Summary
के β-cyclodextrin nanosponges बहुलक नेटवर्क में समझाया इबुप्रोफेन गति शासनों स्पंदित-क्षेत्र-ढाल स्पिन गूंज (PGSE) एनएमआर तकनीक का उपयोग कर जांच कर रहे हैं। संश्लेषण, शुद्धि, दवा लोडिंग, एनएमआर पल्स अनुक्रम और डेटा विश्लेषण कई अवलोकन समय पर दवा का मतलब वर्ग विस्थापन बाहर काम करने के क्रियान्वयन के बारे में विस्तार से बताया गया है।
Abstract
ethylenediaminetetraacetic dianhydride (EDTA) के साथ β-cyclodextrin (β-सीडी) की रासायनिक पार से जोड़ने cyclodextrin nanosponges (CDNSEDTA) के रूप में भेजा branched पॉलिमर का नेतृत्व किया। 4 और 1: 8 सीडी-EDTA दाढ़ अनुपात के दो अलग अलग तैयारियों 1 के साथ वर्णित हैं। इसी पार से जुड़े पॉलिमर सजातीय, बेरंग, दवा भरी हुई हाइड्रोजेल को इबुप्रोफेन सोडियम नमक (आईपी) के प्रमुख के 0.27 एम जलीय समाधान के साथ संपर्क किया गया।
सिस्टम उच्च संकल्प जादू कताई (एचआर-मास) एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी कोण की विशेषता थे। स्पंदित क्षेत्र ढाल स्पिन गूंज (PGSE) एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी अलग अलग समय पर अवलोकन बहुलक जेल के अंदर आईपी का मतलब वर्ग विस्थापन (एमएसडी) निर्धारित करने के लिए इस्तेमाल किया गया था टी डी। एमएसडी = च (टी घ): डेटा आगे एमएसडी के समय निर्भरता का अध्ययन करने के क्रम में प्रोसेस किया गया। प्रस्तावित पद्धति, विभिन्न प्रसार शासनों कि चिह्नित करने के लिए उपयोगी हैसिद्धांत रूप में, घुला हुआ पदार्थ हाइड्रोजेल, अर्थात् सामान्य या विषम प्रसार के अंदर अनुभव हो सकता है। बहुलक तैयारी और शुद्धि, दवा भरी हुई हाइड्रोजेल का ग्रहण, एनएमआर नमूना तैयार करने, मानव संसाधन-मास एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी द्वारा एमएसडी की माप और एमएसडी के समय निर्भरता प्राप्त करने के लिए अंतिम डेटा प्रसंस्करण सहित पूरा प्रोटोकॉल यहां बताया और चर्चा कर रहे हैं । प्रस्तुत प्रयोगों एक paradigmatic मामले प्रतिनिधित्व करते हैं और डेटा दवा वितरण के लिए संभावित आवेदन की एक बहुलक मेजबान के भीतर एक समझाया अतिथि के परिवहन के गुणों के लक्षण वर्णन करने के लिए नवीन दृष्टिकोण के संदर्भ में चर्चा कर रहे हैं।
Introduction
वहाँ डिजाइन और polymeric entrapping में सक्षम प्रणाली के निर्माण में एक बढ़ती रुचि न सहसंयोजक बातचीत, संभावित जैव रासायनिक गतिविधि के साथ छोटे अणुओं के माध्यम से, है। इस तरह की सामग्री चयनात्मक लक्ष्य को सक्रिय सिद्धांत के परिवहन में आवेदन मिल और ऐसे पीएच विविधताओं, तापमान, इस संदर्भ में आदि के रूप में बाहरी उत्तेजनाओं, की कार्रवाई पर रिलीज करने की उम्मीद कर रहे हैं, हाइड्रोजेल निकला nanomedicine के लिए बहुमुखी और शक्तिशाली सामग्री होने की दवाओं 1 से नियंत्रित रिलीज को देखते हुए। बहुलक हाइड्रोजेल के गठन i) शारीरिक, गैर सहसंयोजक जैसे हाइड्रोजन बांड, द्वितीय) सहसंयोजक चेन एक तीन आयामी की उपस्थिति में प्रफुल्लित करने के लिए सक्षम नेटवर्क के लिए अग्रणी के पार से जोड़ने के रूप में बातचीत से macromolecular चेन परस्पर द्वारा प्राप्त किया जा सकता है एक जलीय घोल या iii) दो उल्लेख तरीकों 2-4 का एक संयोजन।
तीन-पैसा के एक विशेष रूप से बहुमुखी वर्ग8 cyclodextrin nanosponges (CDN) को जन्म दे रही है - nsional, कार्बनिक और अकार्बनिक प्रजातियों के encapsulation के लिए swellable पॉलिमर प्राकृतिक β-cyclodextrin (β-सीडी) एक tetracarboxylic एसिड 5 उपयुक्त, सक्रिय डेरिवेटिव के साथ संक्षेपण के माध्यम से शुरू प्राप्त किया जा सकता है। संश्लेषण, लक्षण और CDNS के आवेदन हमारे समूह का एक समेकित अनुसंधान विषय है। पिछले कुछ साल के परिणामों से संकेत मिलता है कि CDNS सूजन, अवशोषण / रसायन का समावेश है, और छोटे दवा अणुओं की रिहाई की साज़िश का गुण दिखाने के लिए, दवा सक्रिय तत्व 9 के नियंत्रित रिलीज में आवेदन के साथ - 11 और पर्यावरण रसायन विज्ञान 12 - 14।
इन परिसरों को देखते हुए, दो प्रमुख मुद्दों बहुलक जेल और जेल matrices 15 में विलेय गतिशीलता का एक बेहतर समझ में सक्रिय यौगिक के कुशल लोड हो रहा है चिंता का विषय को संबोधित करने की 16,17 में छोटे अणुओं का प्रसार तंत्र से संबंधित सिद्धांतों प्रदान करता है। स्पंदित क्षेत्र-ढाल स्पिन गूंज (PGSE) एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी एक अच्छी तरह से स्थापित संरचनात्मक पद्धति व्यापक रूप से सॉल्वैंट्स 18 में छोटे अणुओं के translational प्रसार या शुद्ध तरल पदार्थ के आत्म-प्रसार का अध्ययन करने के लिए प्रयोग किया जाता है। उच्च संकल्प जादू (एचआर-मास) एनएमआर प्रौद्योगिकी कताई कोण की हाल की घटनाओं के लिए यह संभव विषम निलंबन 19, जैल और swellable पॉलिमर 20,21 में मोबाइल अणुओं के उच्च संकल्प एनएमआर डेटा एकत्र करने के लिए बनाया है। दरअसल, प्रयोगात्मक संयोजन एचआर-मास एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी और PGSE पल्स अनुक्रम सेटअप मेजबान के आणविक वातावरण में घुला हुआ पदार्थ अणुओं निरीक्षण करने के लिए एक अनूठा अवसर प्रदान करता है। एक जेल मैट्रिक्स के भीतर फँस दवा अणु के परिवहन संपत्तियों पर महत्वपूर्ण डेटा इस प्रकार प्राप्त की जा सकती है। उच्च गुणवत्ता प्रयोगात्मक डेटा इस प्रकार obtai हो सकता हैनेड nanostructured मेजबान अतिथि सिस्टम का एक और अधिक तर्कसंगत डिजाइन की इजाजत दी।
वर्तमान काम में हम निम्न चरणों के लिए विस्तृत प्रोटोकॉल का वर्णन: i) EDTA पॉलिमर (चित्रा 1) के साथ संश्लेषण और CDNS के दो अलग-अलग तैयार की शुद्धि के पार से जुड़े, CDNSEDTA के रूप में भेजा, और विभिन्न सीडी / पार लिंकर दाढ़ की विशेषता अनुपात: 1: 4 (CDNSEDTA 1: 4) और 1: 8 (CDNSEDTA 1: 8); द्वितीय) के लिए दोनों CDNSEDTA 1 दवा भरी हुई हाइड्रोजेल की तैयारी: 4 और CDNSEDTA 1: 8। इस चरण में हम मॉडल दवा अणु, लोकप्रिय गैर स्टेरायडल विरोधी भड़काऊ इबुप्रोफेन सोडियम नमक (आईपी) के रूप में इस्तेमाल; iii) CDNSEDTA भीतर आईपी के परिवहन संपत्तियों की पूरी तरह से जांच-PGSE HRMAS एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी के माध्यम से हाइड्रोजेल। विधि हम यहाँ का प्रस्ताव हाइड्रोजेल एमएसडी के समय निर्भरता के विश्लेषण के बाद भीतर समझाया दवा का मतलब वर्ग विस्थापन (एमएसडी) की माप पर आधारित है।
हम wजो मैट्रिक्स में नशीली दवाओं के एमडीएस के समय निर्भरता पर ध्यान केंद्रित कर रहा है - - समेकित केवल दवा के प्रसार गुणांक के निर्धारण पर आधारित पद्धति की तुलना में जानकारी का एक व्यापक स्पेक्ट्रम प्रदान करता है तनाव है कि कार्यप्रणाली ऊपर उल्लिखित ish। हमने हाल ही में 21 दिखा दिया है कि इस दृष्टिकोण सामान्य और विषम प्रसार आईपी CDNS हाइड्रोजेल में ही सीमित द्वारा अनुभवी शासनों के भेदभाव के लिए अनुमति दी।
हम इस प्रकार का मानना है कि कदम-दर-कदम बहुलक संश्लेषण / शुद्धि, दवा भरी हुई हाइड्रोजेल के गठन, एचआर-मास एनएमआर लक्षण और एमडीएस डेटा का डाटा प्रोसेसिंग, के विवरण के लिए nanostructured सिस्टम निस्र्पक में रुचि वैज्ञानिकों के लिए एक शक्तिशाली टूलकिट है प्रसूति और छोटे अणुओं की रिहाई।
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Protocol
1. CDNSEDTA पॉलिमर के संश्लेषण
- सूखी उपयोग करने से पहले 4 घंटे के लिए 80 डिग्री सेल्सियस पर β-cyclodextrin (β-सीडी) ओवन में। Dimethylsulfoxide की सूखी 500 मिलीलीटर (DMSO) और 100 triethylamine की उन्हें प्रोटोकॉल में उपयोग करने से पहले 24 घंटे के लिए आणविक चलनी (4 ए) से अधिक (ईटी 3 एन) मिलीलीटर।
- एक 50 मिलीलीटर एक गर्दन दौर नीचे कुप्पी में DMSO के 25 मिलीलीटर का परिचय। चुंबकीय सरगर्मी के तहत, β-सीडी (5 mmol) की 5.675 ग्राम जोड़ें। आदेश गांठ के गठन को कम करने के लिए, DMSO के लिए छोटे भागों में β-सीडी पाउडर डालें।
- लगभग 30 मिनट के बाद, का उपयोग करते हुए एक 10 मिलीलीटर पिपेट स्नातक की उपाधि प्राप्त सजातीय समाधान के लिए एट 3 एन के 6ml जोड़ें। आरटी पर 15 मिनट के लिए सरगर्मी के तहत मिश्रण रखें। आरटी पर एक पानी के स्नान में कुप्पी उतर रही है।
नोट: β-सीडी और EDTA के बीच प्रतिक्रिया एक्ज़ोथिर्मिक है। इसलिए, पानी के स्नान में कुप्पी डूबनेवाला गर्मी विनिमय प्रतिक्रिया मिश्रण के overheating से बचने के पक्ष में है। - 5.124 ग्राम (20 mmol, CDNSEDT की तैयारी जोड़ेएक 1: 4) या 10.248 ग्राम (40 mmol, CDNSEDTA 1 की तैयारी: 8) की तीव्र क्रियाशीलता के तहत EDTA-dianhydride।
- 3 घंटे के बाद, ठोस सामग्री हटाने के लिए (CDNSEDTA 1: 4 या CDNSEDTA 1: 8) कुप्पी एक रंग का उपयोग करें और यह निहायत कुचलने एक मोर्टार और मूसल के साथ से।
- आर टी (100 मिलीलीटर × 5 बार) पर एसीटोन के साथ फिल्टर पेपर पर ठोस सामग्री धो, एचसीएल 0.1 एम (200 मिलीलीटर × 5 बार), और विआयनीकृत पानी (200 मिलीलीटर × 3 बार) के साथ।
- अंत में, सूखी सभी ठोस आरटी पर हवा में सामग्री 48 घंटे के लिए, यह पतले कुचलने एक मोर्टार और मूसल में और फिर 45 डिग्री सेल्सियस पर 2 घंटे के लिए वैक्यूम (<15 मिलीबार) के नीचे रखें।
चित्रा 1:। CDNSEDTA पॉलिमर की योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व योजनाबद्ध सिंथेटिक मार्ग। वाम: मोनोमर β-cyclodextrin (β-सीडी) और पार से जोड़ने एजेंट EDTA-dianhydride की आणविक संरचना। तीर पर समग्र प्रतिक्रिया की स्थिति। सही:। पार से जुड़े बहुलक का स्केच कृपया यहाँ यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए क्लिक करें।
2. मानव संसाधन-मास एनएमआर माप
- HR-मास एनएमआर नमूना तैयार
- deuterated पानी (99.8%) में इबुप्रोफेन सोडियम नमक (आईपी) का एक समाधान 0.27 एम तैयार करें।
- एक 2 मिलीलीटर कांच की शीशी में बिंदु 2.1.1 पर तैयार समाधान के 150 μl) के लिए 4 और निर्जल सोडियम कार्बोनेट के 2 मिलीग्राम (ना 2 सीओ 3): CDNSEDTA 1 की 20 मिलीग्राम जोड़ें। आदेश में यह homogenize करने के लिए एक छोटा सा रंग के साथ शीशी की सामग्री मिक्स। जेल इस प्रक्रिया के साथ बनाई उपयोग करने से पहले 2 घंटा तक प्रतीक्षा करें। 8 बहुलक: CDNSEDTA 1 के लिए इस बिंदु को दोहराएँ।
- एक 5 मिमी एनएमआर रोटर एक छोटा सा रंग का उपयोग करते हुए मानव संसाधन-मास एनएमआर प्रयोगों के लिए उपयुक्त में जेल डालें। जेल का उपयोग करने की कुल राशि रोटर के आंतरिक मात्रा पर निर्भर करता है (12 μl) की सिफारिश की।
- HR-मास 1 एच एनएमआर प्रयोगों
- मास वायवीय नियंत्रण इकाई, चर तापमान इकाई में 305 कश्मीर में नमूना तापमान पर 4 KHz के रोटर कताई गति: निम्नलिखित महत्वपूर्ण भूमिका निभाई मानकों को निर्धारित करें।
- मोल CDNSEDTA में इबुप्रोफेन का 1 एच एचआर-मास एनएमआर स्पेक्ट्रा (1: 4) और CDNSEDTA (1: 8) बहुलक प्रणालियों प्रोटॉन गूंज पर एक पारंपरिक एक पल्स अनुक्रम का उपयोग कर।
- एक नए डेटा सेट बनाएँ। "AcquPars" टैब पर क्लिक करें। PULPROG चयन करें: ZG।
- स्कैन की संख्या का चयन करें (एन एस = 4) और उन्हें (डी 1 = 5 सेकंड) .Set वर्णक्रमीय चौड़ाई (दप = 8 पीपीएम) के बीच के समय में देरी, समय डोमेन (टीडी = 16K) और रिसीवर लाभ (आरजी = 32 )।
- कंसोल पर "ZG" टाइप करें और एक नि: शुल्क प्रेरण क्षय (खूंटी) स्क्रीन पर हो जाएगा। "ProcPars" टैब पर क्लिक करें डेटा की प्रक्रिया। वर्णक्रम आकार (एसआई = 32K), एक घातीय गुणा खिड़की समारोह (WDW = ईएम) और लाइन विस्तार (पौंड = 1) की स्थापना की।"एफटी" टाइप फूरियर परिवर्तन करने के लिए। स्पेक्ट्रम स्क्रीन पर चरण टैब का उपयोग करके चरण। एक उच्च संकल्प अच्छी तरह से हल स्पेक्ट्रम प्राप्त करते हैं।
चित्रा 2: द्विध्रुवी पल्स जोड़े अनुदैर्ध्य एड़ी वर्तमान देरी (BPPLED) पल्स अनुक्रम पल्स PFGSE प्रयोगों प्रदर्शन करने के लिए इस्तेमाल किया अनुक्रम की योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व।। 90 ° दालों के लिए चरण चक्र है: P1: (0) 16, P2: (0022) 4, पी 3: (0) 4 (2) 4 (1) 4 (3) 4, पी 4: (0202 2020 1313 3131 ), पी -5: (0) 4 (2) 4 (1) 4 (3) 4। 180 डिग्री दालों x + कर रहे हैं। (ref.18 से संशोधित) यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।
- HR-मास 1 नोट: PGSE प्रयोगों BPPLED पल्स अनुक्रम 18 चित्रा 2 में सूचना का उपयोग कर प्रदर्शन कर रहे हैं। यह एक छद्म एक ढाल रैंप अप्रत्यक्ष आयाम में 100% से 2% से रैखिक वृद्धि के साथ दो आयामी प्रयोग है। संकेत तीव्रता प्रसार समय Δ और ढाल पल्स δ के आधार पर तनु है। इन मानकों के अनुकूलन ठीक से एक PGSE प्रयोग चलाने से पहले आवश्यक है। अनुकूलन, कुछ -1 डी माप जिसमें Δ स्थिर रखा है चलाकर किया जाता है, जबकि δ विविध है।
- पैरामीटर अनुकूलन
- प्रयोग नंबर 1. "AcquPars" टैब पर क्लिक करें - एक नया डेटा सेट बनाएँ। PULPROG चयन करें: प्रसार अनुकूलन के लिए 1 डी पल्स अनुक्रम ledbpgp2s1d।
- स्कैन की संख्या (एन एस = 16) और उन दोनों के बीच के समय में देरी (डी 1 = 10 सेकंड) का चयन करें। (दप = 8 पीपीएम) वर्णक्रम चौड़ाई सेट, टीवह इस समय क्षेत्र (टीडी = 16K) और रिसीवर लाभ (आरजी = 32)।
- सेट Δ (अनुक्रम में D20) एक निरंतर मूल्य और δ (P30) एक परीक्षण के मूल्य के बराबर करने के लिए। मूल्य Δ = 50 मिसे, δ (उच्च संकल्प उपकरणों के लिए अधिकतम स्वीकार्य मूल्य) = 3 मिसे शुरू करो।
- 1 एच प्रयोग से वर्णक्रमीय आवृत्ति (SFO1) के मूल्य पढ़ा और अब इस मूल्य का उपयोग करें। 2% GPZ6 ढाल ताकत निर्धारित करें। दोहराएँ कदम 2.2.2.3। अनुकूलन के लिए संदर्भ के रूप में इस स्पेक्ट्रम का प्रयोग करें।
- एक ही डेटा सेट में बनाने के प्रयोग नंबर 2. सभी प्रयोगात्मक मापदंडों का निरीक्षण करें। 95% तक GPZ6 ढाल शक्ति बढ़ाएँ। दोहराएँ कदम 2.2.2.3। संदर्भ स्पेक्ट्रम के साथ इस स्पेक्ट्रम की तुलना दोहरे प्रदर्शन चिह्न का उपयोग और संकेत तीव्रता में परिवर्तन का पालन।
ध्यान दें: एक अच्छी तरह से तनु स्पेक्ट्रम संदर्भ स्पेक्ट्रम के साथ तुलना के बारे में 5% अवशिष्ट संकेत तीव्रता होनी चाहिए। संकेत तीव्रता खो दिया है, δ और रेस के मूल्य को कमबिंदु 2.3.1.3 से खंड 2.3.1 प्रक्रिया तीखा तक δ के लिए सही मूल्य पाया जाता है। - सभी पांच Δ मूल्यों के लिए खंड 2.3.1 में पैरामीटर अनुकूलन प्रक्रिया को दोहराएँ।
नोट: Δ = 50, 80, 110, 140 के लिए पांच मूल्य और 170 मिसे का चयन और (CDNSEDTA 1 में आईपी के लिए: 8) 3 के लिए इसी δ अनुकूलित किया है, 2.7, 2.4, 2.1, 1.8 और 2.7 मिसे के लिए δ करने के लिए, 2.4 , 2, 1.7, 1.4 (आईपी के लिए CDNSEDTA 1 में: 4)।
- 2 डी प्रसार डेटा सेट का अधिग्रहण
- एक ही डेटा सेट में प्रयोग संख्या 3 बनाने के लिए, सभी -1 डी प्रयोगात्मक मापदंडों लोड किया जाएगा। "EDA" टाइप करें। PULPROG का चयन करें: 2D पल्स अनुक्रम ledbpgp2s और 2 डी को parmode बदल जाते हैं।
- FnMODE = QF सेट करें। F2 आयाम में समय डोमेन टीडी 32 के बराबर है, ढाल कदम की संख्या निर्धारित करें। सभी अन्य मानकों को सही ढंग से स्थापित कर रहे हैं। टाइप करें "DOSY" और ढाल रैंप उत्पन्न होता है और एक फ़ाइल में संग्रहीत किया जाएगा। सेंटकला और रैंप (2 - 95) की अंतिम मूल्यों इनपुट पैरामीटर्स के रूप में दिया जाता है। अधिग्रहण अब शुरू कर दिया है।
- पैरामीटर अनुकूलन
- डाटा प्रासेसिंग
- "Xf2" F2 टाइप आयाम में फूरियर परिवर्तन पर अमल करने की। "Abs2" F2 टाइप आयाम में आधारभूत सुधार करने के लिए। प्रकार "setdiffparm" अगले प्रसंस्करण कदम के लिए प्रयोगात्मक मानकों (Δ, δ, और ढाल सूची) को याद करते हैं।
- विश्लेषण टैब में "T1 / T2 छूट मॉड्यूल" क्लिक करें और चोटियों 2 डी प्रयोग के पहले स्पेक्ट्रम का उपयोग करने के लिए फिट किया जा परिभाषित करते हैं। शिखर सीमाओं को परिभाषित और फिटिंग निष्पादित। प्रत्येक आवेदन किया ढाल कदम पर संकेत तीव्रता प्राप्त कर रहे हैं।
नोट: संकेत तीव्रता मैं (क्यू, टी डी), प्रत्येक Δ मूल्य के लिए, प्रयोगात्मक चर पर निर्भर करता है: लागू किया पल्स दायर की ढाल (छ), समय चर (δ), magnetogyric अनुपात (γ) क्यू = (γgδ) के अनुसार following समीकरण:
आणविक एमएसडी = 2 जेड के साथ। - एक स्प्रेडशीट में संकेत तीव्रता निर्यात और प्रत्येक मनाया प्रसार समय टी डी के लिए 2 जेड के मूल्य प्राप्त करने के लिए डेटा की एक रेखीय फिट प्रदर्शन करते हैं।
नोट: एमएसडी मूल्य के अनुसार अवलोकन समय टी डी संबंधित है:
- प्रत्येक प्रयोगात्मक टी डी मूल्य के लिए Z 2 बनाम टी डी की लॉग-लॉग साजिश प्रदर्शन करना। प्रतिपादक α मूल्य रेखीय प्रतिगमन की ढलान है। समीकरणों के ऊपर सूचना के भौतिक पहलुओं में से एक अधिक विस्तृत चर्चा रेफरी में पाया जा सकता है। 21 और संदर्भ उसमें में।
नोट: i) α = 1, द्वितीय) विषम subdiffusiv के लिए isotropic अप्रतिबंधित प्रसार: प्रतिपादक α के मूल्य पर निर्भर करता है, प्रसार शासन के रूप में परिभाषित किया गया है0 <α <1, iii) विषम superdiffusive α> 1 के लिए शासन के लिए ई शासन।
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Representative Results
हम पहले आईपी दवा अणु आदेश में इस दृष्टिकोण की व्यवहार्यता को सत्यापित करने में पानी के घोल में भंग करने के लिए इस पद्धति लागू होता है। प्रतिनिधि परिणाम का पूरा विवरण रेफरी में पाया जा सकता है। 21. इसके विपरीत, हम यहाँ methodological पहलुओं और डेटा संग्रह और डेटा विश्लेषण करने के लिए नट और बोल्ट दृष्टिकोण पर ध्यान दिया जाएगा। 3 से पता चलता आंकड़ा, एक अर्द्ध लघुगणकीय पैमाने पर, सामान्यीकृत प्रयोगात्मक संकेत मैं decays (क्यू, टी डी) / मैं (0, टी डी) क्यू 2 के एक समारोह के रूप में (धारा 2.4 के अनुसार)। तालिका 1 में प्रत्येक प्रसार समय Δ के लिए मनाया एमएसडी मूल्यों रिपोर्ट कर रहे हैं। बनाम टी डी Z 2 (चित्रा 3) के लॉग-लॉग भूखंड आर 2 = 0.999 (धारा 2.4 के अनुसार) के साथ एक रेखा देता है। एक स्केलिंग प्रतिपादक α = 1 IP के लिए प्राप्त की है डी 2 हे समाधान में भंग, तरल समाधान में एक गाऊसी गति का संकेत0.27 एम एकाग्रता में। केवल इस मामले में आत्म-प्रसार गुणांक तदनुसार डी = 4.1 * 10 -10 एम 2 सेकंड के रूप में गणना की जा सकती है - 1 और प्रेक्षण के समय Δ से स्वतंत्र है।
तालिका 1:। प्रायोगिक एमएसडी और Δ मान एमएसडी (एम 2) कई Δ (एमएस) में मापा आईपी के लिए डी 2 हे समाधान, आईपी CDNS में (1: 4) और CDNS में आईपी (1: 8) हाइड्रोजेल। (Ref। 21 से संशोधित)।
चित्रा 3:।। एनएमआर संकेत क्षय और एमएसडी समय निर्भरता का प्लॉट एक) सामान्यीकृत एनएमआर संकेत क्षय मैं (क्यू, टी डी) डी 2 हे समाधान में आईपी के लिए क्यू 2 के समारोह के रूप में ख) लॉग-प्रसार लॉग बनाम एमएसडी की साजिश के लिए समय टी डीडी 2 हे समाधान में आईपी। (Ref से। 21 संशोधित) यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।
4 और CDNSEDTA 1: प्रयोगात्मक प्रक्रिया आईपी दवा अणु CDNSEDTA 1 में समझाया का प्रसार प्रस्ताव का अध्ययन करने के लिए इस्तेमाल किया गया है। 8 हाइड्रोजेल चित्रा 4 से पता चलता सामान्यीकृत प्रयोगात्मक संकेत decays मैं (क्यू, टी डी) / मैं (0, टी डी ) क्यू 2 के समारोह के रूप में। रेखीय फिट करने के लिए क्षय के रैखिक भाग का उपयोग और उसके बाद CDNS 1 के लिए एमएसडी मूल्यों की गणना: रेखीय फिट की ढलान से 8 नमूने (1 टेबल): 1 से 4 और CDNS। और एक स्केलिंग प्रतिपादक α = 0.64 डॉ की एक उप-वाचाल गति का संकेत: लॉग-लॉग (चित्रा 5) बनाम टी डी एमएसडी की साजिश एक रेखीय CDNSEDTA में आईपी के लिए आर 2 = 0.981 के साथ सहसंबंध (4 1) देता है बहुलक जेल में यूजी। (: 8 1) बहुलक निर्धारित किया गया था इसी तरह की एक प्रक्रिया है, CDNSEDTA में आईपी के लिए प्रस्ताव शासन का उपयोग करना। डेटा के रेखीय फिट आर 2 = 0.972 के साथ एक स्केलिंग प्रतिपादक α = 1.06 दे दी है। बहुलक नेटवर्क छोटे दवा अणु के लिए एक से थोड़ा superdiffusive गति लगाता है। इस प्रकार प्रस्तावित पद्धति डेटा की एक दो कदम प्रसंस्करण द्वारा समीकरण बिंदु 2.4.5 पर सूचना दी की α प्रतिपादक करने के लिए पहुँच देता है। α मूल्य वाचाल व्यवस्था दी मैट्रिक्स और अतिथि अणु के लिए मनाया की जानकारी देता है।
चित्रा 4:। एनएमआर संकेत क्षय सामान्यीकृत एनएमआर संकेत क्षय मैं (क्यू, टी डी) क्यू 2 के समारोह के रूप में आईपी के लिए CDNSEDTA 1 में प्लॉट: 4 (क) और CDNSEDTA 1: 8 (ख)। (रेफरी से संशोधित किया। 21)दुबला "> यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।
चित्रा 5:। एमडीएस के समय निर्भरता लॉग-लॉग ऑन बनाम आईपी के लिए प्रसार समय टी डी CDNSEDTA में समझाया एमएसडी की साजिश 1: 4 (क) और CDNSEDTA 1: 8 (ख)। (Ref से। 21 संशोधित) यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।
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Discussion
हम एक छोटी सी दवा अणु CDNSEDTA हाइड्रोजेल के दो प्रतिनिधि योगों के अंदर समझाया की प्रसार व्यवस्था निर्धारित करने के लिए एक प्रयोगात्मक कार्यप्रणाली प्रस्तुत करते हैं। HR-मास PGSE एनएमआर एक दिया प्रसार समय में छोटे अणुओं का मतलब वर्ग विस्थापन के निर्धारण (दूसरा अप करने के लिए कुछ मिसे की रेंज में) माइक्रोमीटर तराजू में, उसके बाद की निगरानी दूरी की अनुमति देता है। सीमा मनाया में (50 - 170 मिसे) गति का ही एक प्रकार प्रत्येक अध्ययन प्रणाली के लिए मनाया जाता है। यह बल दिया जाना चाहिए तथापि, अब प्रेक्षण के समय के लिए अलग अलग प्रसार व्यवस्थाओं के बीच संक्रमण 22 मनाया जा सकता है। इस प्रकार, यहां बताया परिणाम समय पैमाने पर हार्डवेयर प्रयोगों के लिए और हमारे निपटान में उपकरण के साथ उपलब्ध से तय करने के लिए भेजा जाता है।
इस काम के प्रत्येक चरण के लिए - एचआर-मास एनएमआर डेटा संग्रह और प्रसंस्करण बहुलक संश्लेषण, हाइड्रोजेल लोड हो रहा है, हम यहाँ की सूची तीन मुख्य समस्याओं में से एकघ इसी समाधान।
शुद्धिकरण
प्रक्रिया बिंदु 1.6 में उल्लिखित के अनुसार माल की शुद्धि DMSO के उन्मूलन, एट 3 एन अनुमति देता है और unreacted EDTA के अंत में प्रतिक्रिया उत्पाद में निहित। विशेष रूप से, 0.1 एम एचसीएल जलीय समाधान के साथ कपड़े धोने एट 3 एन के पूरी तरह हटाने के लिए होता है केवल एसीटोन के साथ वॉशिंग सामग्री इस उद्देश्य के लिए कुशल नहीं है। दरअसल, एट 3 एन के रूप में काउंटर आयनों के साथ प्रतिक्रिया के अंत में एट 3 राष्ट्रीय राजमार्ग + पार से जुड़े EDTA द्वारा प्रदान की COO- वर्तमान भाग में है।
एनएमआर नमूना तैयार
रोटर भरने नमूना तैयार (2.1.3 देखें) के लिए महत्वपूर्ण कदम है। हवा के बुलबुले की उपस्थिति से परहेज किया जाना चाहिए। बुलबुले मौजूद हैं, एक गलत कताई आम तौर पर पाया जाता है (उदाहरण के लिए, अधिकतम कताई दर नहीं पहुंचे, कताई सब पर, unif नहीं शुरू नहीं करता हैORM कताई दर)। गैर वर्दी कताई या रोटर कताई शुरू करने के लिए विफलता के मामले में, नमूना निकालने के लिए और अधिक ध्यान से रोटर भरने दोहराएँ।
एनएमआर डेटा विश्लेषण
बिंदु 2.4.2 में यह वर्णित है तीव्रता क्षय घटता से एमएसडी मूल्यों को प्राप्त करने के लिए कैसे। बहुत बार प्रायोगिक अंक एक पूरी तरह से रेखीय प्रवृत्ति क्यू 2 बनाम पालन करने के लिए नहीं लगती। ऐसे मामले में, डाटासेट का केवल रैखिक भाग का उपयोग और रेखीय प्रतिगमन चलाते हैं।
प्राप्त परिणामों के रूप में संक्षेप किया जा सकता है:
डी 2 हे समाधान
इस सरल मामले में, एमएसडी प्रसार समय Δ और आईपी अणु पर रैखिक निर्भरता समाधान में अप्रतिबंधित प्रसार से गुजरना पता चलता है। इस मामले में आम तौर पर "सामान्य" प्रसार करने के लिए जाना जाता है। आत्म-प्रसार गुणांक सीधे किसी भी अवलोकन टी में एक ही माप से अनुमान लगाया जा सकता हैIME टी डी। एक सामान्य दृष्टिकोण में, isotropic, आणविक विलायक में diffusivity की माप समझाया अतिथि के परिवहन संपत्तियों पर पाड़ के प्रभाव की जांच करने के लिए संदर्भ के रूप में लिया जा सकता है।
CDNSEDTA 1: 4 बहुलक
आईपी की फंसाने बहुलक हाइड्रोजेल में पानी के घोल की तुलना में दवा परिवहन गुणों को प्रभावित करता है। α = 0.64 के साथ एक subdiffusive प्रस्ताव मिला है। दवा अणुओं के translational गति विभिन्न आकार के nanopores की उपस्थिति से प्रभावित होता है पार से जोड़ने की प्रक्रिया के दौरान उत्पन्न।
CDNSEDTA (1: 8) बहुलक
इस मामले में अप्रत्याशित मूल्य α = 1.06 चुना गया है, इस प्रकार एक से थोड़ा superdiffusive प्रस्ताव शासन का संकेत है। तदनुसार, कणों एमएसडी पर एक त्वरण प्रभाव (तालिका 1) मनाया जाता है। इस आशय बहुलक बी के नकारात्मक बिजली क्षमता के लिए जिम्मेदार माना जा सकता हैकार्बोक्जिलिक समूहों नकारात्मक CDNS बहुलक के कुछ भागों में आरोप लगाया द्वारा उत्पन्न ackbone। नकारात्मक आरोप लगाया आईपी अणुओं के साथ बातचीत इलेक्ट्रोस्टैटिक गति की superdiffusive घटक के लिए प्रेरणा शक्ति प्रदान करता है।
कार्यप्रणाली प्रसार शासन दो हाइड्रोजेल करने के लिए इसी अलग आणविक वातावरण में दवा द्वारा अनुभव पर वर्णित यहाँ उपलब्ध कराई गई जानकारी α प्रतिपादक ऊपर चर्चा के मूल्य के माध्यम से तैयार। यह दृष्टिकोण सामान्य प्रयोज्यता की है और आत्मविश्वास से समझाया दवा के परिवहन संपत्तियों की जांच कर उपकरण, दवा वितरण नियंत्रित रिलीज प्रणालियों के डिजाइन के लिए दिलचस्प गिरावट के बाहर के साथ के रूप में प्रस्तावित किया जा सकता है। हालांकि, यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि यहाँ प्रस्तुत परिणामों का इस्तेमाल किया इंस्ट्रूमेंटेशन के हार्डवेयर सीमा से ग्रस्त हैं।
इसके अतिरिक्त, विधि के सामान्य प्रयोज्यता के लिए कुछ सीमित कारकों hypo हो सकता हैthesized: lipophilic और / या गैर आरोप लगाया दवाओं, बहुलक रीढ़ की हड्डी के लिए दवा की मजबूत आसंजन की संभावना है, इस प्रकार अनसुलझे एनएमआर संकेतों और पीएच नियंत्रण में कठिनाई के प्रमुख के साथ दवा भरी हुई जैल की तैयारी। अंत में, यह उल्लेख किया जाना चाहिए कि प्रसार एनएमआर डेटा, एमएस समय के पैमाने अवधि जबकि क्लासिक इन विट्रो दवा रिहाई प्रयोगों पर बहुत लंबे समय-खिड़कियां भरोसा करते हैं। इस शोध और बहस का एक खुला बिंदु वस्तु है। एक संभव योगदान इस मुद्दे के समाधान के रूप में, हम हाल ही में कार्बोहाइड्रेट आधारित हाइड्रोजेल के पुस्तकालय में एक मॉडल दवा के प्रसार डेटा की जांच की और एक गणितीय मॉडल गतिज डेटा 23 के साथ आणविक स्तर पर माप को जोड़ने ली गई है। प्रसार डेटा और scaffolds के व्यापक पुस्तकालयों का बड़ा संग्रह को निखारने और मॉडल को मान्य करने के लिए जांच के अधीन हैं।
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Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| HR-MAS probe | BRUKER | N/A | Probe for NMR measurements on semi-solid samples |
| NMR Spectrometer | BRUKER | DRX 500 | FT NMR spectrometer for liquid ans semi-solis state |
| β-cyclodextrin (β-CD) | Alfa-Aesar | J63161 | Reagent |
| Ethylenediaminetetracetic (EDTA) dianhydride | Sigma-Aldrich | 332046 | Reagent |
| Dimethylsulfoxide (DMSO) | Alfa-Aesar | D0798 | Solvent |
| Triethylamine | Sigma-Aldrich | 471283 | Base (reagent) |
| Ibuprofen (IP) sadium salt | Sigma-Aldrich | I1892 | Antinflammatory drug |
| Excel 2010 | Microsoft | N/A | speadsheet for data analysis |
| Origin 8 SR0 | OriginLab Co. | speadsheet for data analysis |
References
- Sharpe, L. A., Daily, A. M., Horava, S. D., Peppas, N. A. Therapeutic applications of hydrogels in oral drug delivery. Expert Opin. Drug Deliv. 11, 901-915 (2014).
- Hennik, W. E., van Nostrum, C. F. Novel crosslinking methods to design hydrogels. Adv. Drug Deliv. Rev. 54, 13-36 (2002).
- Yu, L., Ding, J. D. Injectable hydrogels as unique biomedical materials. Chem. Soc. Rev. 37, 1473-1481 (2008).
- Ma, M., Kuang, Y., Gao, Y., Zhang, Y., Gao, P., Xu, B. Aromatic-Aromatic Interactions Induce the Self-Assembly of Pentapeptidic Derivatives in Water To Form Nanofibers and Supramolecular Hydrogels. J. Am. Chem. Soc. 132, 2719-2728 (2010).
- Trotta, F., Tumiatti, W. Patent WO. , 03/085002 (2003).
- Trotta, F., Tumiatti, W., Cavalli, R., Zerbinati, O., Roggero, C. M., Vallero, R. Ultrasound-assisted synthesis of cyclodextrinbased nanosponges. Patent WO. , 06/002814 (2006).
- Trotta, F., Cavalli, R. Characterization and applications of new hyper-cross-linked cyclodextrins. Compos. Interface. 16, 39-48 (2009).
- Cavalli, R., Trotta, F., Tumiatti, W. Cyclodextrin-based nanosponges for drug delivery. J. Incl. Phenom. Macrocycl. Chem. 56, 209-213 (2006).
- Trotta, F., et al. Cyclodextrin-based nanosponges as a vehicle for antitumoral drugs. Patent WO. , 09/003656 (2009).
- Vyas, A., Shailendra, S., Swarnlata, S. Cyclodextrin based novel drug delivery systems. J. Incl. Phenom. Macrocycl. Chem. 62, 23-42 (2008).
- Swaminathan, S., Vavia, P. R., Trotta, F., Torne, S.
- Mamba, B. B., Krause, R. W., Malefetse, T. J., Gericke, G., Sithole, S. P. Cyclodextrin nanosponges in the removal of organic matter to produce water for power generation. Water SA. 34, 657-660 (2008).
- Mamba, B. B., Krause, R. W., Malefetse, T. J., Nxumalo, E. N. Monofunctionalized cyclodextrin polymers for the removal of organic pollutants from water. Environ.Chem. Lett. 5, 79-84 (2007).
- Mhlanga, S. D., Mamba, B. B., Krause, R. W., Malefetse, T. J. Removal of organic contaminants from water using nanosponge cyclodextrin polyurethanes. J. Chem. Technol. Biot. 82, 382-388 (2007).
- Lehmann, S., Seiffert, S., Richtering, W. Spatially Resolved Tracer Diffusion in Complex Responsive Hydrogels. J. Am. Chem. Soc. 134, 15963-15969 (2012).
- Ferrer, G. G., Pradas, M. M., Ribelles, J. L. G., Colomer, F. R., Castilla-Cortazar, I., Vidaurre, A. Influence of the nature of the porous confining network on the sorption, diffusion and mechanical properties of hydrogel IPNs. Eur. Polym. J. 46, 774-782 (2010).
- Santoro, M., Marchetti, P., Rossi, F., Perale, G., Castiglione, F., Mele, A., Masi, M. Smart approach to evaluate drug diffusivity in injectable agar-carbomer hydrogels for drug delivery. J. Phys. Chem B. 115, 2503-2510 (2011).
- Johnson, C. S. Diffusion ordered nuclear magnetic resonance spectroscopy: principles and applications. Prog. Nucl. Magn. Reson. Spectroscopy. 34, 203-256 (1999).
- Viel, S., Ziarelli, F., Caldarelli, S. Enhanced diffusion-edited NMR spectroscopy of mixtures using chromatographic stationary phases. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 100, 9696-9698 (2003).
- Alam, T. M., Hibbs, R. M. Characterization of heterogeneous solvent diffusion environments in anion exchange membranes. Macromolecules. 47, 1073-1084 (2014).
- Ferro, M., Castiglione, F., Punta, C., Melone, L., Panzeri, W., Rossi, B., Trotta, F., Mele, A. Anomalous diffusion of Ibuprofen in cyclodextrin nanosponges hydrogels: an HR-MAS NMR study. Beilstein J. Org. Chem. 10, 2715-2723 (2014).
- Wolf, G., Kleinpeter, E. Pulsed Field Gradient NMR Study of Anomalous Diffusion in a Lecithin-Based Microemulsion. Langmuir. 21, 6742-6752 (2005).
- Rossi, F., Castiglione, F., Ferro, M., Marchini, P., Mauri, E., Moioli, M., Mele, A., Masi, M. Drug-Polymer interactions in hydrogel-based drug-delivery systems: an experimental and theoretical study. Chem. Phys. Chem. , (2015).
