Propiedades de transporte de ibuprofeno encapsulado en ciclodextrina nanoesponja hidrogeles: un protón HR-MAS RMN Espectroscopia de Estudio

El objetivo general de este trabajo es mostrar la síntesis de nanoesponjas de ciclodextrina, su conversión en hidrogeles cargados con fármacos y el estudio de la difusividad del fármaco dentro del hidrogel mediante espectroscopía de resonancia magnética nuclear con giro mágico a alta resolución. Las nanoesponjas de ciclodextrina se preparan mediante polimerización por etapas entre ciclodextrinas, o CD, y el ADN seco de EDTA. Si no se menciona lo contrario, nuestra red de unidades de CD es formica, capaz de absorber y liberar especies orgánicas e inorgánicas.

La principal ventaja de la RMN de alto rendimiento con ángulo mágico es monitorear la propiedad de transferencia del fármaco encapsulado dentro de un hospedador polimérico con posible interés para la administración de fármacos. El enfoque sintético es muy sencillo y se realiza a temperatura ambiente. La reacción de polimerización por etapas tiene lugar en aproximadamente 10 minutos.

Hemos elegido el ibuprofeno como ejemplo de un fármaco atrapado en matrices poliméricas de hidrógeno, representativo de una liberación realmente sostenida. Seque la beta ciclodextrina en un horno a 100 grados Celsius hasta un peso constante. Asimismo, seque 250 mililitros de DMSO y 100 mililitros de trietilamina sobre tamices moleculares de cuatro angstroms durante 24 horas antes de usarlos en el protocolo.

Introduzca 25 mililitros de DMSO en un matraz redondo de fondo plano de 50 mililitros con una sola boca. Bajo agitación magnética, añada 5,675 gramos de beta-ciclodextrina. Añada el polvo de beta-ciclodextrina en pequeñas porciones al DMSO para reducir la formación de grumos.

Después de aproximadamente 30 minutos, agregue seis mililitros de trietilamina a la solución homogénea utilizando una pipeta graduada de 10 mililitros. Sumerja el matraz en un baño de agua mantenido a temperatura ambiente y mantenga la mezcla bajo agitación durante 15 minutos. Para la preparación de la nanoesponja de ciclodextrina uno-cuatro, agregue 5,124 gramos de anhídrido de EDTA bajo agitación intensa.

Y para la preparación de nanoesponja de ciclodextrina uno-ocho, agregue 10.248 gramos de anhídrido EDTA bajo agitación intensa. Después de tres horas, retire el material sólido, que es la nanoesponja de ciclodextrina, del matraz utilizando una espátula y tritúrelo groseramente con mortero y pistilo. Lave el material sólido en un baño de acetona, luego lave y filtre el material sólido sobre papel de filtro.

Después de secar todo el material sólido al aire a temperatura ambiente durante 48 horas, triture finamente el material seco utilizando un mortero y un pistilo. Luego, manténgalo bajo vacío durante dos horas a 45 grados Celsius. Para la preparación de la muestra de RMN de alta resolución con giro mágico del ángulo, primero prepare una solución de 0,27 molar de sal sódica de ibuprofeno en agua deuterada.

Añada 20 miligramos de nanoesponja de ciclodextrina uno-cuatro y 2 miligramos de carbonato de sodio anhidro a 150 microlitros de la solución en un vial de vidrio de 2 mililitros. Mezcle el contenido del vial con una espátula pequeña para homogeneizarlo. Repita este proceso para el polímero de nanoesponja de ciclodextrina uno-ocho.

Obtener un hidrogel homogéneo y perfectamente hinchado es el primer paso clave para un buen espectro de RMN de masa HR. El hidrogel debe colocarse con mucho cuidado en el rotor de RMN, evitando burbujas que podrían provocar un giro incorrecto del rotor. Introduzca el gel en un rotor de RMN de cinco milímetros adecuado para experimentos de masa HR utilizando una espátula pequeña.

Luego, inserte el rotor en el imán del espectrómetro de RMN. Una vez dentro del imán, active la rotación del rotor mediante una unidad neumática hasta alcanzar 4.000 hercios. Para realizar experimentos de RMN de protones en alta resolución, configure los parámetros instrumentales con una velocidad de giro del rotor de cuatro kilohercios en la unidad de control neumático de masa y una temperatura de muestra de 305 kelvin en la unidad de temperatura variable.

Realice un espectro unidimensional, adquiera los espectros de masas HR por difusión del ibuprofeno en los hidrogeles de nanoesponja de ciclodextrina uno-cuatro y nanoesponja de ciclodextrina uno-ocho utilizando la secuencia de pulso de eco de espín con gradiente pulsado en la resonancia del protón. Los experimentos de difusión se realizan utilizando la secuencia de pulso BP led. Este es un experimento pseudo bidimensional con una rampa de gradiente que aumenta linealmente desde 2 % hasta 100 % de intensidad de gradiente en la dimensión indirecta.

La intensidad de la señal se atenúa dependiendo del tiempo de difusión y del pulso de gradiente P30. Es necesario optimizar estos parámetros antes de realizar adecuadamente un experimento. La optimización se lleva a cabo realizando dos mediciones unidimensionales, en las cuales el tiempo de difusión se mantiene constante mientras se varía P30.

Se realizan mediciones de tiempos de difusión variables aumentando el tiempo de difusión en un rango de 50 a 200 milisegundos. Para cada experimento, se recopila un arreglo de 32 espectros. Luego, procese los datos como se describe en el protocolo escrito.

El experimento básico de eco de espín con gradiente de campo pulsado permite la medición del desplazamiento cuadrático medio molecular del ibuprofeno en los hidrogeles. La intensidad de la señal de RMN decae a medida que aumenta la intensidad del gradiente. El ajuste de la curva de decaimiento proporciona el desplazamiento cuadrático medio molecular, indicado como Z-cuadrado.

A su vez, el desplazamiento cuadrático medio está relacionado con el tipo de régimen de difusión. El exponente alfa se obtiene experimentalmente mediante una regresión lineal en escala logarítmica del desplazamiento cuadrático medio en función del tiempo de difusión. El valor del exponente alfa es un descriptor del régimen difusivo observado para el ibuprofeno en la matriz del hidrogel.

La difusión isótropa ilimitada existe cuando alfa es igual a uno. Un régimen subdifusivo se indica para un valor de alfa menor que uno. Y un régimen superdifusivo está representado por un valor de alfa mayor que uno.

El ibuprofeno atrapado en la matriz de hidrogel muestra dos regímenes de difusión diferentes según la preparación del polímero. Los hidrogeles de nanoesponjas uno-cuatro se representan mediante un régimen subdifusivo. Por el contrario, los hidrogeles de nanoesponjas uno-ocho se caracterizan por un régimen ligeramente superdifusivo.

Una vez dominada, esta reacción puede realizarse con alto rendimiento y pureza en una hora, siempre que se lleve a cabo adecuadamente. Los materiales muestran una capacidad interesante de absorción de agua al formar hidrogeles viscosos, en los cuales se pueden incorporar fácilmente moléculas biológicamente activas. El estado molecular y las propiedades de transferencia de una molécula biológicamente activa encapsulada en estas matrices poliméricas pueden estudiarse experimentalmente mediante técnicas de RMN de estado sólido.

Los resultados de RMN sobre la difusión de ibuprofeno en los hidrogeles preparados a partir de nanosponjas de ciclodextrina indican que la difusión puede modularse mediante una preparación adecuada de los polímeros. El ibuprofeno muestra tanto un régimen subdifusivo como superdifusivo en los hidrogeles de nanosponjas de ciclodextrina. Este hallazgo puede aprovecharse para el diseño novedoso de las propiedades de liberación del andamiaje hidrogeles de nanosponjas de ciclodextrina.