経皮送達のためのCAGEベースのイオン液体システムの開発、特性評価、および評価

Summary

このプロトコルでは、再現性を確保し、さまざまな科学ラボ間で全体的なワークフローを合理化するためのCAGEベースのイオン液体システムの調製の標準化について説明します。

Abstract

イオン液体は、薬物送達におけるその用途、特に皮膚への薬物浸透を可能にし、薬物の透過性を高める可能性が最近注目に値するようになりました。イオン液体はバリア透過性を高めるだけでなく、優れた溶媒和特性を備えており、難溶性薬物を溶解するという課題に対処します。有機陽イオンと陰イオンの間の非対称性が大きいため、これらの機能性塩は室温でも液体のままです。アプリケーションの観点から見ると、イオン液体は、複数の治療分野に役立つ有望で高度に調整可能なアプローチを提供します。化学量論的イオン比 1:2 のコリンとゼラニン酸 (CAGE) で構成される生体適合性イオン液体は、小分子、ペプチド、タンパク質、核酸などの幅広い医薬品有効成分の経皮送達の計り知れない可能性を秘めています。これは皮膚バリア機能への影響を最小限に抑えます。ここでは、CAGEの調製、特性評価、評価の方法を共有します。NMR分光法、示差走査熱量測定、含水率分析のためのカールフィッシャー滴定、およびブタの皮膚の ex vivo バリア相互作用研究を使用したCAGE特性評価の代表的な結果が示されています。

Introduction

皮膚は体の最大かつ最も重要な器官であり、水分の損失を防ぐと同時に、有害物質に対する保護バリアとして機能します¹。同時に、皮膚に薬を塗布したり、皮膚を通して薬を塗布したりすると、さまざまな利点が得られます。注射剤や経口投与と比較して、皮膚投与は患者のコンプライアンスを高め、肝臓での初回通過代謝を回避します²。特に皮膚疾患の場合、皮膚投与製剤は局所的な効果をもたらし、全身への曝露を減らすことに優れています³.しかし、皮膚のほとんど不浸透性の性質は、皮膚送達の成功を著しく妨げます⁴。人間の皮膚は、表皮、真皮、皮下組織の3つの異なる層^{で構成されています4。}表皮は皮膚の外層であり、さらにさまざまな下層に分けることができ、角質層は主にケラチノサイトで構成される最外層です。角質層は、ほとんどの分子の顕著な透過バリアとして機能し^、皮膚のより深い層への輸送を阻害します5。このバリア機能は、主にリン脂質、ステロール、およびセラミドを含む、密に詰まった脂質配列に埋め込まれた角質細胞の存在から生じ、しばしば実店舗構造⁶と呼ばれる。この皮膚バリアを克服するため....

Protocol

すべての実験手順は、欧州連合指令 2010/63 に準拠して実施され、デンマーク獣医食品局によって承認されました (ライセンス番号。DK-13-oth-931833)。

1. 塩メタセシス反応によるCAGE調製

1. ゲラニン酸の再結晶(純度85%、mol wt 168.23 g / mol)
   1. 500 mLの丸底フラスコを取り、その重量を測定します。
   2. フラスコに40.0 gのゲラニン酸を重ねます。これは0.2モルのゲラニン酸に相当します。
   3. 70:30%(w / w)のゲラニン酸でゲラニン酸を再結晶化する:アセトン:(40 g * 0.85 * 0.30)/(0.70 * 0.784 g / mL)= 18.42 mLのアセトンを丸底フラスコに加えます。
   4. 5Lのビーカーを取り、約0.5Lのドライアイスとエタノールを準備します。
   5. 丸底フラスコをドライアイスとエタノールのコールドミックスに渦巻かずに入れて、外部冷却を可能にします。結晶化が平衡に達したときの固体/再結晶ゼラニン酸からのアセトンと不純物をデカントします(添加されたアセトンのほぼ体積に相当し、通常は0.5〜2時間以内)。この手順を5〜6回繰り返して、十分な純度を確保します。
   6. ....

Results

NMRスペクトル
この手法の目的は、 ¹H および ¹³C NMR 分光法を使用して水素原子と炭素原子の化学環境を分析することにより、CAGE の形成に成功したことを確認することです。得られたスペクトルは、合成されたILの分子構造と組成を反映する特徴的な化学シフト、分裂パターン、および積分値を提供します。 図1 のプロトンNMRスペクトルは、ゲラン酸とコリンのモル比が2:1であることを確認します。これは、ゲラン酸に対応するピーク(9)をキャリブレーションの基準として使用した積分値から明らかです。その結果、コリンの積分値はゼラン酸の約半分に見え、予想される化学量論と一致しました。

図1と図2のNMRスペクトルは、Zakrewskyら¹⁶によって以前に実証されたように、CAGEの.......

Discussion

本研究で記載されているCAGEの調製方法は、文献¹⁵から採用された。ただし、合成プロセスはさまざまな外部要因に敏感であり、最終製品の特性に影響を与える可能性があることを認識することが重要です。したがって、調製したら、NMR 分光法などの技術を使用して CAGE システムを特徴付け、CAGE の形成を確認する必要があります。

図1に示すように、CAGEのプロトンスペクトルは、各分子のプロトンの化学シフトを示しています。¹H NMRスペクトルと¹³C NMRスペクトルの両方の詳細なピーク割り当ては、参照文献¹⁶に記載されています。水の存在は、COOH、OH、およびH₂O基間のプロトン交換の増強により、¹H NMRの特定のピークの相対強度を増加させる可能性があることが以前に報告され.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
5mm NMR管	シグマ・オルドリッチ	41121705
アセトン	VWR	23L064039
アルミニウム製Tzeroパン	TAインスツルメンツ	90,16,83,901
アクアフラックス装置	バイオックスシステムズ
ブルーカー・アバンスIII NMR	ブルーカー		NMR分光法用の機器
コリン重炭酸塩	シグマ・オルドリッチ	C7519
皮膚腫	ジマー・バイオメット
差分走査カロリメーター	TAインスツルメンツ
エタノール	VWR	23J314009
膨張ポリスチレン	発泡スチロール
フランツ拡散セル	パーメギア
ゼラン酸	シグマ・オルドリッチ	427764
接ぎ木テープ	パラフィルム
カール・フィッシャー滴定器	メトラー・トレド	30252662
メタノール	VWR	85681.32
PBS	フィッシャー・サイエンティフィック	10388739
TA ユニバーサル解析 2000 ソフトウェア	TAインスツルメンツ		DSCデータ解析用ソフトウェア
TopSpinソフトウェア	ブルーカー		NMRデータ解析用ソフトウェア