מוצגת טכניקה המשתמשת במתח חשמלי גבוה ותחליב ממוקד ועמוס בחומרים פעילים לייצור מיקרו-חרוזים אחידים ומגיבים ל-pH.
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.
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)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 האמולסיה אופיינו כפי שמוצג בטבלה 1 ובאיור 2.
אפיון חרוזים
גודל, צורה ו-EE
הגודל, הצורה וה-EE של המיקרו-חרוזים המנוסחים מסוכמים בטבלה 2. מידות החרוזים המיובשים נעו בין 1.86 ±-0.02 מ"מ (F2 ו-F3) ל-0.58 ±-0.01 מ"מ (F8), והחרוזים הרטובים היו בין 4.76 ±-0.01 מ"מ (F3) ל-1.50 ±-0.02 מ"מ (F8). המתח החשמלי וקצב זרימת האמולסיה היו שניים מהפרמטרים העיקריים שהשפיעו על גודל החרוזים וכדוריותם. גם ה-SF וגם גודל החרוזים גדלו עם קצב זרימה מוגבר, בעוד שמשתנים אלה פחתו עם עלייה במתח החשמלי. עם זאת, גודל ה-SF והחרוזים לא ירדו בנקודה מסוימת כאשר המתח החשמלי וקצב הזרימה גדלו באופן פרופורציונלי. מחקר זה מצא כי חרוזים המיוצרים בקצב זרימה של 2 מ"ל לדקה ומתח חשמלי של 7 קילו וולט הם באופן עקבי באותו גודל, צורה ומשקל. החוקרים מדדו את גודל החרוז ומצאו שהוא 0.58 ± 0.01 מ"מ. עבור פורמולציות חרוזים רטובות ויבשות כאחד, ה-EE נע בין 67.20 ±-1.46% (F1) ל-104.50 ±-4.04% (F8) ובין 59.92 ±-0.90% (F1) ל-90.13 ±-0.93% (F8), בסדר זה. שיעור ה-EE עלה יחד עם המתח וקצב הזרימה, מה שעשוי להיות מוסבר על ידי המתח הגבוה, שהגדיל את קשירת הקישור הצולב לתמיסת הג'ל CaCl2 וייצר חללים נוספים עבור קישור צולב יוני. כתוצאה מכך, יותר נפט נלכד ונמנעה דליפת שמן ממטריצת הפולימר.
אחידות משקל חרוזים
מקדמי שינוי המשקל של חרוזי אלגינט טעונים ב-BSO נעו בין 1.37% ל-3.93%. על פי המחקר האחרון, המשקל הממוצע של כל החרוזים העמוסים ב- BSO לא היה שונה ביותר מ -5%.
ATR-FTIR
כדי לקבוע את האינטראקציה בתוך המרכיבים, בוצע ATR-FTIR (איור 3). נתרן אלגינט הציג פסים ספקטרליים אופייניים ב-3400 ס"מ-1 עבור מתיחת O-H וב-1595 ו-1408 ס"מ-1 עבור קבוצות C=O ו-C-C כתוצאה מרטט מתיחה. שתי רצועות נפרדות נמצאו גם ב-1600 ו-1405 ס"מ-1 במחקר קודם, שהיו קשורות לתנודות המתיחה הסימטריות והאסימטריות של קבוצות -COOH, בהתאמה. בנוסף, קבוצת C-H הייתה אחראית לרצועות שנראו בספקטרום הנתרן אלגינט ב-1316 ו-1025 ס"מ-1. לעומת זאת, ספקטרום הלציטין חשף שלוש רצועות ב-2922, 2853 ו-1465 ס"מ-1, המקבילות לקבוצות C=O, C-H ו-C-C. פסגות ה-BSO שבלטו ביותר נמצאו ב-2953 ו-2853 ס"מ-1 (C-H ב-CH2 ו-C=C-H, בהתאמה). יתר על כן, מכיוון ששרשראות פחמן נפוצות בחומצות שומן, הרצועות שהופיעו ב-1,753, 1,653 ו-1,453 ס"מ-1 הציעו C=O, C=C ו-C-H, בהתאמה.
DSC
ניתוח DSC שימש לקביעת התנהגות הטמפרטורה של חרוזי אלגינט טעונים ב-BSO והאינטראקציות שלהם עם מיצוי אחרים במהלך תהליך ההכנה והפיתוח. פירוק פוליאלקטרוליטים נגרם על ידי תהליכי דה-פולימריזציה והתייבשות, ככל הנראה תגובות חמצון פוליאלקטרוליטים ודקרבוקסילציה חלקית של קבוצות הקרבוקסיליות הפרוטונים (איור 4).
SEM
באמצעות SEM, תמונות של פני השטח של החרוזים המיובשים שעברו אופטימיזציה עם טעינת BSO צולמו במצלמה. זה הראה שלחרוזים היה משטח חלק, צורתם כדורית, והיו להם נקבוביות ותעלות רבות על פני השכבה החיצונית שלהם (איור 5).
התנהגות נפיחות חרוזים
נפיחות חרוזים היא התנהגות משמעותית המשפיעה על דפוס שחרור התרופות של חומרים פולימריים21. כדי להעריך את ה-SB, חרוזים המכילים BSO נבדקו ב-SGF (0.1 N HCl, pH 1.2) וב-SIF (pH 6.8) (איור 6).
התכווצות אלגינט ב-pH חומצי עשויה להסביר את הירידה הראשונה באינדקס הנפיחות של פורמולציות חרוזים F1 עד F9 ב-SGF בהשוואה ל-SIF, מה שמעיד על SB רגיש ל-pH. כתוצאה מכך, החרוזים הראו אחוז גבוה יותר של SI ב-SIF לאחר 30-90 דקות. ניתן להסביר את ה-SB של החרוזים ב-pH אלקליין על ידי חילופי יוני סידן, לפיהם נוכחותם של יוני פוספט מבודדי סידן קושרת את הקבוצות הקרבוקסיליות של מטריצת הלציטין המקושרת צולבת ליוני הנתרן במאגר הפוספט. בנוסף, חרוזי האלגינט המנופחים הטעונים ב-BSO התפרקו ונשחקו תוך 100-110 דקות, ותוך 120 דקות, כל התכשירים נשחקו לחלוטין.
המטרה העיקרית של מחקר זה היא לסנתז חרוזים עמוסים בשמן קצח, מבוססי אלגינט ורגישים ל-pH באמצעות טכניקת ריסוס חשמלי כדי לשחרר את התרופה במקום שבו היא נספגת בדרך כלל - במעי. ב-pH חומצי של 1.2, החרוזים התכווצו או שמרו על צורתם המקורית, מה שהפחית את נטייתם להתפורר. בניגוד לכך, חרוזי אלגינט טעוני BSO התנפחו במהירות כאשר נחשפו ל-SIF (pH 6.8). לאחר 120 דקות, כל תשעת התכשירים (F1-F9) התמוססו לחלוטין ב-SIF. זה נבע מנוכחותם של יוני פוספט במדיום, מה שהגביר את המסיסות של קומפלקס הנתרן אלגינט ברמות pH גבוהות יותר. הניתוק של אלגינט-נתרן והתמוטטות הג'ל לאחר מכן במאגר הפוספט נגרמו על ידי הזיקה הגבוהה יותר של יוני הפוספט ל-Ca2+ מאשר ליוני אלגינט.

איור 1: מערך ניסיוני של טכניקת אטומיזציה אלקטרוהידרודינמית לייצור מיקרו-חרוזי אלגינט. הגדרה בזמן אמת לייצור חרוזים וחרוזים רטובים טריים. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 2: התפלגות גודל החלקיקים ופוטנציאל הזטה של תחליב טעון שמן קצח. (A) התפלגות גודל ו- (B) התפלגות פוטנציאל זטה. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 3: ספקטרום אינפרה-אדום טרנספורמציה של החזר כולל מוחלש .(A) BSO, (B) נתרן אלגינט, (C) לציטין, (D) סידן כלורי, (E) חרוזים ללא BSO, (F) חרוזי אלגינט-BSO, ו-(G) תערובת פיזית של חומרים פעילים וחומרי עזר (נתרן אלגינט, לציטין, סידן כלורי ו-BSO). קיצור: BSO = שמן קצח. נתון זה שונה מ-Azad et al.20. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 4: תרמוגרמה של קלורימטריית סריקה דיפרנציאלית (DSC). (A) חרוזים נטולי BSO ו-(B) חרוזים טעוני BSO. נתון זה שונה מ-Azad et al.20. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 5: מיקרו-תצלומי אלקטרונים סורקים. (A, B) חרוזים מיובשים של אלגינט-BSO שמראים מורפולוגיה של פני שטח חלקים (25x ו-100x); נוכחות של נקבוביות ותעלות הנראות בפרוסת החרוז המיובש בהגדלה של (C) 100x ו-(D) 500x. פסי קנה מידה = 100 מיקרומטר (A-C), 20 מיקרומטר (D). נתון זה שונה מ-Azad et al.20. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 6: התנהגות נפיחות של חרוזי אלגינט ממוטבים טעונים בשמן קצח. (A) מדיה חומצית (pH 1.2) ו-(B) אמצעי חיץ (pH 6.8) [ממוצע ± SD, n = 3]. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.
| % לציטין conc. | גודל חלקיקים (ננומטר) | PDI | פוטנציאל זטה (mV) | ES (%) | |||
| לפני | לאחר צנטריפוגה | לפני | לאחר צנטריפוגה | לפני | לאחר צנטריפוגה | ||
| 1 | 253.32±4.65 | 282.93±14.11 | 0.392±.03 | 0.333±.06 | -43.1±.36 | -37.6±2.2 | 92.50±0.23 |
| 3 | 334.51±12.82 | 347.44±15.14 | 0.315±.04 | 0.358±.12 | -46.9±2.26 | -43.5±1.32 | 94.83±0.42 |
| 5 | 430.13±14.23 | 463.23±8.91 | 0.422±.04 | 0.548±.11 | -51.4±2.75 | -45±1.01 | 96.50±0.40 |
טבלה 1: התפלגות גודל החלקיקים וניתוח פוטנציאל זטה של תחליב טעון שמן קצח. *(n = 3, ממוצע ± SD). קיצורים: PDI = מדד פוליפיזור; ES = יציבות אמולסיה.
| קוד | מתח (kV) | קצב זרימה (מ"ל/דקה) | גודל חרוזa (מ"מ) | גורם כדוריותA (מ"מ) | יעילות אנקפסולציהa (%) | |||
| רטוב | יבש | רטוב | יבש | רטוב | יבש | |||
| פורמולה 1 | 3 | 1 | 4.47±0.01 | 1.82±0.01 | 0.02±0.00 | 0.04±0.00 | 20.67.±1.46 | 59.92±0.90 |
| F2 | 3 | 2 | 4.52±0.03 | 1.86±0.02 | 0.01±0.00 | 0.03±0.00 | 68.22±3.09 | 65.89±1.57 |
| F3 | 3 | 3 | 4.76±0.01 | 1.86±0.01 | 0.02±0.01 | 0.04±0.00 | 70.76±0.86 | 66.34±1.89 |
| F4 | 5 | 1 | 3.12±0.01 | 0.99±0.04 | 0.02±0.01 | 0.01±0.01 | 70.11±0.51 | 70.11±0.51 |
| F5 | 5 | 2 | 2.83±0.05 | 0.80±0.02 | 0.02±0.01 | 0.02±0.02 | 86.89±1.67 | 86.89±1.67 |
| F6 | 5 | 3 | 3.30±0.01 | 0.90±0.02 | 0.03±0.01 | 0.01±0.01 | 86.63±0.83 | 86.12±0.15 |
| F7 | 7 | 1 | 1.86±0.02 | 0.72±0.01 | 0.01±0.00 | 0.04±0.00 | 82.16±2.50 | 78.67±0.90 |
| F8 | 7 | 2 | 1.50±0.02 | 0.58±0.01 | 0.02±0.00 | 0.03±0.00 | 104.50±4.04 | 90.13±0.93 |
| F9 | 7 | 3 | 2.58±0.05 | 0.93±0.01 | 0.02±0.00 | 0.03±0.01 | 96.04±3.61 | 89.82±154 |
טבלה 2: השפעת מתח (kV) וקצב זרימה (מ"ל/דקה) על גודל החרוז, גורם הכדוריות ויעילות האנקפסולציה. n = 3, ממוצע ± S.D. טבלה זו שונתה מ-Azad et al.20.
קובץ משלים 1: מדידת גודל ופיזור חלקיקים, ATR-FTIR ו-DSC. אנא לחץ כאן להורדת קובץ 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 תרופות דרך הפה בטוחה למתן תרופות טוב יותר וממוקד למעי.
גודל החלקיקים של האמולסיה גדל עם עלייה בריכוז הלציטין. ניתן לייחס תופעה זו לעלייה בצמיגות הקשורה לרמות לציטין גבוהות יותר, מה שעלול להשפיע על יכולות הקטנת הגודל של ההומוגנייזר האולטראסוני. יתר על כן, ריכוזי לציטין מוגברים תורמים לשכבת פעילי שטח צפופה יותר סביב טיפות השמן, וכתוצאה מכך גדלי חלקיקים גדולים יותר. המראה המיקרוסקופי של האמולסיה מצביע על כך שהאמולסיות שמרו היטב על יציבותן. ריכוז הלציטין יכול להשפיע על התפלגות גודל החלקיקים ופוטנציאל הזטה20. האמולסיות הראו התפלגות גודל חלקיקים לא הומוגנית, שעשויה לנבוע מהליך הסוניקציה הידני. לפוטנציאל זטה יש תפקיד מפתח בשמירה על יציבותן של מערכות קולואידיות21. הטיפות בתוך האמולסיה הראו מטען שלילי משמעותי, אותו ניתן לייחס למטען השלילי של האלגינט הנובע מהקבוצות הפונקציונליות הידרוקסיל והקרבוקסיל בתוך המבנה המולקולרי שלו22.
באפיון המיקרו-חרוזים, גודל, צורה ו-EE הם פרמטרים משמעותיים המושפעים מתנאי העיבוד. הקשר בין המתח החשמלי, קצב זרימת האמולסיה ומאפייני המיקרו-חרוזים המתקבלים מצביע על משחק גומלין מורכב הקובע את המאפיינים הסופיים של החרוזים. כאשר מגדילים את קצב הזרימה, גם גודל החרוז וה-SF גדלים. מצד שני, הגדלת המתח החשמלי מקטינה את גודל החרוז ואת ה-SF אך מגדילה את EE. עם זאת, אם המתח החשמלי וקצב הזרימה גדלים באופן יחסי, גודל החרוז וה-SF אינם יורדים בנקודה מסוימת20. היכולת לקישור צולב בחלק החיצוני של חרוזי האלגינט ממלאת גם תפקיד חשוב בשיפור ה-EE עבור שמנים בתוך אלגינט. מחקר קודם הראה EE אופטימלי של 98.30% לשמן פשתן עטוף בחרוזי אלגינט שיובשו בתנור, עם גדלי חרוזים שנעים בין 1.90 מ"מ ל-2.94 מ"מ ו-SF בין 0.044 ל-0.168. למרות יעילות האנקפסולציה הגבוהה הללו, שחרור התרופה לאתר המיועד במערכת העיכול נמצא רק 83%23. מחקר אחר הניב EE דומה של 98.7%, עם גדלי חרוזים של 2.13 מ"מ ו-SF של 0.08 מ"מ. לעומת זאת, חרוזי האלגינט היבשים שרוססו ב-BSO במחקר זה הראו EE של 90.13 ±-0.93%, כאשר למעלה מ-90% מהחומר שוחרר בהצלחה באתר המיועד ב-SIF, על פי מחקר השחרור שלנו. זה מצביע על כך שחרוזי האלגינט שלנו הצליחו לעטוף ולשחרר כמעט לחלוטין את BSO במיקום הרצוי24.
על פי הסטנדרטים שנקבעו על ידי הפרמקופיאה של USP, כל התכשירים (F1-F9) עמדו בדרישות לאחידות משקל25. אחידות זו במשקל משקפת עטיפה עקבית של BSO בתוך חרוזי האלגינט, המתאפשרת על ידי שימוש בטכניקות אלקטרוהידרודינמיות. גודל וצורת החרוז האופטימליים, המתאימים למתן דרך הפה, הושגו בתנאים ספציפיים, מה שחושף את החשיבות של תהליכי ייצור מבוקרים במדויק. יתר על כן, ה-EE, שהשתנה עם המתח וקצב הזרימה, מציע שניתן לכוונן את פרמטרי התהליך כדי למקסם את אנקפסולציית ה-BSO. יש לכך השלכות משמעותיות על הזמינות הביולוגית והיעילות של התרכובת העטופה, כאשר יעילות אנקפסולציה גבוהה יותר עשויה להוביל לתוצאות טיפוליות טובות יותר.
האחידות במשקל החרוזים, יחד עם ניתוחי ATR-FTIR ו-SEM, מספקת תובנה לגבי העקביות והשלמות הכימית של חרוזי האלגינט26,27. ניתוח ATR-FTIR אישר את נוכחותן של קבוצות פונקציונליות מרכזיות ואת השילוב המוצלח של BSO בתוך מטריצת האלגינט28, בעוד שתמונות SEM המחישו את הצורה הכדורית והמשטח החלק של החרוזים, החיוניים להתנהגות שחרור עקבית. מחקר SB הדגים את תכונות הנפיחות הרגישות ל-pH של החרוזים, שהיא משמעותית לשחרור תרופות ממוקדות במעי, מה שמבטיח ש-BSO משתחרר במקום שבו הוא יכול להיספג בצורה היעילה ביותר29. התנהגות מגיבה ל-pH זו מדגימה את הפוטנציאל של מיקרו-חרוזים מבוססי אלגינט כמערכת אספקה מבטיחה עבור BSO, המאפשרת שחרור ממוקד ומבוקר במערכת העיכול.
כתוצאה מהפיתוח המוצלח של המחקר של חרוזי אלגינט רגישים ל-pH לשחרור מוסדר של שמן קצח, מודגשת אספקת תימוקינון לטיפול בסרטן המעי הגס. ייצור חרוזים בגודל אחיד עם תכונות נפיחות רצויות ויעילות אנקפסולציה טובה נעשה קל יותר על ידי יישום טכנולוגיית אלקטרו-ספריי. חרוזים אלה הראו תכונות צפות טובות, כפי שניתן לראות על ידי קצב שחרור של יותר מ-90% בסביבת pH 6.8, מה שמבטיח אספקה ממוקדת בתוך מערכת העיכול. הממצאים מצביעים על אסטרטגיה אפשרית להגברת הזמינות הביולוגית של שמן קצח תרבותי תוך הפחתת שחרורו המוקדם בקיבה. לטכניקה זו יש פוטנציאל רב לייצור בקנה מידה גדול, מה שפותח את הדלת למסחור פוטנציאלי של טיפולים בסרטן בעתיד.
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.
| 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) |
