מוצגת טכניקה המשתמשת במתח חשמלי גבוה ותחליב ממוקד ועמוס בחומרים פעילים לייצור מיקרו-חרוזים אחידים ומגיבים ל-pH.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
מוצגת טכניקה המשתמשת במתח חשמלי גבוה ותחליב ממוקד ועמוס בחומרים פעילים לייצור מיקרו-חרוזים אחידים ומגיבים ל-pH.
שמן קצח (BSO), המופק מזרעי צמח Nigella sativa , זכה לתשומת לב בשל תכונותיו האנטי-סרטניות הפוטנציאליות, במיוחד בהקשר של סרטן המעי הגס. התרכובת הפעילה שלו, תימוקינון, עשויה לעזור לעכב צמיחת תאי סרטן ולגרום לאפופטוזיס בתאי סרטן המעי הגס. נוסף על כך, השפעתו נוגדת הדלקת ונוגדת החמצון של שמן קצח תרבותי עשויה לתרום לסביבת מעיים בריאה יותר, מה שעשוי להפחית את הסיכון לסרטן. לכן, מחקר זה סינתז חרוזי אלגינט רגישים ל-pH כדי להעביר BSO למעי הגס בצורה מבוקרת מבלי לשחרר את התרופה ב-pH 1.2 (קיבה), ובכך לספק דפוס שחרור מוגדר היטב ב-pH 6.8. השימוש בטכנולוגיית אלקטרוספריי משפר את ביצועי התהליך בכך שהוא מקל על ניסוח חרוזים קטנים והומוגניים עם שיעור נפיחות ודיפוזיה גבוה יותר במדיום מערכת העיכול.
החרוזים המנוסחים אופיינו בבדיקת חוזק רירית ex-vivo , גודל חרוז, גורם כדוריות (SF), יעילות אנקפסולציה (EE), מיקרוסקופ אלקטרונים סורק (SEM), התנהגות נפיחות במבחנה (SB) ושחרור תרופות במבחנה במדיה חומצית ובופר. כל החרוזים המיוצרים הללו הדגימו גדלים צנועים של 0.58 ± 0.01 מ"מ וצורה כדורית של 0.03 ± 0.00 מ"מ בבדיקה זו. הפורמולה הראתה תכונות צפות ומשחררות מבטיחות במבחנה. עם אחוז מצטבר נמוך מאוד של חרוזים, ה-EE של השמן של 90.13% ±-0.93% היה גבוה, ומחקר השחרור הראה יותר מ-90% ב-pH 6.8 עם אופי צף טוב בקיבה. בנוסף, החרוזים היו מרווחים באופן שווה בכל המעי. גישת הריסוס החשמלי המשמשת בפרוטוקול זה ניתנת לשחזור, ומניבה תוצאות עקביות. לכן, פרוטוקול זה יכול לשמש לייצור בקנה מידה גדול למטרות מסחור.
קצח, ובמיוחד BSO, שימש זה עידנים לריפוי מגוון רחב של מחלות בשל סגולותיו הרפואיות המבוססות. תימוקינון הוא אולי אחד הפיטוכימיקלים החשובים ביותר המצויים ב-BSO1. בשנים האחרונות, חוקרים חקרו את היתרונות הטיפוליים הפוטנציאליים של תימוקינון in vivo ו-in vitro, והפיקו ראיות אמפיריות התומכות בשימוש ב-BSO. תכונות נוגדות יתר לחץ דם, אנטיבקטריאליות, אנטי-היסטמיניות, אנטי פטרייתיות, משככות כאבים, נוגדות סוכרת, הורדת שומנים ואנטי דלקתיות הודגמו כולן על ידי מחקרים אלה עבור BSO, אשר עשוי לשמש לטיפול בתסמינים כגון אקזמה, לחץ דם גבוה, אסטמה, שיעול, כאבי ראש, שפעת, חום, אנטי סרטן, סחרחורת ופעילותגופנית 2,3.
מריחת כיסויים דקים יחסית על טיפות קטנות של נוזלים ופיזורים, או חלקיקים של חומר מוצק, ידועה בשם מיקרו-אנקפסולציה. כשמדובר בשמן, שמן מיקרו-קפסולות הוא בדרך כלל בעל ערך רב מכיוון שצורות מסוימות של שמן, כמו BSO, נחשבות למזונות מזינים ומציעות יתרונות רפואיים4. עם זאת, הוספת שמנים ישירות למטריצת המזון עלולה להוביל לנידוף, מה שעלול לגרום במהירות להעלמת פעילויות כתוצאה מחשיפה לחמצן ולאור UV5. יתר על כן, חוסר השליטה על קצב שחרור השמנים מביא להשפעה מיידית וחולפת. יצירת ציפוי פולימרי סביב השמן האתרי על ידי מיקרו-אנקפסולציה או מיקרוספריפציה היא שיטה אחת להתגבר על החסרונות הללו6.
מיקרו-קפסולות, הידועות גם בשם מיקרוספרות, מגנות על השמנים מפני תנאי סביבה מזיקים7. תהליך זה נמצא בשימוש נרחב כדי להגביר את יעילות התרופות, לשמר את תכולת התרופות, לאפשר טבליות בשחרור מושהה, לשפר את מיסוך הטעם, להפחית את אובדן הטעם במהלך חיי המדף של המוצר, להאריך את תחושת הפה ולהפריד מרכיבים לא תואמים במינון יחיד8. מיקרו-אנקפסולציה מסייעת גם בשמירה על ספיגה מטבולית, שליטה בקצב שחרור השמן ושמירה על הריכוזים המתאימים כדי להניב את התוצאה המיועדת במיקום מסוים9.
אנקפסולציה אלקטרו-הידרודינמית היא שיטה פשוטה וניתנת להתאמה. החומר הפעיל שוכן בליבה הפנימית של מיקרו-קפסולה, המורכבת ממעטפת חיצונית. בהקשר זה, הוא כולל מטריצה חזקה למדי כדי להבטיח שניתן יהיה להפיץ את הרכיב הפעיל בצורה יעילה יותר במקום גרעין מוגדר בבירור. לפני הספריציקלציה, יש לשלב את החומר הפעיל ותמיסת הפולימר כדי לייצר את המיקרוספירות9. מצד שני, מכיוון ששמן הוא נדיף, מיקרו-אנקפסולציה שלו יכולה להיות קשה ביותר ודורשת בקרת טמפרטורה קפדנית.
ישנן שיטות שונות לעטיפת שמנים. לדוגמה, שמנים מסוימים צריכים להיות עטופים בטמפרטורות נמוכות כדי למנוע פירוק או נידוף של הרכיבים הביו-אקטיביים שלהם. כדי ליצור מבנים בגודל מיקרו וננו, אטומיזציה אלקטרוהידרודינמית (EHDA) נחקרה בהרחבה על ידי חוקרים10. במובן זה, תנאי העיבוד, הכוללים קצב זרימה, מתח מופעל וגודל זרבובית, כמו גם תכונות מרחק האיסוף של התמיסה הפולימרית, הם שני הגורמים העיקריים שיש לקחת בחשבון כדי לייצר את גודל החלקיקים או המורפולוגיה הרצויים11,12.
במחקר זה, נעשה שימוש באלגינטים - סוג של פוליסכרידים טבעיים המתאימים לבליעה דרך הפה - כדי לעטוף את ה-BSO. אצות חומות מכילות אלגינט, פולימר אניוני המופיע באופן טבעי. הוא מורכב משני מבנים מונומריים: α-L-guluronic (G) וחומצה 1-4βD-mannuronic (M)13. הפולימר שלו אינו רעיל14, בעל רמה גבוהה של תאימות ביולוגית, הוא זול ומתכלה ביעילות15. לכן, הוא משמש לעתים קרובות במגזרי הביוטכנולוגיה וההנדסה.
אלגינטים הם החומר הנבחר לאנקפסולציה על ידי ג'לציה יונית מכיוון שהם עשויים ליצור מבנה צולב בין קבוצות G של שרשראות אלגינט שונות על ידי יצירת קשרים יוניים עם קטיונים דו-ערכיים כמו יונים Sr2+, Ca2+ או Zn2+. ניתן לאפיין את תהליך הג'לציה כראוי על ידי מודל קופסת הביצים, המגביל את הקטיון הדו-ערכי לשתי קבוצות קרבוקסיל על מולקולות האלגינט זו לצד זו. הוצע כי מאפייני ההידרוג'ל של חרוזי נתרן אלגינט עשויים לווסת את שחרור המקרומולקולות והמולקולות הקטנות. חרוזי הנתרן אלגינט עשויים להיצמד לרירית המעי למשך זמן ממושך בשל איכויות הדבק הריריות שלהם. יתר על כן, אלגינט מציע מגן שעשוי להגן על שמנים מפני אלמנטים חיצוניים כגון מדיה חומצית16 ומעביר שמנים לתעלות האספקה של מערכת העיכול17. מאז הוא שימש במחקר כדי לסייע במתן תרופות ספציפיות לאתר לרקמות ריריות18,19.
הגישה האלקטרו-הידרודינמית שימשה במחקר זה כדי לחקור את הכדאיות של תחליב שמנים מסחריים ליצירת כמוסות20. כאן, הגישה האלקטרו-הידרודינמית שימשה ליצירה וניתוח מיקרוספירות טעונות אלגינט-BSO20. מחקר זה העריך מספר גורמים אחרים, כולל תכונות ה-SF, ex-vivo, הדבק הרירי, EE%, המראה הפיזי, התפלגות הגודל ופוטנציאל הזטה; ספקטרוסקופיה מוחלשת של השתקפות כוללת-אינפרא אדום טרנספורמציה פורייה (ATR-FTIR) שימשה לבדיקת תאימות כימית20.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
1. הכנת תחליב אלגינט-BSO
2. אפיון תחליב אלגינט-BSO
(1)
(2)3. אפיון חרוזים
(3)4. קביעת EE%
(4)5. מיקרוסקופ אלקטרונים סורק (SEM)
הערה: השתמש ב-SEM כדי להתבונן במיקרו-מבנה ובמורפולוגיה של פני השטח של חרוזי האלגינט של BSO.
6. קבע אינטראקציה בין תרופות באמצעות ATR-FTIR
7. קלורימטריית סריקה דיפרנציאלית (DSC)
הערה: המאפיינים התרמיים והתאימות של החרוזים הטעונים ב-BSO נחקרו באמצעות DSC (קובץ משלים 1).
8. מאפייני נפיחות של חרוזים
(5)הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הכנת מיקרו-חרוזי אלגינט טעוני BSO
איור 1 מייצג את המערך הניסויי להכנת מיקרו-חרוזי אלגינט טעוני BSO. לכמות הלציטין שנוצלה הייתה השפעה ניכרת על יציבות תחליב ה-BSO. תחליבים שיוצרו עם כל שלושת ריכוזי הלציטין היו יציבים יחסית. שיטת הצנטריפוגה (894 × גרם, 5 דקות) שימשה בניסוי זה כדי להעריך את יציבות האמולסיה20. התוצאות אימתו כי לפעילי שטח, ולא לצנטריפוגה, הייתה השפעה גדולה יותר על יציבות תחליב BSO. פוטנציאל הזטה והתפלגות גודל החלקיקים של האמולס...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
באמצעות תהליך EHDA נוצרו מיקרו-חרוזי אלגינט טעוני BSO כנשא רגיש ל-pH. רשת החרוזים הראתה נפיחות תלוית pH והתנהגות שחרור תרופות עקב הנוכחות השופעת של קבוצות חומצה קרבוקסילית. קשר המימן הבין-מולקולרי החזק בין שרשראות הפולימר התגלה כסיבה מאחורי הירידה באופי הנפיחות של חרוזים טעוני BSO ב-pH 1.2. חרוזים טעוני BSO עשויים להפיק תועלת מה-SB המופחת הזה למתן תרופות רגישות ל-pH. ל-pH הייתה השפעה על ה-BSO שהשתחרר מהחרוזים המכילים BSO. ממצאים אלה מצביעים על כך שחרוזים טעוני BSO עשויים לספק שיטת מתן תר...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין ניגודי אינטרסים לחשוף.
מחקר זה נתמך על ידי חוקרים תומכים בפרויקט מספר (PNURSP2024R30) של אוניברסיטת הנסיכה נורה בינת עבד אל-רחמן, ריאד, ערב הסעודית. מחקר זה מומן על ידי מספר פרויקט תומכי חוקרים (RSPD2024R811), אוניברסיטת המלך סעוד, ריאד, ערב הסעודית.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| צינורות צנטריפוגה 10 מ"ל | גלובוס סיינטיפיק | 22-171-624 | |
| 22 מחט | G סיגמא-אולדריץ' (סנט לואיס, מיזורי, ארה"ב). | ||
| 3 מ"ל קוורץ-קובט | סיגמא-אולדריץ' (סנט לואיס, מיזורי, ארה"ב). | ||
| בדלי אלומיניום | |||
| מאזן | |||
| ATR-FTIR | Bruker Malaysia Sdn Bhd, Kawasan Perindustrian Temasya, 40150 Shah Alam, Selangor, Malaysia. | ||
| שמן קצח | IKOP Pharmaceutical Ltd. (IKOP, הפקולטה לרוקחות, IIUM, 25200 Kuantan, Pahang, Malaysia | B182111 | חומר פעיל |
| סידן כלוריד מיובש, CaCl2 · 2H2O | סיגמא-אולדריץ' (סנט לואיס, מיזורי, ארה"ב). | 21074 | חומר ג'ל |
| סרטי | |||
| צנטריפוגה | |||
| קלורימטריית סריקה דיפרנציאלית | |||
| דיגיטל מצלמה | |||
| מקורקעת | |||
| תכולת חומצה גולורונית גבוהה נתרן אלגינט (mw. 97,000) עם צמיגות בינונית (40 – 100 mPa s) | סיגמא-אולדריץ' (סנט לואיס, מיזורי, ארה"ב). | W201502 | |
| פולימר ספק כוח | |||
| איזופרופיל אלכוהול | סיגמא-אולדריץ' (סנט לואיס, מיזורי, ארה"ב). | W292912 | מטרת ניקוי ATR-FTIR |
| Lecithin | Sigma-Aldrich (סנט לואיס, מיזורי, ארה"ב). | P7568 | פעילי שטח |
| מגבת נייר מיקרוסקופ | |||
| מיקרוסקופ | |||
| קיבה מדומה | סיגמא-אולדריץ' (סנט לואיס, מיזורי, ארה"ב). | 1651 | מדיית שחרור ואמצעי נפיחות |
| מדומים נוזל מעיים מדומה | סיגמא-אולדריץ' (סנט לואיס, מיזורי, ארה"ב). | 84082-64-4 | מדיית שחרור ומדיה מתנפחת |
| ספקטרוסקופיה | |||
| מסנן פלדת אל-חלד | |||
| משאבת מזרק | SEN JIN SDN BHD Malaysia, Taman Desaria, 46150 Petaling Jaya, Selangor Darul Ehsan מלזיה | ||
| מים מזוקקים Ultrapure | מסופק על ידי מעבדה | ||
| הומוגנייזר אולטראסוני | SEN JIN SDN BHD Malaysia, Taman Desaria, 46150 Petaling Jaya, Selangor Darul Ehsan Malaysia | ||
| ספקטרופוטומטר UV-vis. | |||
| מאייד ואקום | SEN JIN SDN BHD Malaysia, Taman Desaria, 46150 Petaling Jaya, Selangor Darul Ehsan Malaysia | ||
| מאיץ מתח | SEN JIN SDN BHD Malaysia, Taman Desaria, 46150 Petaling Jaya, Selangor Darul Ehsan Malaysia | ||
| Zetasizer Nano-ZS | (Malvern Zetasizer Nano series Nano-S ו-Nano-Z, Malvern Instruments Ltd., Worcestershire, UK) |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
מאמר זה פורסם
הסרטון יגיע בקרוב