Propriétés Transport d'Ibuprofen encapsulé dans cyclodextrine Nanosponge hydrogels: une étude Spectroscopie RMN Proton HR-MAS

L'objectif général de ce travail est de présenter la synthèse de nanosponges de cyclodextrine, de les transformer en hydrogels chargés en médicament, puis d'étudier la diffusivité du médicament à l'intérieur de l'hydrogel par spectroscopie de résonance magnétique nucléaire à angle magique tournant haute résolution. Les nanosponges de cyclodextrine sont préparées par polymérisation en croissance par étapes entre des cyclodextrines, ou CD, et l'EDTA ADN séché. Si nous n'en parlons pas, notre réseau d'unités de CD est formique, capable d'absorber et de libérer des espèces organiques et inorganiques.

Le principal avantage de la RMN à angle magique haute résolution réside dans la possibilité de surveiller la propriété de transfert du médicament encapsulé au sein d'un hôte polymérique présentant un intérêt potentiel pour la délivrance de médicaments. L'approche synthétique est très simple et s'effectue à température ambiante. La réaction de polymérisation par étape se produit en environ 10 minutes.

Nous avons choisi l'ibuprofène comme exemple de médicament piégé dans des matrices polymériques à liaisons hydrogène, représentatif d'une libération prolongée à six voies. Sécher le béta-cyclodextrine à l'étuve à 100 degrés Celsius jusqu'à poids constant. Sécher également 250 millilitres de DMSO et 100 millilitres de triéthylamine sur des tamis moléculaires de quatre angströms pendant 24 heures avant de les utiliser dans le protocole.

Introduire 25 millilitres de DMSO dans un ballon rond à une seule sortie de 50 millilitres. Sous agitation magnétique, ajouter 5,675 grammes de bêta-cyclodextrine. Ajouter la poudre de bêta-cyclodextrine en petites portions au DMSO afin de réduire la formation de grumeaux.

Après environ 30 minutes, ajoutez six millilitres de triéthylamine à la solution homogène à l’aide d’une pipette graduée de 10 millilitres. Plongez le flacon dans un bain-marie maintenu à température ambiante et laissez le mélange sous agitation pendant 15 minutes. Pour la préparation du nanosponge de cyclodextrine un-quatre, ajoutez 5,124 grammes d’anhydride EDTA sous agitation vigoureuse.

Et pour la préparation d’un huitième de nanosponge de cyclodextrine, ajouter 10,248 grammes d’anhydride EDTA sous agitation vigoureuse. Après trois heures, retirer le matériau solide, c’est-à-dire la nanosponge de cyclodextrine, du flacon à l’aide d’une spatule et le broyer grossièrement au mortier et au pilon. Laver le matériau solide dans un bain d’acétone, puis laver et filtrer le matériau solide sur du papier filtre.

Après avoir séché tout le matériau solide à l'air à température ambiante pendant 48 heures, broyer finement le matériau sec à l'aide d'un mortier et d'un pilon. Ensuite, le conserver sous vide pendant deux heures à 45 degrés Celsius. Pour la préparation de l'échantillon de RMN en rotation à angle magique haute résolution, préparer d'abord une solution de sel sodique d'ibuprofène à 0,27 molaire dans de l'eau deutérée.

Ajoutez 20 milligrammes de nanosponge de cyclodextrine un-quatre et 2 milligrammes de carbonate de sodium anhydre à 150 microlitres de la solution dans un flacon en verre de 2 millilitres. Mélangez le contenu du flacon à l’aide d’une petite spatule afin de l’homogénéiser. Répétez ce processus pour le polymère de nanosponge de cyclodextrine un-huit.

Obtenir un hydrogel homogène et parfaitement gonflé est la première étape clé pour un bon spectre RMN de masse HR. L'hydrogel doit être placé très soigneusement dans le rotor de RMN, en évitant les bulles qui pourraient provoquer une rotation incorrecte du rotor. Insérez le gel dans un rotor de RMN de cinq millimètres adapté aux expériences de masse HR à l'aide d'une petite spatule.

Ensuite, insérez le rotor dans l'aimant du spectromètre RMN. Une fois dans l'aimant, mettez le rotor en rotation à l'aide d'une unité pneumatique jusqu'à 4 000 hertz. Pour réaliser des expériences de RMN protonique de masse à haute résolution, réglez les paramètres instrumentaux avec une vitesse de rotation du rotor de quatre kilohertz sur l'unité de contrôle pneumatique de masse, et une température d'échantillon de 305 kelvin sur l'unité de température variable.

Exécutez un spectre unidimensionnel, acquérez les spectres de masse HR de diffusion de l’ibuprofène dans les hydrogels de nanosponge de cyclodextrine un-quatre et de nanosponge de cyclodextrine un-huit en utilisant la séquence d’impulsion à écho de spin avec gradient pulsé sur la résonance du proton. Les expériences de diffusion sont réalisées à l’aide de la séquence d’impulsion BP led. Il s’agit d’une expérience pseudo bidimensionnelle avec une rampe de gradient augmentant linéairement de 2 % à 100 % de l’intensité du gradient dans la dimension indirecte.

L'intensité du signal est atténuée en fonction du temps de diffusion et de l'impulsion de gradient P30. L'optimisation de ces paramètres est nécessaire avant d'exécuter correctement une expérience. Cette optimisation s'effectue en réalisant deux mesures unidimensionnelles, dans lesquelles le temps de diffusion est maintenu constant tandis que P30 est varié.

Les mesures de temps de diffusion variables sont effectuées en augmentant le temps de diffusion dans une plage allant de 50 à 200 millisecondes. Pour chaque expérience, un ensemble de 32 spectres est collecté. Ensuite, traitez les données comme décrit dans le protocole textuel.

L'expérience de base de l'écho de spin à gradient de champ pulsé permet la mesure du déplacement quadratique moyen des molécules d'ibuprofène dans les hydrogels. L'intensité du signal RMN décroît lorsque l'intensité du gradient augmente. L'ajustement de cette décroissance fournit le déplacement quadratique moyen des molécules, indiqué comme Z au carré.

À son tour, le déplacement quadratique moyen est lié au type de régime de diffusion. L'exposant alpha est obtenu expérimentalement par une régression linéaire en échelle logarithmique du déplacement quadratique moyen en fonction du temps de diffusion. La valeur de l'exposant alpha constitue un descripteur du régime diffusif observé pour l'ibuprofène dans la matrice d'hydrogel.

Une diffusion isotrope illimitée existe lorsque alpha est égal à un. Un régime sous-diffusif est indiqué pour une valeur d'alpha inférieure à un. Et un régime surdiffusif est représenté par une valeur d'alpha supérieure à un.

L'ibuprofène piégé dans la matrice d'hydrogel présente deux régimes de diffusion différents selon la préparation du polymère. Les hydrogels de nanosponges un-quatre sont représentés par un régime subdiffusif. En revanche, les hydrogels de nanosponges un-huit sont caractérisés par un régime légèrement superdiffusif.

Une fois maîtrisée, cette réaction peut être réalisée avec un rendement élevé et une grande pureté en une heure, à condition qu'elle soit correctement effectuée. Les matériaux présentent une capacité intéressante d'absorption d'eau en formant des hydrogels visqueux, dans lesquels des molécules biologiquement actives peuvent être facilement incorporées. L'état moléculaire et les propriétés de transfert d'une molécule biologiquement active encapsulée dans de tels matrices polymériques peuvent être étudiés expérimentalement à l'aide de techniques de RMN HMS.

Les résultats de RMN sur la diffusion de l'ibuprofène dans les hydrogels préparés à partir de nanosponges de cyclodextrine indiquent que la diffusion peut être modulée par une préparation appropriée des polymères. L'ibuprofène présente à la fois un régime sous-diffusif et superdiffusif dans les hydrogels de nanosponges de cyclodextrine. Cette découverte peut être exploitée pour concevoir de manière originale les propriétés de libération du squelette hydrogel de nanosponges de cyclodextrine.