध्ययन का उद्देश्य सूक्ष्म और सबमाइक्रोन आकार के साथ लिग्निन कणों के संश्लेषण के लिए एक सरल और पर्यावरण के अनुकूल पद्धति विकसित करना था; उनकी भौतिक रासायनिक, वर्णक्रमीय और संरचनात्मक विशेषताओं का मूल्यांकन करने के लिए; और जैविक रूप से सक्रिय अणुओं के एनकैप्सुलेशन के लिए उनकी क्षमता और सिम्युलेटेड गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल मीडिया में बायोफ्लेवोनोइड्स के इन विट्रो रिलीज की क्षमता की जांच करने के लिए। प्रस्तुत तरीके सस्ते और हरे सॉल्वैंट्स लागू करते हैं; आसान, सीधी, त्वरित और संवेदनशील प्रक्रियाओं में छोटे उपकरण, गैर विषैले पदार्थों और उनके लक्षण वर्णन के लिए सरल तरीकों की आवश्यकता होती है, खराब पानी में घुलनशील बायोएक्टिव यौगिकों मोरिन और क्वेरसेटिन के प्रति एनकैप्सुलेशन क्षमता का निर्धारण, और इन विट्रो रिलीज क्षमता लिग्निन मैट्रिसेस की।

Introduction

आजकल अनुकूलन योग्य आकार, भौतिक रासायनिक गुणों और बायोफंक्शनलिटी के साथ सूक्ष्म / सबमाइक्रोन वाहक के डिजाइन के लिए अग्रदूत के रूप में सेल्यूलोज, चिटोसन, कोलेजन, डेक्सट्रान, जिलेटिन, और लिग्निन जैसे बायोपॉलिमर की ओर झुकाव बढ़ गया है ऊतक इंजीनियरिंग, 3 डी बायोप्रिंटिंग, इन विट्रो में उनकी प्रयोज्यता के कारण बायोमेडिकल, फार्मास्युटिकल और खाद्य प्रौद्योगिकी उद्योगों में वृद्धि हुई है रोग मॉडलिंग प्लेटफार्मों, पैकेजिंग उद्योग, पायस की तैयारी, और दूसरों के बीच पोषक तत्व वितरण 1,2,3.

उपन्यास अध्ययन लिग्निन आधारित हाइड्रोगेल के पहलुओं के साथ-साथ सूक्ष्म और नैनो-फॉर्मूलेशन4 को खाद्य पैकेजिंग सामग्री5, ऊर्जा भंडारण6, सौंदर्य प्रसाधन7, थर्मल/लाइट स्टेबलाइजर्स, प्रबलित सामग्री, और ड्रग-कैरियर मैट्रिसेस8 के लिए उपयोग किए जाने वाले लाभप्रद वाहनों के रूप में हाइड्रोफोबिक अणुओं के वितरण के लिए, यूवी बाधाओं में सुधार 9, नैनोकंपोजिट में मजबूत एजेंटों के रूप में, और कुछ हालिया सुरक्षा मुद्दों10,11,12के कारण अकार्बनिक नैनोकणों के विकल्प के रूप में। इस प्रवृत्ति के पीछे का कारण प्राकृतिक हेटेरो बायोपॉलिमर की जैव-अनुकूलता, बायोडिग्रेडेबिलिटी और गैर-विषाक्तता है, साथ ही लिग्निन-एंटीऑक्सिडेंट क्षमता और कट्टरपंथी मैला ढोने, एंटी-प्रोलिफ़ेरेटिव और रोगाणुरोधी गतिविधियों 13,14,15,16,17की सिद्ध जैव-गतिविधियां हैं।

वैज्ञानिक साहित्य संश्लेषण के लिए विभिन्न तरीकों की रिपोर्ट करता है (स्व-विधानसभा, विरोधी विलायक वर्षा, एसिड वर्षा, और विलायक स्थानांतरण)18 और लिग्निन-आधारित माइक्रो-/नैनो-स्केल्ड योगों के लक्षण वर्णन, जिसमें टेट्राहाइड्रोफुरान (टीएचएफ), डाइमिथाइल सल्फ़ोक्साइड (डीएमएसओ), एन, एन-डाइमिथाइलफॉर्ममाइड (डीएमएफ), और एसीटोन, और जटिल, अप्रत्यक्ष और थकाऊ प्रक्रियाएं शामिल हैं जो बहुत सारे उपकरण और विषाक्त पदार्थों का उपयोग करती हैं12,19,20.

बाद के नुकसान को दूर करने के लिए, निम्नलिखित प्रोटोकॉल सस्ते और हरे सॉल्वैंट्स का उपयोग करके लिग्निन-आधारित सूक्ष्म / सबमाइक्रोन कणों के संश्लेषण के लिए उपन्यास तरीके प्रस्तुत करते हैं; आसान, सीधी, त्वरित और संवेदनशील प्रक्रियाओं में छोटे उपकरण, गैर विषैले पदार्थों और उनके लक्षण वर्णन के लिए सरल तरीकों की आवश्यकता होती है और खराब पानी में घुलनशील बायोएक्टिव यौगिकों और लिग्निन मैट्रिसेस की इन विट्रो रिलीज क्षमता के प्रति एनकैप्सुलेशन क्षमता का निर्धारण होता है। प्रस्तुत प्रयोगशाला-पैमाने पर उत्पादन विधियां ट्यून करने योग्य आकार, उच्च एनकैप्सुलेशन क्षमता, और सरल लक्षण वर्णन प्रक्रियाओं और पर्यावरण के अनुकूल रसायनों का उपयोग करके इन विट्रो रिलीज व्यवहार में टिकाऊ के साथ कार्यात्मक लिग्निन वाहक के निर्माण के लिए फायदेमंद हैं जो जैव चिकित्सा विज्ञान और खाद्य प्रौद्योगिकी के विभिन्न क्षेत्रों में आवेदन पा सकते हैं। दो फ्लेवोनोइड्स को लिग्निन कणों में समाहित लक्ष्य अणुओं के रूप में लागू किया गया था: मोरिन-माइक्रोपार्टिकल्स में, और क्वेरसेटिन-सबमाइक्रोन कणों में। दोनों फ्लेवोनोइड्स की संरचनाओं में अंतर केवल बी-सुगंधित अंगूठी में दूसरे-ओएच समूह की स्थिति है: -ओएच समूह मोरिन में 2' स्थिति पर और क्वेरसेटिन में 3' स्थिति पर है, इस प्रकार दोनों कार्बनिक यौगिक स्थितीय आइसोमर्स हैं। उत्तरार्द्ध तथ्य एनकैप्सुलेशन और / या रिलीज की प्रक्रियाओं में दोनों बायोएक्टिव प्राकृतिक यौगिकों के समान व्यवहार को मानता है।

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Protocol

1. लिग्निन माइक्रोपार्टिकल्स का संश्लेषण

  1. एक चुंबकीय उत्तेजक पर अल्ट्राप्योर पानी के 50 एमएल में क्षार लिग्निन के 2.5 ग्राम भंग करके 50 मिलीग्राम / एमएल क्षार लिग्निन जलीय घोल तैयार करें।
  2. अल्ट्राप्योर पानी के 100 एमएल में ट्वीन 80 के 1 एमएल को भंग करके 1% ट्वीन 80 समाधान तैयार करें।
  3. 50 एमएल की अंतिम मात्रा में अल्ट्राप्योर पानी के साथ 67% एचएनओ3 (घनत्व = 1.413 ग्राम/एमएल) के 6.65 एमएल को पतला करके एचएनओ3 का 2 एम समाधान तैयार करें।
  4. धीरे-धीरे 50 मिलीग्राम/एमएल क्षार लिग्निन समाधान के 50 एमएल में 1% ट्वीन 80 समाधान के 15 एमएल जोड़ें।
  5. 10 मिनट के लिए 500 आरपीएम पर एक चुंबकीय उत्तेजक पर मिश्रण को हिलाएं ताकि सर्फेक्टेंट अच्छी तरह से फैल जाए।
  6. मिश्रण में लगभग 150 माइक्रोन/एस की प्रवाह दर पर एक सिरिंज के साथ 2 एम एचएनओ3 ड्रॉपवाइज के 20 एमएल जोड़ें।
  7. 30 मिनट के लिए मिश्रण सरगर्मी जारी रखें जब गहरे भूरे रंग के समाधान microकणों की एक हल्के भूरे रंग के निलंबन में तब्दील हो जाता है.
  8. निलंबन को 1.5-2 एमएल टेस्ट ट्यूब में स्थानांतरित करें और 10 डिग्री सेल्सियस पर अल्ट्रासेंट्रीफ्यूज में 15,000 × ग्राम पर 30 मिन के लिए अपकेंद्रित्र करें।
  9. आगे के विश्लेषण के लिए सतह पर तैरनेवाला लीजिए और ultrapure पानी के साथ microparticles कुल्ला.
  10. rinsing/ultracentrifugation प्रक्रियाओं 3x दोहराएँ.
  11. अल्ट्रासोनिक homogenization से पहले एक बर्फ स्नान में microparticles के साथ कंटेनर डुबकी।
  12. एक अल्ट्रासाउंड homogenizer पर 93% की तीव्रता पर 4 मिनट के लिए microparticles homogenize.
  13. एक फ्रीज ड्रायर में -64 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर माइक्रोपार्टिकल्स को लियोफिलिज करें और उन्हें आगे उपयोग के लिए एक एक्सिकेटर में स्टोर करें।

2. लिग्निन सबमाइक्रोन कणों का संश्लेषण

  1. एक चुंबकीय उत्तेजक पर अल्ट्राप्योर पानी के 25 एमएल में क्षार लिग्निन के 125 मिलीग्राम को भंग करके 5 मिलीग्राम / एमएल क्षार लिग्निन जलीय घोल तैयार करें।
  2. क्षार लिग्निन समाधान में धीरे-धीरे 96% EtOH के 1 एमएल जोड़ें।
  3. 3 मिनट के लिए 500 आरपीएम पर एक चुंबकीय उत्तेजक पर मिश्रण आंदोलन.
  4. 50 एमएल की अंतिम मात्रा में अल्ट्राप्योर पानी में साइट्रिक एसिड के 0.5 ग्राम को भंग करके साइट्रिक एसिड के 1% समाधान के 50 एमएल तैयार करें।
  5. मिश्रण में लगभग 4 एमएल / मिनट की प्रवाह दर पर एक सिरिंज के साथ 1% साइट्रिक एसिड ड्रॉपवाइज के 7 एमएल जोड़ें।
  6. 10 मिनट के लिए मिश्रण सरगर्मी जारी रखें जब भूरे रंग स्पष्ट समाधान submicron कणों के एक बादल हल्के भूरे रंग के निलंबन में बदल जाएगा.
  7. 10 डिग्री सेल्सियस पर एक अल्ट्रासेंट्रीफ्यूज में 15,000 × ग्राम पर 30 मिन के लिए टेस्ट ट्यूब और अपकेंद्रित्र में निलंबन स्थानांतरित करें।
  8. आगे के विश्लेषण के लिए सतह पर तैरनेवाला लीजिए और ultrapure पानी के साथ microparticles कुल्ला.
  9. rinsing/ultracentrifugation प्रक्रियाओं 3x दोहराएँ.
  10. अल्ट्रासोनिक homogenization से पहले एक बर्फ स्नान में microparticles के साथ कंटेनर डुबकी।
  11. एक अल्ट्रासाउंड homogenizer में 96% की तीव्रता पर प्रत्येक 4 मिनट के दो चक्रों के लिए ultrasonically micropकणों homogenize.
  12. पहले चक्र के बाद 1 मिनट के लिए कंटेनरों कूल.
  13. एक फ्रीज ड्रायर में -64 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर माइक्रोपार्टिकल्स को लियोफिलिज करें और उन्हें आगे उपयोग के लिए एक एक्सिकेटर में स्टोर करें।

3. प्राकृतिक फ्लेवोनॉयड-एनकैप्सुलेटेड लिग्निन माइक्रो-/सबमाइक्रोन कणों का संश्लेषण

  1. microकणों के लिए 1.1-1.5 कदम दोहराएँ.
  2. मोरिन के 0.08 ग्राम वजन, EtOH के 1 एमएल में इसे भंग, और मिश्रण के लिए इस इथेनॉल समाधान जोड़ें.
  3. 20 मिनट के लिए 500 आरपीएम पर एक चुंबकीय उत्तेजक पर मिश्रण आंदोलन.
  4. मिश्रण में लगभग 150 माइक्रोन/एस की प्रवाह दर पर एक सिरिंज के साथ 2 एन एचएनओ3 ड्रॉपवाइज के 20 एमएल जोड़ें।
  5. 60 मिनट के लिए मिश्रण सरगर्मी जारी रखें.
  6. दोहराएँ 1.8-1.13 कदम.
  7. सबमाइक्रोन कणों के लिए चरण 2.1 दोहराएं।
  8. क्वेरसेटिन का वजन 0.04 ग्राम, इसे 1 एमएल ईटीओएच में भंग कर दें और इस इथेनॉल समाधान को क्षार लिग्निन जलीय घोल में जोड़ें।
  9. 10 मिनट के लिए 500 आरपीएम पर एक चुंबकीय उत्तेजक पर मिश्रण आंदोलन.
  10. दोहराएँ 2.4-2.13 कदम.

4. लिग्निन माइक्रो-/सुपरमाइक्रो-कणों की एनकैप्सुलेशन दक्षता का निर्धारण

  1. दोनों प्रकार के फ्लेवोनोइड-एनकैप्सुलेटेड लिग्निन कणों के संश्लेषण की प्रक्रिया के दौरान जोड़े गए बायोएक्टिव पदार्थ की सामग्री की गणना करें।
    1. स्पेक्ट्रोफोटोमेट्रिक रूप से 96% ईटीओएच के साथ पतला करने के बाद चरण 1.9 और 2.8 के दौरान प्राप्त सतह पर तैरनेवाला में फ्लेवोनोइड का अवशोषण निर्धारित करें।
    2. फ्लेवोनोइड्स के अंशांकन घटता का उपयोग करके गैर-फंसे मोरिन/क्वेरसेटिन की एकाग्रता की गणना करें।
    3. समीकरण (1) का उपयोग करके प्राकृतिक फ्लेवोनोइड्स की ओर लिग्निन माइक्रोपार्टिकल्स की एनकैप्सुलेशन दक्षता (ईई,%) की गणना करें:
      Equation 1(1)
      जहाँ wo जोड़ा गया जैव सक्रिय पदार्थ (mg) की कुल मात्रा है और wf मुक्त गैर-फंसा हुआ फ्लेवोनॉयड (mg) की मात्रा है।
    4. दवा लोडिंग क्षमता (डीएलसी, %) की गणना करें - वाहक प्रणाली के प्रति इकाई वजन में कणों में दवा की मात्रा का प्रतिनिधित्व करने वाला एक महत्वपूर्ण पैरामीटर - समीकरण (2) का उपयोग करके:
      Equation 2(2)
      जहां डब्ल्यूपी लिग्निन माइक्रो-/सबमाइक्रोन कणों की कुल मात्रा (उपज) है जो लियोफिलाइजेशन (मिलीग्राम) के बाद प्राप्त होती है।

5. लिग्निन सूक्ष्म और सबमाइक्रोन कणों की विशेषता

  1. कण संख्या, आकार और आकार वितरण का निर्धारण
    1. मनका गिनती के विकल्प के साथ एक स्वचालित-सेल काउंटर का उपयोग करके नमूनों के कण आकार और कण आकार वितरण का आकलन करें। ऑपरेशन के लिए आवश्यक गिनती स्लाइड के कुएं में अल्ट्राप्योर पानी में लिग्निन/फ्लेवोनोइड माइक्रो-/सबमाइक्रोन कणों के निलंबन के माइक्रोपिपेट 1 माइक्रोपेट के साथ जोड़ें।
    2. निलंबन के 1 एमएल में कणों की संख्या के साथ-साथ स्वचालित सेल काउंटर के प्रदर्शन में दिखाए जाने वाले आकार से उनकी संख्या और वितरण की प्रतीक्षा करें।
      नोट: उपकरण USB फ्लैश पर डेटा के भंडारण की अनुमति देता है। स्वचालित सेल काउंटर विशेष सॉफ्टवेयर सहेजे गए डिजिटल और फोटो फ़ाइलों के आगे प्रसंस्करण की अनुमति देता है।
  2. पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन द्वारा लिग्निन कणों की सतह अम्लीय/मूल समूहों की सामग्री का निर्धारण
    1. वजन 0.04 ग्राम अनलोडेड/फ्लेवोनोइड-एनकैप्सुलेटेड लिग्निन कण।
    2. उन्हें एक एर्लेनमेयर फ्लास्क में स्थानांतरित करें, 0.1 एम एचसीएल के 10 एमएल जोड़ें, और फ्लास्क को 250 आरपीएम पर चुंबकीय उत्तेजक पर रखें।
    3. टाइट्रेंट NaOH के 0.1 M मानक समाधान के साथ 50 एमएल ब्यूरेट भरें।
    4. अनुमापन शुरू करने से पहले एक बेंच पीएच मीटर के साथ Erlenmeyer फ्लास्क में समाधान के प्रारंभिक पीएच उपाय.
    5. अनुमापन शुरू करें और अनुमापक के प्रत्येक 0.5 एमएल जोड़े गए हिस्से के बाद विश्लेषण किए गए समाधान के पीएच को मापें।
    6. प्रयोगात्मक डेटा को एक तालिका में संग्रहीत करें जिसमें लागू अनुमापन की मात्रा और पीएच के संबंधित मूल्य हों।
    7. अनुमापन को रोकें जब अनुमापन समाधान की मात्रा बढ़ाकर पीएच का लगभग स्थिर मूल्य पहुंच जाता है।
    8. प्रयोगात्मक डेटा को शून्य-, पहले- और दूसरे-व्युत्पन्न अंतर अनुमापन घटता के रूप में प्लॉट करें।
    9. उपयोग किए गए टाइट्रेंट के समतुल्य बिंदुओं और संबंधित समतुल्य संस्करणों का निर्धारण करें।
    10. समीकरण (3) और (4) का उपयोग करके अनलोड और फ्लेवोनॉयड-लोडेड लिग्निन कणों की सतह पर अम्लीय एए और एबीमूल समूहों की सामग्री की गणना करें:
      Equation 3 , एमजीईक्यू/जी (3)
      Equation 4 एमजीईक्यू/जी (4)
      जहाँ Veqi समतुल्य आयतन (mL) है; एनटी टाइट्रेंट की सामान्यता (mgeqv/mL); वीटी निर्धारण प्रक्रिया (एमएल) के लिए उपयोग किए जाने वाले टाइट्रेंट की मात्रा; विश्लेषण किए गए नमूने का वजन (जी)।
  3. ठोस जोड़ विधि द्वारा लिग्निन आधारित कणों के शून्य चार्ज (पीएचपीजेडसी) के पीएच बिंदु का निर्धारण।
    1. NaCl के 0.1 M जलीय घोल के 60 mL तैयार करें।
    2. पांच stoppered शंक्वाकार फ्लास्क में से प्रत्येक में 0.1 एम NaCl समाधान के 9 एमएल जोड़ें और पीएचमैं = 2, 4, 7, 10, और 12 (जहां मैं = 1-5 इसी समाधान की संख्या निरूपित करते हैं) के पीएच समायोजित करें, क्रमशः या तो 0.1 एम एचसीएल या 0.1 एम NaOH के अलावा. प्रत्येक फ्लास्क में समाधान की कुल मात्रा को 10 एमएल तक समायोजित करें, बिल्कुल उसी ताकत के एनएसीएल समाधान को जोड़कर।
    3. प्रत्येक फ्लास्क में 40 मिलीग्राम सूखे लिग्निन कण (अनलोडेड, फ्लेवोनॉयड-लोडेड माइक्रो- / सबमाइक्रोन) जोड़ें और फ्लास्क को सुरक्षित रूप से कैप करें।
    4. एक कक्षीय प्रकार के बरतन पर सीधे फ्लास्क सुरक्षित और उन्हें 24 घंटे के लिए मिलाते रख.
    5. 30 मिनट के लिए संतुलन की अनुमति दें और बाद में प्रत्येक फ्लास्क में सतह पर तैरनेवाला के अंतिम पीएच (पीएचएफ) को मापें।
    6. संगत प्रारंभिक पीएच मान (पीएच प) के खिलाफ पीएचएफ मान प्लॉटकरें।
    7. शून्य आवेश के बिंदु (pHPZC) को pH मान के रूप में परिभाषित किया गया है जिस पर वक्र ΔpH बनाम pHi निर्देशांक (pHi; pHi) के साथ सीधी रेखा को काटता है।
  4. लिग्निन कणों की कुल फेनोलिक सामग्री (टीपीसी) का निर्धारण
    नोट: माइक्रो-/सबमाइक्रोन लिग्निन कणों की कुल फेनोलिक सामग्री (टीपीसी) एक संशोधित फोलिन-सिओकैल्टेउ वर्णमिति विधि के माध्यम से निर्धारित की जाती है।
    1. अल्ट्राप्योर पानी के 600 माइक्रोन और फोलिन-सिओकैल्टू अभिकर्मक (1: 1, वी / वी) के 200 माइक्रोन के साथ 500 माइक्रोग्राम/एमएल की एकाग्रता के साथ कणों के जलीय निलंबन के 200 माइक्रोन मिलाएं।
    2. 5 मिनट के बाद, मिश्रण में 8% ना2सीओ3 और मिली-क्यू पानी के 1.0 एमएल जोड़ें और आंतरायिक आंदोलन के साथ पानी के स्नान में 30 मिनट के लिए 40 डिग्री सेल्सियस पर अंधेरे में इसे सेते हैं।
    3. 2 मिनट के लिए 5,300 × ग्राम पर निलंबन अपकेंद्रित्र।
    4. कोई कणों युक्त रिक्त तैयार करें.
    5. एक 10 मिमी क्वार्ट्ज क्युवेट में सतह पर तैरनेवाला के 3.5 एमएल स्थानांतरण और रिक्त के खिलाफ 760 एनएम पर दृश्य क्षेत्र में एक यूवी / विज़ स्पेक्ट्रोफोटोमीटर पर अवशोषण को मापते हैं।
    6. चरण 5.3.1-5.3.5 के बाद मानक गैलिक एसिड का अंशांकन वक्र तैयार करें; केवल लिग्निन कण निलंबन के 200 माइक्रोन के बजाय, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 150, और 200 माइक्रोग्राम / एमएल की प्रारंभिक सांद्रता के साथ गैलिक एसिड के इथेनॉल समाधान का उपयोग करें।
    7. माइक्रोपार्टिकल्स के प्रयोगात्मक डेटा को मिलीग्राम प्रति ग्राम शुष्क नमूने (मिलीग्राम जीएई / जी) में गैलिक एसिड समकक्षों के मिलीग्राम के रूप में व्यक्त करें।
    8. समीकरण (5) का उपयोग करके TPC की गणना करें:
      Equation 5 मिलीग्राम जीएई/जी (5)
      जहां सीजीए एसिड के अंशांकन भूखंड (μg GA/mL) से प्राप्त मानक गैलिक एसिड की एकाग्रता के बराबर नमूने की एकाग्रता है; सीएस नमूने की एकाग्रता है, जो विलायक (μg/mL) की मात्रा से विभाजित शुष्क नमूना द्रव्यमान के बराबर है।

6. लिग्निन कणों की इन विट्रो रिलीज क्षमता का निर्धारण

  1. पीएच = 1.2 के लिए 0.1 एम एचसीएल के साथ मानक पीबीएस समाधान के पीएच को समायोजित करके नकली एंजाइम मुक्त गैस्ट्रिक माध्यम के 250 एमएल तैयार करें।
  2. क्रमशः 0.1 एम एनएओएच / 0.1 एम एचसीएल से पीएच = 6.8 और 7.4 के साथ मानक पीबीएस समाधान के पीएच को समायोजित करके दो नकली आंतों के द्रव समाधानों में से प्रत्येक के 250 एमएल तैयार करें।
  3. एक यांत्रिक उत्तेजक के साथ आपूर्ति किए गए ग्लास बैच रिएक्टर में नकली एंजाइम मुक्त गैस्ट्रिक माध्यम के 50 एमएल में फ्लेवोनोइड-एनकैप्सुलेटेड माइक्रो / सबमाइक्रोन कणों के 25 मिलीग्राम जोड़ें और इसे टी = 37 ± 0.2 ओसी के निरंतर तापमान पर थर्मल पानी के स्नान में रखें।
  4. ठोस और तरल चरणों के पूर्ण मिश्रण को सुनिश्चित करने के लिए तरल मात्रा के 2/3 की गहराई तक उत्तेजक को डुबोएं और स्थिर क्षेत्रों के बिना अधिकतम द्रव्यमान हस्तांतरण सुनिश्चित करें।
  5. 90वें मिनट तक हर 10 मिनट में रिएक्टर से 1 एमएल नमूना लें और कुल मात्रा में परिवर्तन को रोकने और सिंक की स्थिति सुनिश्चित करने के लिए रिएक्टर में तुरंत ताजा नकली द्रव समाधान के 1 एमएल को विंदुक करें।
  6. 200 मिनट के लिए क्रमशः पीएच = 6.8 और 7.4 के साथ नकली आंतों के द्रव समाधान के साथ चरण 6.3-6.6 सहित एक ही प्रक्रिया को दोहराएं।
  7. तीन नकली मीडिया में अनलोड लिग्निन कणों के साथ अनुरूप प्रयोग करें और स्पेक्ट्रोफोटोमीटर को शून्य करने के लिए रिक्त स्थान के रूप में नमूनों का उपयोग करें।
  8. नमूनों को छानने और चरण 6.7 से रिक्त नमूनों के खिलाफ 96% ईटीओएच के साथ उन्हें पतला करने के बाद स्पेक्ट्रोफोटोमेट्रिक रूप से नमूनों के अवशोषण का निर्धारण करें और क्रमशः पीएच = 1.2, 6.8 और 7.4 पर प्राप्त मोरिन के संबंधित अंशांकन घटता का उपयोग करके संबंधित फ्लेवोनोइड एकाग्रता की गणना करें।
  9. μg/mL में समीकरण (6) और समीकरण (7) द्वारा संचयी रिलीज प्रतिशत (CRP) का उपयोग करके बायोफ्लेवोनॉयड्स के संचयी रिलीज (CR) की गणना करें:
    Equation 6(6)
    जहां सीआई और सीआई + 1 आईवें और (आई + 1) वें नमूनों (μg / एमएल) में मोरिन/क्वेरसेटिन की सांद्रता हैं; Vs बैच रिएक्टर (एमएल) से लिया गया नमूना मात्रा; V सिम्युलेटेड मीडिया (एमएल) की कुल मात्रा।
    Equation 7(7)
    जहां सीअधिकतम वाहक (μg/mL) में जैविक रूप से सक्रिय यौगिक की अधिकतम सांद्रता है।

7. सांख्यिकीय विश्लेषण

  1. प्रयोगात्मक डेटा को तीन स्वतंत्र मापों के मानक विचलन (एसडी) ± साधन के रूप में व्यक्त करें।
  2. पोस्ट हॉक परीक्षण के रूप में एनोवा परीक्षण प्रदर्शन करके प्रयोगात्मक परिणामों के सांख्यिकीय महत्व का निर्धारण. p < 0.05 सांख्यिकीय रूप से महत्वपूर्ण मान पर विचार करें।

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Representative Results

क्षार लिग्निन सूक्ष्म / सबमाइक्रोन कणों का उत्पादन करने के लिए एक विरोधी विलायक वर्षा तकनीक निष्पादित की गई थी। पतला अकार्बनिक एसिड-नाइट्रिक एसिड/कार्बनिक एसिड-साइट्रिक एसिड का एक जलीय घोल एक क्षार लिग्निन जलीय घोल में फैलाया गया था, जो पर्यावरण के अनुकूल सर्फेक्टेंट / इथेनॉल से समृद्ध था, जिसके परिणामस्वरूप बायोपॉलिमर विलेय की क्रमिक वर्षा हुई और, सोनिकेशन के बाद, कॉम्पैक्ट माइक्रो-/सबमाइक्रोन कणों का निलंबन अंततः उत्पादित किया गया था (चित्र 1)।

Figure 1
चित्र 1: लिग्निन कणों का समरूपीकरण। (ए) संश्लेषित लिग्निन सबमाइक्रोन कणों का अल्ट्रासोनिक समरूपीकरण; (बी) होमोजेनाइज्ड मोरिन-लोडेड और अनलोडेड लिग्निन माइक्रोपार्टिकल्स। कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

अनलोडेड और मोरिन-एनकैप्सुलेटेड लिग्निन माइक्रोकैरियर्स का आकार, संख्या और आकार वितरण निर्धारित किया गया था (चित्र 2)। प्रयोगात्मक डेटा ने उच्च एकाग्रता, 1 × 107 कणों/एमएल (2,037 कणों/μL), और बायोफ्लेवोनॉयड-लोडेड माइक्रोकैरियर्स (चित्रा 2बी) के उच्च औसत आकार, 6.1 माइक्रोन, अनलोड किए गए लोगों की तुलना में 7.4 × 106 कणों/एमएल (1,474 कणों/μL) की एकाग्रता और 5.7 माइक्रोन(चित्रा 2ए)का औसत आकार। आकार सीमा 3-6 माइक्रोन के भीतर दोनों प्रकार के कणों का प्रतिशत आकार वितरण अनलोड के लिए 75.2% और मोरिन-एनकैप्सुलेटेड माइक्रोकैरियर्स के लिए 69.3% और क्रमशः 20.2% और 25.2% था, 7-10 माइक्रोन की सीमा के भीतर। एंटीसॉल्वेंट, नाइट्रिक एसिड की मात्रा, एकाग्रता और प्रवाह दर, कणों के आकार के लिए आवश्यक हैं। एसिड की उच्च सांद्रता और अधिक मात्रा बड़े कणों की ओर ले जाती है, जबकि उच्च प्रवाह दर निलंबन के एकत्रीकरण को उत्तेजित करती है।

Figure 2
चित्रा 2: कण आकार वितरण। (ए) कण काउंटर के निलंबन-सॉफ्टवेयर के 1 माइक्रोन में अनलोड लिग्निन माइक्रोपार्टिकल्स का वास्तविक आकार वितरण; (बी) कण काउंटर के निलंबन-सॉफ्टवेयर के 1 माइक्रोन में मोरिन-एनकैप्सुलेटेड क्षार लिग्निन माइक्रोपार्टिकल्स का वास्तविक आकार वितरण। (सी) अनलोड लिग्निन माइक्रोपार्टिकल्स के वितरण के कण काउंटर माइक्रोस्कोपिक फोटो; (डी) मोरिन-एनकैप्सुलेटेड क्षार लिग्निन माइक्रोपार्टिकल्स के वितरण का कण काउंटर माइक्रोस्कोपिक फोटो। कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

चित्रा 3 इथेनॉल मोरिन समाधान, क्षार लिग्निन जलीय घोल, और विभिन्न प्रारंभिक सांद्रता के साथ मोरिन और लिग्निन युक्त मिश्रण के यूवी/विज़ अवशोषण स्पेक्ट्रा को प्रस्तुत करता है। जाहिर है, शुद्ध लिग्निन और बायोफ्लेवोनॉयड की अवशोषण चोटियां मेल नहीं खाती हैं और हेटरोपोलिमर बहुलक माइक्रोकैरियर्स में फ्लेवोनोइड के एनकैप्सुलेशन के बाद तरल चरण में मोरिन एकाग्रता के निर्धारण के लिए लागू स्पेक्ट्रोफोटोमेट्रिक विधि के दौरान कोई विघटनकारी प्रभाव नहीं डालता है और इन विट्रो रिलीज प्रयोगों के दौरान। क्षार लिग्निन की उपस्थिति के कारण माध्यम के बढ़े हुए पीएच के परिणामस्वरूप, दो-घटक मिश्रण में मोरिन का अधिकतम अवशोषण उच्च तरंग दैर्ध्य में स्थानांतरित हो गया, λअधिकतम = 359 एनएम से λअधिकतम = 395 एनएम तक। दृश्यमान क्षेत्र में अवशोषण अधिकतम के बाद के विचलन ने माध्यम के विभिन्न पीएच मूल्यों पर मोरिन के अंशांकन घटता के डिजाइन की आवश्यकता को उकसाया(चित्रा 4ए)। बहुत मजबूत रैखिक सहसंबंधों की विशेषता वाले तीन मानक घटता मोरिन एकाग्रता सीमा Co = 2.5-100 μg/mL के भीतर प्रतिगमन गुणांक (R2 > 0.99) के उच्च मूल्यों द्वारा सिद्ध किए गए थे। इसी तरह, चित्रा 4 बी में प्रस्तुत तीन नकली शारीरिक डिब्बों में क्वेरसेटिन के तीन मानक घटता ने एक ही एकाग्रता सीमा के भीतर उच्च रैखिकता दिखाई।

Figure 3
चित्रा 3: मोरिन, क्षार लिग्निन जलीय घोल, और विभिन्न प्रारंभिक सांद्रता के साथ मोरिन और लिग्निन युक्त मिश्रण के इथेनॉल समाधानों के यूवी/विज़ स्पेक्ट्रा की तुलना। शुद्ध लिग्निन और मोरिन का स्पेक्ट्रा मेल नहीं खाता है और हेटरोपोलिमर किसी भी विघटनकारी प्रभाव को लागू नहीं करता है। मोरिन में लिग्निन के मिलाने से मोरिन के अधिकतम अवशोषण का स्थानांतरण λअधिकतम = 359 दउ से λअधिकतम = 395 दउ तक होता है। कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 4
चित्रा 4: इथेनॉल फ्लेवोनोइड समाधान के अंशांकन घटता। (ए) मोरिन और (बी) एकाग्रतासीमा के भीतर क्वेरसेटिन पीएच = 1.2 (नीले रंग में) (नकली गैस्ट्रिक द्रव के अनुरूप), पीएच = 6.8 (लाल रंग में) (नकली छोटी आंतों के तरल पदार्थ के अनुरूप), और पीएच = 7.4 (हरे रंग में) (नकली बृहदान्त्र द्रव के अनुरूप)। कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

अनलोड और लोड क्षार लिग्निन कणों की सतह पर अम्लीय और बुनियादी सक्रिय साइटों/कार्यात्मक समूहों की सापेक्ष एकाग्रता पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन द्वारा निर्धारित की गई थी। गणना दूसरे व्युत्पन्न अंतर अनुमापन घटता (चित्रा 5) द्वारा निर्धारित बराबर अनुमापन मात्रा पर आधारित थे. निर्धारित पीकेए के मूल्य, अम्लीय (मजबूत, कमजोर, कुल) कार्यात्मक समूहों की सांद्रता, और सूक्ष्म और सबमाइक्रोन कणों के पीएच और पीएचपीजेडसी तालिका 1में प्रस्तुत किए गए हैं।

Figure 5
चित्रा 5: अनलोड और लोड लिग्निन माइक्रो-/सबमाइक्रोन कणों के दूसरे व्युत्पन्न अंतर पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन घटता है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

प्राचल लिग्निन माइक्रोपार्टिकल्स मोरिन-एनकैप्सुलेटेड लिग्निन माइक्रोपार्टिकल्स लिग्निन सबमाइक्रोन कण क्वेरसेटिन-एनकैप्सुलेटेड लिग्निन सबमाइक्रोन कण
वी eq., एमएल 10.5 2.75 2.25
4.3		 2.75
3.75
पीकेए 11.1 10.8 3.0
8.0		 4.2
7.0
एए (मजबूत), एमजीईक्यू/जी 26.25 6.88 16.38 16.3
एए (कमजोर), एमजीईक्यू/जी 11.25 13.13 11.25 13.13
एए (कुल), एमजीईक्यू/जी 37.5 20 27.63 29.43
पीएच (जलीय निलंबन) 4.45 4.1 4.54 4.13
पीएचpzc 2.3 2.0 3.8 3.0

तालिका 1: टाइट्रेंट (वीईक्यू) के बराबर मात्रा के मान, एसिड पृथक्करण स्थिरांक (पीकेए) के नकारात्मक आधार -10 लघुगणक, अम्लीय (मजबूत, कमजोर, कुल) कार्यात्मक समूहों की सांद्रता (एए, एमजीईक्यू / जी), पीएच और शून्य चार्ज के बिंदु (पीएचपीजेडसी) अनलोड और लोड किए गए लिग्निन सूक्ष्म और सबमाइक्रोन कणों के। सूक्ष्म और सबमाइक्रोन, अनलोडेड और फ्लेवोनोइड-लोडेड लिग्निन कणों को नकारात्मक रूप से चार्ज किया जाता है क्योंकि उनका पीएच पीएचpzc >।

कुल फेनोलिक सामग्री (TPC), एक संशोधित फोलिन-सिओकल्टेउ वर्णमिति विधि द्वारा निर्धारित और गैलिक एसिड समकक्षों के रूप में गणना की गई, अनलोडेड लिग्निन कणों का 78.2 मिलीग्राम GAE/g था, जबकि समान एकाग्रता वाले मोरिन-एनकैप्सुलेटेड माइक्रोकैरियर्स के TPC का मूल्य 2.3 गुना अधिक (183.43 मिलीग्राम GAE/g) था। उत्तरार्द्ध इंगित करता है कि फ्लेवोनोइड अणुओं के समावेश के कारण हेटेरो बायोपॉलिमर कण अतिरिक्त फेनोलिक समूहों से समृद्ध होते हैं। फ्लेवोनोइड एनकैप्सुलेशन दक्षता थी: मोरिन के लिए 98.1% और क्वेरसेटिन के लिए 97.6%। मोरिन-लोडेड माइक्रोपार्टिकल्स के लिए ड्रग एनकैप्सुलेशन क्षमता 28.2% और क्वेरसेटिन-एनकैप्सुलेटेड सबमाइक्रोन कणों के लिए 39.0% थी।

मोरिन और क्वेरसेटिन की इन विट्रो संचयी रिलीज की जांच नकली गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल एंजाइम-मुक्त मीडिया में की गई थी: क्रमशः पीएच = 1.2, 6.8 और 7.4 पर गैस्ट्रिक, छोटे आंतों और बृहदान्त्र तरल पदार्थ (चित्र 6)। लगभग 24% की उच्चतम रिलीज दक्षता पीएच = 6.8 पर 30-40 मिनट के बाद हासिल की गई थी। प्रयोगात्मक परिणामों के अनुसार, नकली छोटी आंतों के माध्यम में जारी फ्लेवोनोइड की मात्रा दो बार नकली बृहदान्त्र वातावरण में जारी की गई और पेट में निर्धारित रिलीज दक्षता का तीन गुना प्रबल हुई। 70वें- 90वें मिनट पर पीएच = 7.4 पर एसआईएफ में स्थापित क्वेरसेटिन रिलीज की उच्चतम सीमा 34% थी, जो एसजीएफ (पीएच = 1.2) और एसआईएफ (पीएच = 6.8) में फ्लेवोनोइड की संचयी रिलीज को 23.5% और 18% पर पार कर गई।

Figure 6
चित्रा 6: नकली शारीरिक मीडिया में लिग्निन सूक्ष्म और सबमाइक्रोन कणों से मोरिन और क्वेरसेटिन की संचयी रिलीज दक्षता में संचयी विश्लेषण। नकली छोटी आंतों के माध्यम में मोरिन रिलीज की उच्चतम सीमा हासिल की गई थी। क्वार्सेटिन की उच्चतम रिलीज दक्षता नकली बृहदान्त्र द्रव में पंजीकृत की गई थी। कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

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Discussion

बायोपॉलिमर पर आधारित दवा-वाहक योगों के डिजाइन के लिए आधुनिक संश्लेषण पद्धतियों के मुख्य महत्वपूर्ण मुद्दों में खतरनाक कार्बनिक अभिकर्मकों का अनुप्रयोग है - उच्च सांद्रता में टेट्राहाइड्रोफुरान, एसीटोन, मेथनॉल, और यहां तक कि डीएमएसओ जैसे अस्थिर और ज्वलनशील सॉल्वैंट्स - जो बायोमेडिसिन, दवा उद्योग और खाद्य प्रौद्योगिकी में उनकी प्रयोज्यता को सीमित करता है संभव विषाक्त प्रभावों की अभिव्यक्ति के कारण20, 21,22,23,24. एक अन्य महत्वपूर्ण बिंदु संश्लेषण प्रक्रिया के दौरान जटिल रासायनिक प्रतिक्रियाओं (जैसे, एस्टरीफिकेशन, पोलीमराइजेशन) या महंगे उपकरण की भागीदारी है। वर्तमान पांडुलिपि में प्रस्तुत दोनों तकनीकें वैकल्पिक सॉल्वैंट्स (पानी) और गैर विषैले यौगिकों जैसे सर्फेक्टेंट (ट्वीन 80) और क्रॉस-लिंकिंग एजेंटों (इथेनॉल, साइट्रिक एसिड) के निहितार्थ से बाद की सीमाओं को पार करती हैं, उन्हें "हरी" संश्लेषण विधियों के रूप में वर्गीकृत करती हैं। इसके अलावा, कार्यप्रणाली महत्वपूर्ण आवश्यकता को संतुष्ट करने और लिग्निन कणों के डिजाइन के लिए सस्ती, पर्यावरण के अनुकूल, टिकाऊ प्रक्रियाओं के विकास के लिए आग्रह करते हैं, जो शारीरिक रूप सेसक्रिय पदार्थों के बायोडिग्रेडेबल, बायोएक्टिव और बायोकंपैटिबल वाहक टेम्पलेट्स के रूप में कार्य करते हैं।

वांछित आकार के साथ लिग्निन कणों को प्राप्त करने के लिए, दो उत्पादन स्थितियों को चुना गया था: एक उच्च लिग्निन एकाग्रता (50 ग्राम / एल) और नाइट्रिक एसिड के साथ एंटी-सॉल्वेंट एजेंट के रूप में और दूसरा कम लिग्निन एकाग्रता (5 ग्राम / एल) के साथ, इथेनॉल एक एंटीसॉल्वेंट के रूप में, और साइट्रिक एसिड एक साथ एंटीसॉल्वेंट और क्रॉस-लिंकिंग एजेंट की दोहरी भूमिका निभा रहा था, क्योंकि ये लिग्निन कणों के आकार को प्रभावित करने वाले दो चर थे। दोनों प्रक्रियाओं के दौरान प्रवाह दर कम रखा गया था छोटे कणों प्रदान करने के लिए और उनके एकत्रीकरण को रोकने के लिए. संश्लेषण प्रोटोकॉल के लिए अकार्बनिक और कार्बनिक अम्लों की पसंद के संबंध में कुछ महत्वपूर्ण बिंदुओं पर विचार किया जाना चाहिए।

नाइट्रिक एसिड को चुना गया क्योंकि यह एक मजबूत अकार्बनिक एसिड है, जो क्षार लिग्निन की उच्च मात्रा में वर्षा प्रदान करता है, और वांछित आकार सीमा के भीतर इसके अतिरिक्त कणों की दर को नियंत्रित करके प्राप्त किया जा सकता है। इसके अलावा, यह उम्मीद की जाती है कि एचएनओ3 के अलावा लिग्निन संरचना के संभावित रासायनिक परिवर्तनों के कारण हेटरोपोलिमर कणों का संशोधन प्रदान कर सकता है: बेंजीन के छल्ले में एच-परमाणुओं के नाइट्रेशन-प्रतिस्थापन प्रतिक्रियाओं की प्रक्रियाएं -NO2 समूहों के साथ; स्निग्ध -ओएच समूहों का एस्टरीफिकेशन और एस्टर कार्यात्मक समूहों का गठन; या फेनोलिक -OH और -OCH3 समूहों के ऑक्सीकरण के परिणामस्वरूप क्विनोन संरचनाओं का निर्माण होता है। संश्लेषित कणों के आकार के लिए अवक्षेप और लिग्निन एकाग्रता की भूमिका के बारे में, एक तरफ, मजबूत नाइट्रिक एसिड (पीकेए = -1.4) के अतिरिक्त के साथ संयुक्त उच्च प्रारंभिक लिग्निन एकाग्रता और अकार्बनिक एसिड में क्षार हेटरोपॉलिमर की सीमित घुलनशीलता ने माइक्रोमीटर रेंज के भीतर कणों का उत्पादन किया। दूसरी ओर, कम एकाग्रता के साथ क्षार लिग्निन के जलीय घोल में इथेनॉल के अलावा शराब में क्षार लिग्निन की आंशिक घुलनशीलता के कारण एक ठीक निलंबन के गठन को उत्तेजित करता है। इसके अलावा, साइट्रिक एसिड के बाद के जोड़ ने नैनोमीटर रेंज के भीतर कणों का उत्पादन किया क्योंकि कार्बनिक अम्ल नाइट्रिक एसिड की तुलना में कमजोर (पीकेए 1 = 3.13) है, जिसके परिणामस्वरूप कम वर्षा का विस्तार होता है।

नैनोसाइज्ड फार्मास्यूटिकल्स के कुछ बुनियादी गुण दवा परिसंचरण, विशिष्ट साइटों पर खुराक के रूपों से दवा रिहाई, और जैविक झिल्ली के माध्यम से अवशोषण हैं। ये गुण नैनोपार्टिकल वाहकों की कुछ भौतिक और रासायनिक विशेषताओं और इनकैप्सुलेटेड ड्रग अणुओं से काफी प्रभावित होते हैं।

बायोपॉलिमर वाहक की भौतिक रासायनिक विशेषताएं: सतह-सक्रिय अम्लीय और बुनियादी समूहों की एकाग्रता, शून्य चार्ज का बिंदु (पीएचपीजेडसी), आकार, कण आकार वितरण, साथ ही बायोएक्टिव पदार्थ के समावेश से पहले और बाद में कणों की वर्णक्रमीय विशेषताएं, आवश्यक पैरामीटर हैं जिन्हें कार्यात्मक समूहों, प्रतिक्रियाशीलता, स्थिरता, और कणों की एकरूपता10.

कण आकार, कण आकार वितरण, आवेश और आकृति विज्ञान उन प्रमुख कारकों में से हैं जो इन मूल्यांकनों को प्रभावित करते हैं। कण आकार उनकी स्थिरता, प्रतिक्रियाशीलता, और दवा रिलीज व्यवहार26 को प्रभावित करता है. छोटे कण एक बड़े द्रव्यमान-हस्तांतरण क्षेत्र की पेशकश करते हैं, जो उच्च दवा-रिलीज दर की ओर जाता है। इसके विपरीत, बड़े कणों के छोटे द्रव्यमान-हस्तांतरण सतह क्षेत्र के परिणामस्वरूप इन कणों के अंदर दवा प्रसार की दर कम होती है।

ठोस सतहों पर मौजूद अम्लीय और बुनियादी साइटों और कार्यात्मक समूहों के निर्धारण के लिए बुनियादी तकनीकों के रूप में टाइट्रिमेट्रिक विधियों का अनुप्रयोग लगातार विस्तार कर रहा है। पोटेंशियोमेट्रिक अनुमापन के मुख्य लाभों में समय- और श्रम-बचत, उच्च परिशुद्धता, और संदर्भ मानकों और महंगे उपकरण का उन्मूलन शामिल है। विधि वर्तमान अध्ययन में लागू किया गया था के रूप में यह प्रकृति और लोड और अनलोड बायोपॉलिमर वाहक27 की सतह पर मौजूद सक्रिय साइटों की संख्या के गुणात्मक और अर्धमात्रात्मक निर्धारण द्वारा बायोपॉलिमर कणों के लक्षण वर्णन की अनुमति देता है.

जैविक और चिकित्सा सूक्ष्म/नैनो वाहकों का सतह आवेश सेलुलर तेज28 में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। पीएचपीजेडसी शून्य सतह चार्ज घनत्व से मेल खाती है, अर्थात, प्रोटॉन संतुलन द्वारा विकसित नकारात्मक और सकारात्मक चार्ज की बराबर मात्रा में। इन मूल्यों का निर्धारण सोखना29 की विशिष्टता के बारे में जानकारी प्रदान करता है। हालांकि, चूंकि पैरामीटर आइसोइलेक्ट्रिक बिंदु निलंबन में कणों के केवल बाहरी सतह आवेशों का प्रतिनिधित्व करता है, जबकि शून्य चार्ज का बिंदु कणों के कुल शुद्ध सतह चार्ज (बाहरी और आंतरिक) के जवाब में भिन्न होता है, पीएचपीजेडसी प्रोटोकॉल पहली बार लागू किया गया था बायोपॉलिमर दवा-वाहक के लक्षण वर्णन के लिए एक सरल और प्रभावी विधि के रूप में वर्तमान अध्ययन में। पीएचपीजेडसी की अवधारणा के अनुसार, पीएचपीजेडसी के ऊपर पीएच पर, बायोपॉलिमर कणों की सतह मुख्य रूप से नकारात्मक रूप से चार्ज होती है, जबकि एक शुद्ध सकारात्मक चार्ज तब देखा जाता है जब निलंबन का पीएच पीएचपीजेडसी से नीचे होता है। तालिका 1 में प्रस्तुत प्रयोगात्मक आंकड़ों से, यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि सूक्ष्म और सबमाइक्रोन, अनलोडेड और फ्लेवोनोइड-लोडेड लिग्निन कणों को नकारात्मक रूप से चार्ज किया जाता है क्योंकि उनका पीएचपीएच पीजेडसी >।

फ्लेवोनोइड लोडिंग की दक्षता एनकैप्सुलेशन दक्षता और दवा लोडिंग क्षमता से प्रभावित होती है। एनकैप्सुलेशन दक्षता (ई, %) को कणों में शामिल दवा की मात्रा के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है जो सूत्रीकरण में समग्र राशि है। एनकैप्सुलेशन दक्षता दवा विशेषताओं, विलायक और वाहक30 से प्रभावित होती है।

शारीरिक रूप से सक्रिय पदार्थ की कुशल डिलीवरी, हालांकि, वाहक मैट्रिक्स से इसके अणुओं को छोड़ने के तरीके और सीमा पर निर्भर करती है। इस प्रकार, दवा रिलीज तंत्र और रिलीज दर 31,32,33 पर विचार करना बहुत महत्वपूर्ण है। नैनो-वाहक से बायोफ्लेवोनोइड्स के इन विट्रो रिलीज तंत्र को स्पष्ट करके, कोई वास्तविक शारीरिक माध्यम में फ्लेवोनोइड और वाहक के व्यवहार का अनुकरण और भविष्यवाणी कर सकता है और बेहतर जैव उपलब्धता के साथ दवा योगों के डिजाइन का अनुकूलन कर सकता है। इस अध्ययन में प्राप्त प्रायोगिक इन विट्रो परिणाम नैदानिक अभ्यास के लिए उपयोगी हैं क्योंकि वे साबित करते हैं कि गैस्ट्रिक वातावरण में लिग्निन सबमाइक्रोन और सूक्ष्म कणों से मोरिन/क्वेरसेटिन रिलीज की कम सीमा के कारण, अभिनव बायोपॉलिमर कण बायोएक्टिव पदार्थों के प्रत्यक्ष मौखिक प्रशासन की तुलना में गैस्ट्रिक जलन के कम जोखिम के कारण मौखिक प्रशासन के लिए उपयुक्त हैं। बायोएक्टिव पदार्थों के प्रत्यक्ष मौखिक प्रशासन की तुलना में गैस्ट्रिक जलन के कम जोखिम के कारण अभिनव बायोपॉलिमर माइक्रोपार्टिकल्स मौखिक प्रशासन के लिए उपयुक्त हैं। इसके अलावा, सबमाइक्रोन कण, उनके छोटे आकार और महत्वपूर्ण रिलीज क्षमता के कारण, इंजेक्शन योग्य योगों के रूप में लागू किया जा सकता है। इसके अलावा, उपन्यास लिग्निन माइक्रो- और सबमाइक्रोन वाहक कुछ बायोफ्लेवोनोइड्स की उच्च खुराक के मौखिक प्रशासन से जुड़ी कठिनाइयों से संबंधित अन्य वैज्ञानिकों द्वारा बताई गई सीमाओं को दूर करने का अवसर प्रदान करते हैं, जिसके परिणामस्वरूप आंतों के पथ में संतृप्त समाधान बनाने की उनकी प्रवृत्ति होती है, जो बदले में विघटन प्रक्रिया और उनके कुशल पुनरुत्थान में बाधा डालती है।

संश्लेषण की आसानी, परिणामी कणों की जैव-अनुकूलता, साथ ही वर्तमान प्रोटोकॉल के अनुकूलन की संभावना, प्रस्तुत पद्धति के प्रमुख लाभों का प्रतिनिधित्व करती है। कणों का आकार उनके इच्छित अनुप्रयोगों के लिए इष्टतम है, चिकित्सीय के अनुलग्नकों के लिए उपलब्ध पर्याप्त सतह क्षेत्र की पेशकश करता है और moieties को लक्षित करता है, जो बदले में लक्ष्य खुराक आवश्यकताओं को प्राप्त करने के लिए अधिक कणों को प्रशासित करने की आवश्यकता नहीं होती है। अभिनव कणों के संश्लेषण के लिए बुनियादी हेटरोपोलिमर मैट्रिक्स के रूप में लिग्निन का उपयोग बढ़ी हुई जैव-अनुकूलता की अनुमति देता है और विभिन्न सक्रिय कार्यात्मक समूहों को विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए कणों के अनुकूलन के अवसर प्रदान करता है।

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Disclosures

लेखकों के पास खुलासा करने के लिए हितों का कोई टकराव नहीं है।

Acknowledgments

इस अध्ययन को बल्गेरियाई वैज्ञानिक कोष द्वारा अनुबंध संख्या KΠ-06 H59/3 के तहत और वैज्ञानिक परियोजना संख्या 07/2023 FVM, Trakia University द्वारा समर्थित किया गया था।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
automatic-cell counter EVE, NanoEnTek
Citric acid Sigma 251275  ACS reagent, ≥99.5%
digital water bath Memmert
Eppendorf tubes, 1.5-2 mL
Ethanol Sigma 34852-M absolute, suitable for HPLC, ≥99.8%
Folin–Ciocalteu’s phenol reagent Sigma F9252
 freeze dryer Biobase
gallic acid Sigma- BCBW7577 monohydrate
HCl Sigma 258148 ACS reagent, 37%
HNO3 Sigma 438073  ACS reagent, 70%
lignin, alkali Sigma 370959
morin Sigma PHL82601
NaCl Sigma S9888 ACS reagent, ≥99.0%
Na2CO3 Sigma 223530 powder, ≥99.5%, ACS reagent
NaOH Sigma 655104 reagent grade, 97%, powder
orbital shaker IKA KS 130 basic
pH-meter Consort
phosphate-buffered saline (PBS) Sigma RNBH7571
Quercetin hydrate Sigma STBG3815V
statistical software for Excel Microsoft Corporation XLSTAT  Version 2022.4.5.
Tween 80 Sigma P8074 BioXtra, viscous liquid
ultracentrifuge Hermle Z 326 K
Ultrapure water system Adrona INTEGRITY+
ultrasound homogenizer Bandelin Sonopuls HD 2070
UV/Vis spectrophotometer Hach-Lange DR 5000

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References

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रसायन विज्ञान अंक 205 क्षार लिग्निन माइक्रोपार्टिकल्स सबमाइक्रोन कण संश्लेषण एनकैप्सुलेशन इन विट्रो रिलीज में
ग्रीन संश्लेषण, लक्षण वर्णन, एनकैप्सुलेशन, और उपन्यास क्षार लिग्निन माइक्रो-/सबमाइक्रोन कणों की रिलीज क्षमता का मापन
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Yaneva, Z., Ivanova, D., Toneva, M.… More

Yaneva, Z., Ivanova, D., Toneva, M. Green Synthesis, Characterization, Encapsulation, and Measurement of the Release Potential of Novel Alkali Lignin Micro-/Submicron Particles. J. Vis. Exp. (205), e66216, doi:10.3791/66216 (2024).

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