פרוטוקול זה דן בסטנדרטיזציה להכנת מערכות נוזל יוני מבוססות CAGE כדי להבטיח שחזור ולייעל את זרימת העבודה הכוללת במעבדות מדעיות שונות.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
פרוטוקול זה דן בסטנדרטיזציה להכנת מערכות נוזל יוני מבוססות CAGE כדי להבטיח שחזור ולייעל את זרימת העבודה הכוללת במעבדות מדעיות שונות.
נוזלים יוניים זכו לאחרונה להכרה יוצאת דופן בשל יישומיהם באספקת תרופות, במיוחד הפוטנציאל שלהם לאפשר חדירת תרופות עוריות ולשפר את חדירת התרופות. בנוסף לשיפור חדירות המחסום, לנוזלים יוניים יש תכונות המסה מצוינות, המתמודדות עם האתגר של המסת תרופות מסיסות בצורה גרועה. בשל האסימטריה הגדולה בין הקטיונים האורגניים לאניונים, מלחים פונקציונליים אלה נשארים נוזליים בטמפרטורת החדר. מנקודת מבט יישומית, נוזלים יוניים מספקים גישה מבטיחה וניתנת לכוונון גבוה לשרת תחומים טיפוליים מרובים. נוזל יוני תואם ביולוגית המורכב מכולין וחומצה גרנית (CAGE), ביחס יונים סטויכיומטרי של 1:2, טומן בחובו פוטנציאל עצום לאספקה דרך העור של מגוון רחב של מרכיבים פרמצבטיים פעילים, כולל מולקולות קטנות, פפטידים, חלבונים וחומצות גרעין. יש לכך השפעה מינימלית על תפקוד מחסום העור. כאן, אנו חולקים את השיטות שלנו להכנה, אפיון והערכה של CAGE. תוצאות מייצגות מוצגות עבור אפיון CAGE באמצעות ספקטרוסקופיה NMR, קלורימטריית סריקה דיפרנציאלית, טיטרציה של קרל-פישר לניתוח תכולת מים ומחקרי אינטראקציה של מחסום ex vivo על עור חזיר.
העור הוא האיבר הגדול והחיוני ביותר בגוף, המשמש כמחסום מגן מפני חומרים מזיקים תוך מניעת איבוד מים1. יחד עם זאת, מריחת תרופות על העור ודרכו מציעה מגוון רחב של יתרונות. בהשוואה להזרקות ולמתן דרך הפה, מתן עורי מגביר את היענות המטופלים ומונע חילוף חומרים במעבר ראשון בכבד2. במיוחד עבור מצבי עור, פורמולציות הניתנות בעור מצטיינות במתן אפקט מקומי, ומפחיתות את החשיפה המערכתית3. עם זאת, האופי הכמעט אטום של העור מאתגר באופן משמעותי את הלידה העורית המוצלחת4. עור האדם מורכב משלוש שכבות שונות: האפידרמיס, הדרמיס וההיפודרמיס4. האפידרמיס היא השכבה החיצונית של העור וניתן לחלק אותה לתת-שכבות שונות, כאשר שכבת הקרנית היא השכבה החיצונית ביותר, המורכבת בעיקר מקרטינוציטים. שכבת הקרנית משמשת כמחסום חדירה בולט לרוב המולקולות, ומעכבת את הובלתן לשכבות עמוקות יותר של העור5. פונקציית מחסום זו נובעת מנוכחותם של קורנוציטים המוטבעים בסידור שומנים צפוף, המורכב בעיקר מפוספוליפידים, סטרולים וסרמידים, המכונה לעתים קרובות מבנה הלבניםוהטיט 6. כדי להתגבר על מחסום עור זה, משפרי חדירה כימיים (CPEs) נפרסו כדי לספק מקרומולקולות, מכיוון שהם משבשים את מבנה שכבת הקרנית על ידי אינטראקציה עם השומנים והחלבונים הקיימים בה7.
נוזלים יוניים (ILs) הופיעו כ-CPEs של הדור הבא8. אלה מורכבים מקטיונים אורגניים מגושמים ואניונים, המסודרים בצורה אסימטרית ומתואמים על ידי אינטראקציות יוניות חלשות ולא כיווניות9. בשל הכוחות הבין-מולקולריים החלשים הללו, ILs קיימים כנוזלים מתחת ל-100 מעלות צלזיוס, ואינם מסוגלים לארוז למבנה גבישי מוגדר היטב10. ILs ניתנים לכוונון גבוה, מכיוון שיעילותם תלויה מאוד בבחירת הקטיונים או האניונים והיחס הסטויכיומטרי בין יונים אלה. לפיכך, יש להם יכולת מסיסות וייצוב גבוהה לתרופות בעלות הידרופוביות מגוונת11. ILs משרתים את התכונות הייחודיות של שומנים ופולימרים על ידי מתן שחרור מושהה ואנקפסולציה של מקרומולקולות, בהתאמה12.
ל-ILs תואמים ביולוגית המבוססים על כולין וחומצה גרנית (CAGE), הקיימים ביחס טוחנת סטויכיומטרי של 1:2, יש יישומים משמעותיים באספקה טרנסדרמית של תרכובות הידרופיליות והידרופוביות כאחד. דווח כי CAGE משפר משמעותית את האספקה הטרנסדרמית של חלבונים (אינסולין13) וחומצות גרעין (siRNA14). CAGE מוכן על ידי תגובת מטתזת מלח בין כולין ביקרבונט לחומצה גרנית, עם CO2 כתוצר לוואי15. תגובת מטתזת מלח מציעה היווצרות של תרכובות חדשות באמצעות חילופי יונים בתנאים מתונים בצורה ישירה, מהירה וסלקטיבית ביותר. באופן כללי, חסרים זרימות עבודה קלות למעקב לפיתוח והערכה של CAGE IL. לפיכך, כאן אנו מספקים זרימת עבודה אחת כזו, המפרטת כל שלב בהכנת CAGE כדי לאפשר לחוקרים מרקעים שונים להיכנס למרחב מחקר זה.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כל ההליכים הניסיוניים בוצעו בהתאם להנחיית האיחוד האירופי 2010/63 ואושרו על ידי מינהל הווטרינריה והמזון הדני (רישיון מס. DK-13-oth-931833).
1. הכנת כלוב על ידי תגובת מטתזת מלח
2. אפיון כלוב
3. הערכה מחוץ לגוף של אינטראקציה עם מחסום העור
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
ספקטרום NMR
מטרת טכניקה זו היא לאשר את היווצרותו המוצלחת של CAGE על ידי ניתוח הסביבות הכימיות של אטומי מימן ופחמן באמצעות ספקטרוסקופיה של 1H ו-13C. הספקטרום המתקבל מספק תזוזות כימיות אופייניות, דפוסי פיצול וערכי אינטגרציה המשקפים את המבנה המולקולרי וההרכב של ה-IL המסונתז. ספקטרום התמ"ג של הפרוטונים באיור 1 מאשר את היחס המולרי של 2:1 בין חומצה גרנית לכולין. זה ניכר מערכי האינטגרציה, כאשר השיא המתאים לחומצה גרנית (9) שימש כהתייחסות לכיול. כתוצאה מכך, ע...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
שיטת ההכנה של CAGE המתוארת בעבודה זו אומצה מהספרות15. עם זאת, חשוב להכיר בכך שתהליך הסינתזה רגיש לגורמים חיצוניים שונים, שיכולים להשפיע על תכונות המוצר הסופי. לכן, לאחר ההכנה, יש לאפיין את מערכת הכלוב באמצעות טכניקות כגון ספקטרוסקופיה של תמ"ג כדי לאשר את היווצרות הכלוב.
כפי שמוצג באיור 1, ספקטרום הפרוטונים של CAGE ממחיש את התזוזות הכימיות של הפרוטונים עבור כל מולקולה. הקצאות שיא מפורטות הן עבור ספקטרום
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים מצהירים שאין אינטרסים פיננסיים מתחרים.
עבודה זו נתמכה על ידי מענק קרן LEO מס. LF15007 ו-LF-FE-23-700013.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| צינורות NMR בקוטר 5 מ"מ | סיגמא אולדריץ' | 41121705 | |
| אצטון | VWR | 23L064039 | |
| מחבתות אלומיניום Tzero | TA אינסטרומנטס | 90,16,83,901 | |
| מכשיר Aqua Flux | מערכות ביוקס | ||
| ברוקר אבנס III NMR | ברוקר | מכשיר לספקטרוסקופיית NMR | |
| ביקרבונט כולין | סיגמא אולדריץ' | C7519 | |
| דרמטומה | ביומט זימר | ||
| קלורימטר סריקה דיפרנציאלית | TA אינסטרומנטס | ||
| אתנול | VWR | 23J314009 | |
| פוליסטירן מורחב | קלקר | ||
| תאי דיפוזיה פרנץ | PermeGear | ||
| חומצה גרנית | סיגמא אולדריץ' | 427764 | |
| סרט השתלה | פאראפילם | ||
| קרל פישר טיטרטור | מטלר טולדו | 30252662 | |
| מתנול | VWR | 85681.32 | |
| PBS | פישר סיינטיפיק | 10388739 | |
| תוכנת ניתוח אוניברסלי TA לשנת 2000 | TA אינסטרומנטס | תוכנה לניתוח נתוני DSC | |
| תוכנת טופספין | ברוקר | תוכנה לניתוח נתוני NMR |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.