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

L’objectif global de ce travail est de montrer la synthèse de nanoéponges de cyclodextrine, de les convertir en hydrogels chargés de médicaments, et d’étudier la diffusivité des médicaments à l’intérieur de l’hydrogel par spectroscopie par résonance magnétique nucléaire à haute résolution. Les nanoéponges de cyclodextrine sont préparées par polymérisation par étapes entre des cyclodextrines, ou CD, et l’ADN EDTA séché. Si nous ne le mentionnons 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 rotation à angle magique à haute résolution est de surveiller la propriété de transfert du médicament encapsulé au sein d’un hôte polymère présentant un intérêt potentiel pour l’administration de médicaments. L’approche synthétique est très simple, et elle est effectuée à température ambiante. La réaction de polymérisation par étapes se déroule en 10 minutes environ.

Nous avons choisi l’ibuprofène comme exemple de médicament piégé dans les paramètres de l’hydrogène polymère, représentatif d’une livraison de six voitures. Bêta-cyclodextrine sèche dans un four à 100 degrés Celsius jusqu’à un poids constant. De plus, séchez 250 millilitres de DMSO et 100 millilitres de triéthylamine sur quatre tamis moléculaires Angstrom pendant 24 heures avant de les utiliser dans le protocole.

Introduisez 25 millilitres de DMSO dans une fiole à fond rond de 50 millilitres à un col. Sous agitation magnétique, ajoutez 5,675 grammes de bêta-cyclodextrine. Ajoutez la poudre de bêta-cyclodextrine en petites portions au DMSO pour 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 ballon dans un bain-marie maintenu à température ambiante et maintenez le mélange sous agitation pendant 15 minutes. Pour la préparation de la nanoéponge de cyclodextrine one-four, ajoutez 5,124 grammes de dianhydride EDTA en remuant intensément.

Et pour la préparation de la nanoéponge de cyclodextrine un-huit, ajoutez 10,248 grammes de dianhydride EDTA sous agitation intense. Au bout de trois heures, retirez le matériau solide, qui est la nanoéponge de cyclodextrine, du ballon à l’aide d’une spatule et écrasez-le grossièrement avec un mortier et un pilon. Lavez le matériau solide dans un bain d’acétone, puis lavez et filtrez le matériau solide sur du papier filtre.

Après avoir séché tous les matériaux solides à l’air à température ambiante pendant 48 heures, écrasez finement les matériaux séchés à l’aide d’un mortier et d’un pilon. Ensuite, conservez-le sous vide pendant deux heures à 45 degrés Celsius. Pour la préparation d’échantillons RMN à angle magique à haute résolution, préparez d’abord une solution de sel sodique d’ibuprofène à 0,27 molaire dans de l’eau deutérée.

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

L’obtention d’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 RMN, en évitant les bulles qui pourraient provoquer une rotation incorrecte du rotor. Insérez le gel dans un rotor 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 effectuer des expériences de RMN de protons en masse HR, configurez les paramètres instrumentaux avec une vitesse de rotation du rotor de quatre kilohertz au niveau de l’unité de contrôle pneumatique de masse et une température d’échantillon de 305 kelvins dans l’unité de température variable.

Parcourez un spectre unidimensionnel, déterminez les spectres de masse HR de diffusion de l’ibuprofène dans les hydrogels de cyclodextrine nano-éponge un-quatre et de cyclodextrine nanoéponge un-huit en utilisant la séquence d’impulsions d’écho de spin à gradient pulsé sur la résonance du proton. Les expériences de diffusion sont réalisées en utilisant la séquence d’impulsions LED BP. Il s’agit d’une expérience pseudo-bidimensionnelle avec une rampe de gradient augmentant linéairement de 2 % à 100 % de résistance de 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 de mener correctement une expérience. L’optimisation se fait en exécutant 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 incrémentant le temps de diffusion dans la plage de 50 à 200 millisecondes. Pour chaque expérience, un réseau de 32 spectres est collecté. Ensuite, traitez les données comme décrit dans le protocole texte.

L’expérience de base d’écho de spin à gradient de champ pulsé permet de mesurer le déplacement quadratique moyen moléculaire de l’ibuprofène dans les hydrogels. L’intensité du signal RMN diminue à mesure que l’intensité du gradient augmente. L’ajustement de désintégration fournit le déplacement quadratique moyen moléculaire, indiqué par 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 log-log du déplacement quadratique moyen en fonction du temps de diffusion. La valeur de l’exposant alpha est un descripteur du régime diffusif observé pour l’ibuprofène dans la matrice d’hydrogel.

La diffusion isotrope sans restriction existe lorsque alpha est égal à un. Un régime subdiffusif est indiqué pour une valeur alpha inférieure à un. Et un régime superdiffusif est représenté par une valeur 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 nanoéponges un-quatre sont représentés par un régime subdiffusif. À l’inverse, les hydrogels des nanoéponges un-huit sont caractérisés par un régime légèrement superdiffusif.

Une fois maîtrisée, cette réaction peut être réalisée à haut rendement et pureté en une heure si elle est effectuée correctement. Les matériaux montrent 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 des propriétés de transfert d’une molécule biologiquement active encapsulée dans de telles matrices polymères peut être étudié expérimentalement en utilisant les techniques RMN HMS.

Les résultats RMN sur la diffusion de l’ibuprofène dans les hydrogels préparés à partir de nanoéponges cyclodextrines indiquent que la diffusion peut être modulée par une préparation appropriée des polymères. L’ibuprofène présente à la fois un régime subdiffusif et superdiffuseur dans les hydrogels de nanoéponges de cyclodextrine. Cette découverte peut être exploitée pour la conception originale des propriétés de libération de l’échafaudage d’hydrogène des nanoéponges de cyclodextrine.