Transporteigenschaften von Ibuprofen Encapsulated in Cyclodextrin Nanosponge Hydrogele: Ein Proton HR-MAS-NMR-Spektroskopie-Studie

Das übergeordnete Ziel dieser Arbeit ist es, die Synthese von Cyclodextrin-Nanoschwämmen zu zeigen, sie in wirkstoffbeladene Hydrogele umzuwandeln und die Wirkstoffdiffusivität im Inneren des Hydrogels durch hochauflösende Kernspinnspektroskopie mit magischem Winkeldrehen zu untersuchen. Cyclodextrin-Nanoschwämme werden durch Stufenwachstumspolymerisation zwischen Cyclodextrinen oder CDs und der getrockneten EDTA-DNA hergestellt. Wenn wir es nicht erwähnen, ist unser Netzwerk von Zöliakie-Einheiten ameisenhaltig und in der Lage, organische und anorganische Spezies aufzunehmen und freizusetzen.

Der Hauptvorteil der hochauflösenden NMR mit magischem Winkel besteht darin, die Transfereigenschaft des verkapselten Wirkstoffs innerhalb eines polymeren Wirts zu überwachen, der für die Wirkstoffabgabe von Interesse sein könnte. Der synthetische Ansatz ist sehr einfach und wird bei Raumtemperatur durchgeführt. Die Polymerisationsreaktion des Stufenwachstums findet in etwa 10 Minuten statt.

Wir haben Ibuprofen als Beispiel für ein Medikament gewählt, das in polymeren Wasserstoffmetriken gefangen ist, repräsentativ für eine wirklich sechs Autos herunterklappbare Lieferung. Beta-Cyclodextrin im Ofen bei 100 Grad Celsius bis zu einem konstanten Gewicht trocknen. Trocknen Sie außerdem 250 Milliliter DMSO und 100 Milliliter Triethylamin 24 Stunden lang über vier Angström-Molekularsieben, bevor Sie sie im Protokoll verwenden.

25 Milliliter DMSO werden in einen 50-Milliliter-Rundkolben mit einem Hals gegeben. Unter magnetischem Rühren 5,675 Gramm Beta-Cyclodextrin hinzufügen. Geben Sie das Beta-Cyclodextrin-Pulver in kleinen Portionen zu DMSO, um die Bildung von Klumpen zu reduzieren.

Nach etwa 30 Minuten geben Sie sechs Milliliter Triethylamin mit einer 10-Milliliter-Messpipette in die homogene Lösung. Tauchen Sie den Kolben in ein Wasserbad bei Raumtemperatur und lassen Sie die Mischung 15 Minuten lang unter Rühren. Für die Herstellung von Cyclodextrin-Nanoschwamm eins bis vier 5,124 Gramm EDTA-Dianhydrid unter intensivem Rühren hinzufügen.

Und für die Herstellung von Cyclodextrin-Nanoschwamm eins bis acht fügen Sie 10,248 Gramm EDTA-Dianhydrid unter intensivem Rühren hinzu. Nach drei Stunden wird das feste Material, bei dem es sich um den Cyclodextrin-Nanoschwamm handelt, mit einem Spatel aus dem Kolben genommen und mit einem Mörser und einem Stößel grob zerkleinert. Waschen Sie das Festmaterial in einem Acetonbad, waschen und filtern Sie das Festmaterial dann auf Filterpapier.

Nachdem Sie das gesamte Festmaterial 48 Stunden lang an der Luft bei Raumtemperatur getrocknet haben, zerkleinern Sie das getrocknete Material mit einem Mörser und Stößel fein. Halten Sie es dann zwei Stunden lang bei 45 Grad Celsius unter Vakuum. Für die hochauflösende NMR-Probenvorbereitung mit magischem Winkel wird zunächst eine Lösung aus 0,27 molaren Ibuprofen-Natriumsalz in deuteriertem Wasser hergestellt.

Geben Sie 20 Milligramm Cyclodextrin-Nanoschwamm eins bis vier und zwei Milligramm wasserfreies Natriumcarbonat zu 150 Mikrolitern der Lösung in einem Zwei-Milliliter-Glasfläschchen. Mischen Sie den Inhalt des Fläschchens mit einem kleinen Spatel, um es zu homogenisieren. Wiederholen Sie diesen Vorgang für das Cyclodextrin-Nanoschwamm-Eins-Acht-Polymer.

Die Erzielung eines homogenen, perfekt gequollenen Hydrogels ist der erste wichtige Schritt für ein gutes HR-Massen-NMR-Spektrum. Das Hydrogel sollte sehr vorsichtig in den NMR-Rotor eingesetzt werden, um Blasen zu vermeiden, die zu einem falschen Drehen des Rotors führen können. Führen Sie das Gel mit einem kleinen Spatel in einen fünf Millimeter großen NMR-Rotor ein, der für HR-Massenexperimente geeignet ist.

Setzen Sie dann den Rotor in den Magneten des NMR-Spektrometers ein. Sobald sich der Magnet befindet, wird der Rotor durch eine pneumatische Einheit auf bis zu 4.000 Hertz in Rotation versetzt. Um HR-Massenprotonen-NMR-Experimente durchzuführen, stellen Sie die instrumentellen Parameter mit einer Rotordrehzahl von vier Kilohertz an der pneumatischen Massensteuereinheit und einer Probentemperatur von 305 Kelvin in der Einheit mit variabler Temperatur ein.

Führen Sie ein eindimensionales Spektrum durch, messen Sie die Diffusions-HR-Massenspektren von Ibuprofen in Cyclodextrin-Nanoschwamm Ein-Vier- und Cyclodextrin-Nanoschwamm Ein-Acht-Hydrogelen, indem Sie die gepulste Gradienten-Spin-Echo-Pulssequenz auf der Protonenresonanz verwenden. Die Diffusionsexperimente werden unter Verwendung der BP-LED-Pulssequenz durchgeführt. Dabei handelt es sich um ein pseudo-zweidimensionales Experiment mit einer Gradientenrampe, die linear von 2 % auf 100 % Gradientenstärke in der indirekten Dimension ansteigt.

Die Signalintensität wird in Abhängigkeit von der Diffusionszeit und dem Gradientenpuls P30 gedämpft. Die Optimierung dieser Parameter ist erforderlich, bevor ein Experiment ordnungsgemäß durchgeführt werden kann. Die Optimierung erfolgt durch zwei eindimensionale Messungen, bei denen die Diffusionszeit konstant gehalten wird, während P30 variiert wird.

Messungen der variablen Diffusionszeit werden durchgeführt, indem die Diffusionszeit im Bereich von 50 bis 200 Millisekunden erhöht wird. Für jedes Experiment wird ein Array von 32 Spektren gesammelt. Verarbeiten Sie dann die Daten wie im Textprotokoll beschrieben.

Das grundlegende Spin-Echo-Experiment mit gepulstem Feldgradienten ermöglicht die Messung der molekularen mittleren quadratischen Verschiebung von Ibuprofen in den Hydrogelen. Die Intensität des NMR-Signals nimmt mit zunehmender Gradientenstärke ab. Die Zerfallsanpassung liefert die Verschiebung des molekularen Mittelwerts im Quadrat, die als Z-Quadrat angegeben wird.

Die mittlere quadratische Verschiebung hängt wiederum mit der Art des Diffusionsregimes zusammen. Der Alpha-Exponent wird experimentell durch eine logarithmisch-logithmische lineare Regression der mittleren quadratischen Verschiebung in Abhängigkeit von der Diffusionszeit erhalten. Der Wert des Alpha-Exponenten ist ein Deskriptor des diffusiven Regimes, das für Ibuprofen in der Hydrogelmatrix beobachtet wird.

Isotrope uneingeschränkte Diffusion liegt vor, wenn Alpha gleich eins ist. Ein subdiffusiver Bereich ist für einen Alpha-Wert von weniger als eins angegeben. Und ein superdiffusiver Bereich wird durch einen Alpha-Wert von mehr als eins dargestellt.

Ibuprofen, das in der Hydrogelmatrix eingeschlossen ist, zeigt je nach Polymerpräparation zwei unterschiedliche Diffusionsregime. Hydrogele von Nanoschwämmen eins bis vier werden durch ein subdiffusives Regime dargestellt. Umgekehrt zeichnen sich Hydrogele von Nanoschwämmen von eins bis acht durch ein leicht superdiffusives Regime aus.

Einmal gemeistert, kann diese Reaktion in hoher Ausbeute und Reinheit in einer Stunde durchgeführt werden, wenn sie richtig durchgeführt wird. Die Materialien zeigen eine interessante Fähigkeit zur Wasseraufnahme, indem sie viskose Hydrogele bilden, in die biologisch aktive Moleküle leicht eingebaut werden können. Der molekulare Zustand in den Transfereigenschaften eines biologisch aktiven Moleküls, das in solchen polymeren Matrizen eingekapselt ist, kann experimentell mit Hilfe von HMS-NMR-Techniken untersucht werden.

Die NMR-Ergebnisse zur Diffusion von Ibuprofen in den Hydrogelen, die aus Cyclodextrin-Nanoschwämmen hergestellt wurden, deuten darauf hin, dass die Diffusion durch eine geeignete Präparation der Polymere moduliert werden kann. Ibuprofen zeigt sowohl ein subdiffusives als auch ein superdiffusives Regime in Hydrogelen von Cyclodextrin-Nanoschwämmen. Diese Erkenntnis kann für das ursprüngliche Design der Freisetzungseigenschaften von Cyclodextrin-Nanoschwämmen genutzt werden.