凍結解凍法は、架橋剤を用いたキトサンポリ(ビニルアルコール)ヒドロゲルの製造に用いられる。この方法では、得られたヒドロゲルの特性および用途に影響を及ぼす可能性のある凍結条件(温度、サイクル数)およびポリマー比を考慮することが重要である。
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この記事について
サマリー
要約
キトサンポリ(ビニルアルコール)ヒドロゲルは、有毒な架橋剤を用いずに凍結解凍法により製造することができる。これらのシステムの適用は、凍結条件およびポリマーの種類および比率に依存する特性(例えば、空隙率、柔軟性、膨潤能、薬物負荷および薬物放出能力)によって制限される。このプロトコルは、キトサンおよびポリ(ビニルアルコール)からヒドロゲルをポリマー組成物の50/50 w/w%で調製し、凍結温度(-4°C、-20°C、-80°C)および凍結解凍サイクル(4、5、6凍結サイクル)を変化させる方法を記述します。ヒドロゲルのFT-IRスペクトル、SEM顕微鏡写真及びポロシメトリーデータが得られた。また、膨潤能力および薬物のローディングおよび二十種の放出を評価した。SEM顕微鏡写真とポロシメトリーの結果は、細孔サイズが小さくなり、気孔率が低い温度で増加することを示しています。腫脹率は、軽度の凍結温度で高かった。ヒドロゲルからのジフルーニサルの放出が研究されている。すべてのネットワークは30時間の薬物放出を維持し、単純な拡散メカニズムがコルスマイヤー・ペパスおよび樋口モデルに従ってジフニザル放出を調節することが観察されている。
概要
近年、ヒドロゲルは含水率の高い三次元ネットワークであり、柔らかく柔軟であるため、自然組織を容易に模倣できるため、生物医学分野に大きな関心を集めています。また、それらは生理的温度およびpHで水性媒体に溶解しないが、大きな腫脹2を示す。ヒドロゲルは、組織工学足場、衛生製品、コンタクトレンズ、および創傷ドレッシングとして機能することができます。彼らは、活性化合物および薬物をトラップして放出することができるので、それらは薬物送達システム3として使用される。それらの用途に応じて、ヒドロゲルは、天然または合成ポリマー、またはその両方の組み合わせから作製することができ、最良の特性を得るために4。
ヒドロゲルの特性は、多くの物理的および化学的要因の結果です。物理的なレベルでは、その構造と形態は、その空隙率、細孔サイズおよび細孔分布5に依存する。化学的及び分子レベルにおいて、ポリマー型、ポリマー鎖中の親水性基含有量、架橋点型、及び架橋密度は、膨潤能能力及び機械的性質を決定する因子である6、7である。
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プロトコル
1. キトサンPVAヒドロゲルの調製
- 2%(w/w)キトサンおよび10%(w/w)PVA溶液を調製します。0.2gのキトサンを室温で0.1 M CH3COOH溶液(以前に濾過)の10mLに溶解し、一晩連続機械的攪拌を維持する。蒸留水の10mLにPVAの1gを溶解し、1時間80°Cで攪拌する。
- 両方の溶液1:1を室温で均質になるまで磁気攪拌機を使用して混合し、ペトリ皿に混合物を注ぎます。試料を大気圧で2時間放置して脱気します。
- ヒドロゲルを-4°、-20°C、または-80°Cで20時間および4サイクル凍結します(サンプルCP4-4、CP4-20、CP4-80)。5または6の凍結サイクル(サンプルCP5-80およびCP6-80)を使用して、20時間-80°Cで別のヒドロゲルを凍結します。3回目の凍結サイクルの後、ヒドロゲルを脱イオン水で洗浄します。最後に、48時間-46°Cでヒドロゲルを凍結乾燥し、さらなる特性評価のために保存します(2から適応した方法論)。
2. FT-IR特性評価
- FT-IR分光計に少しのヒドロゲル(1mm x 2 mm)をATRモードで置きます。FT-IR スペクトルを 4000 ~ 600 cm-1 (解像度の 2 cm-1、平均 32 スキャン) にし....
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結果
ヒドロゲル調製
キトサンPVAヒドロゲルは、-4°、-20°Cおよび-80°Cで4つの凍結サイクルで、および-80°Cで、前回報告された凍結解凍法2による5および6の凍結サイクルで得られた。すべてのヒドロゲルは、均質で半透明で、柔軟で、操作に対して耐性がありました。
FT-IR特性評価
FT-IR スペクトルを図 2に示します。キトサンおよびPVAポリマーの7つの特性信号が検出された:3286cm-1でPVAヒドロキシル基(-OH)の延伸振動モードと2918cm-1で-CH群26、27の延伸振動モード。キトサ.......
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ディスカッション
凍結解凍法は、生体医、医薬または化粧品用途34、35、36に焦点を当てた生体適合性ヒドロゲルを調製するのに適したプロセスである。この方法の最も重要な利点は、ヒドロゲルを調製する他の公知の方法と比較して、架橋剤の使用が回避され、人体34に炎症反応または有害作用を引き起こす可能性があるということである。これは、PVAまたはその異なるポリマー11、37との混合物からヒドロゲルを調製する可能性を提供するので、他のポリマーからの新しい特性を新しい材料で得ることができるので汎用的な方法である(例えば、水を吸収する主要な能力、抗菌または抗酸化特性2、18、35)。<.......
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開示事項
著者たちは何も開示する必要はない。
謝辞
著者は、ポロシメトリー測定のサポートのためにC.ルズリアガに感謝しています。著者はまた、財政支援のためのスペインの大臣デ・エコノミア・イ・コンペティビダード(プロジェクトMAT2014-59116-C2-2-R)とPIUNA(ref. 2018-15)に感謝します。著者らはまた、ディペタメント・デ・フィシカ・ユニゾンのアミール・マルドナード博士に対し、サポートと有益なコメントと、SEM画像のDIPM-UNISONのSEバレル・イバラ博士と、ルビオ・ファーマ・イ・アソシアドスS.A.デ・C.V.の資金援助を認めたい。MEマルティネス・バルボサは、レッド・テマティカ・デ・ナノシエンシアス・イ・ナノテクノロジア・デル・プログラム・デ・レデス・テマティタス・デル・CONACyTの資金援助に加えて、CONACyT(メキシコ)プロジェクトNo.104931およびNo.256753に感謝したいと思います。そして、また、プロジェクトUSO316001081。MDフィゲロア・ピッツァーノは、財政支援(奨学金373321)のためのCONACyTを認めたい。
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材料
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 材料: | |||
| キトサン中分子量 | Sigma-Aldrich | 448877 | Mwは、毛細血管粘度法(637,000 Da)と70% |
| のジフルニサール(2'-4'-ジフルオロ-4-ヒドロキシ-3-ビフェニル-カルボン酸) | の脱 | ||
| 氷酢酸 | Sigma-Aldrich | 1005706 | |
| ポリ(ビニルアルコール) | Sigma-Aldrich | 341584 | Mw 89,000-98,000、99 +% 加水分解 |
| <ストロング> 設備: | |||
| クレッシントン スパッタコーター 108 オート | TED PELLA INC | ||
| クライオドス 凍結乾燥機 | テルスター | ||
| ファルコンチューブ | サーモフィッシャーカンパニー | ||
| FT-IR分光法 | ニコレットiS50 | ATRモード | |
| 凍結乾燥装置 | LABCONCO | ||
| Micromeritics Autopore IV 9500 | Micromeritics | ||
| 走査型電子顕微鏡 | Pemtron SS-300LV | ||
| 紫外可視分光光度計 | Agilent 8453 |
参考文献
- Gyles, D. A., Castro, L. D., Silva, J. O. C., Ribeiro-Costa, R. M. A review of the designs and prominent biomedical advances of natural and synthetic hydrogel formulations. European Polymer Journal. 88 (01), 373-392 (2017).
- Abdel-Mohsen, aM., Aly, aS., Hrdina, R., Montaser, aS., Hebeish, a
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再版と許可
