シクロデキストリンNanospongeヒドロゲル中のイブプロフェンカプセル化の輸送特性：プロトンHR-MAS NMR分光研究

この研究の全体的な目標は、シクロデキストリンナノスポンジの合成を示し、それらを薬物負荷ヒドロゲルに変換し、高分解能マジック角スピニング、核磁気共鳴分光法によってハイドロゲル内の薬物拡散率を研究することです。シクロデキストリンナノスポンジは、シクロデキストリン(CD)と乾燥させたEDTA DNAとの間の逐次重合によって調製されます。言及しなくても、私たちのCDユニットのネットワークはギ形で、有機種と無機種を吸収および放出することができます。

高分解能マジック角スピニングNMRの主な利点は、薬物送達に潜在的な関心を持つポリマーホスト内のカプセル化された薬物の移動特性をモニターできることです。合成アプローチは非常に単純で、室温で実行されます。逐次重合反応は約10分で起こります。

私たちは、高分子水素の指標に閉じ込められた薬物の例としてイブプロフェンを選びました。これは、実際には6台の車が折りたたまれる配達の代表です。ββシクロデキストリンを100°Cのオーブンで一定重量まで乾燥させる。また、250ミリリットルのDMSOと100ミリリットルのトリエチルアミンを4つのオングストロームモレキュラーシーブで24時間乾燥させてから、プロトコルで使用します。

25ミリリットルのDMSOを50ミリリットルのワンネック丸底フラスコに導入します。磁気攪拌下で、5.675グラムのβ-シクロデキストリンを添加する。β-シクロデキストリン粉末をDMSOに少量ずつ加えて、しこりの形成を減らします。

約30分後、10ミリリットルの目盛り付きピペットを使用して、均質溶液に6ミリリットルのトリエチルアミンを加えます。フラスコを室温に保った水浴に沈め、混合物を15分間攪拌し続けます。シクロデキストリンナノスポンジ1-4の調製のために、激しい攪拌下下で5.124グラムのEDTA二無水物を添加する。

また、シクロデキストリンナノスポンジ1-eightの調製には、10.248グラムのEDTA二無水物を激しく攪拌しながら添加します。3時間後、シクロデキストリンナノスポンジである固形物をヘラでフラスコから取り出し、すり鉢と乳棒で大きく粉砕します。固形物をアセトン浴で洗浄し、次に固形物を濾紙で洗浄してろ過します。

空気中の固体材料をすべて室温で48時間乾燥させた後、乳鉢と乳棒を使用して乾燥させた材料を細かく粉砕します。その後、45°Cの真空下で2時間放置します。高分解能マジックアングルスピニングNMRサンプル調製では、まず重水素化水に0.27モルのイブプロフェンナトリウム塩の溶液を調製します。

2ミリグラムのガラスバイアル中の溶液150マイクロリットルに、20ミリグラムのシクロデキストリンナノスポンジ1〜4、および2ミリグラムの無水炭酸ナトリウムを添加する。バイアルの内容物を小さなヘラで混合して均質化します。このプロセスをシクロデキストリンナノスポンジ1-8ポリマーについても繰り返します。

均質で完全に膨潤したハイドロゲルを得ることは、良好なHR質量NMRスペクトルを得るための最初の重要なステップです。ハイドロゲルは、ローターの誤った回転を引き起こす可能性のある気泡を避けるために、非常に慎重にNMRローターに配置する必要があります。小さなヘラを使用したHR質量実験に適した5mmNMRローターにゲルを挿入します。

次に、ローターをNMR分光計の磁石に挿入します。磁石に入ったら、最大4, 000ヘルツの空気圧ユニットでローターを回転させます。HR質量陽子NMR実験を行うには、質量空気圧制御ユニットでローターの回転速度を4キロヘルツ、可変温度ユニットでサンプル温度を305ケルビンにして装置パラメータを設定します。

プロトン共鳴のパルスグラジエントスピンエコーパルスシーケンスを使用して、シクロデキストリンナノスポンジ1-Fourおよびシクロデキストリンナノスポンジ1-8ヒドロゲル中のイブプロフェンの拡散HR質量スペクトルを1次元スペクトルで測定します。拡散実験は、BP LEDパルスシーケンスを使用して行われます。これは、間接次元の勾配強度が 2% から 100% に線形に増加する勾配ランプを使用した擬似 2 次元実験です。

信号強度は、拡散時間とグラジエントパルスP30に応じて減衰します。これらのパラメータの最適化は、実験を適切に実行する前に必要です。最適化は、拡散時間を一定に保ちながらP30を変化させる2つの1次元測定を実行することによって行われます。

可変拡散時間測定は、拡散時間を50〜200ミリ秒の範囲で増加させることによって実行されます。各実験について、32個のスペクトルの配列が収集されます。次に、テキストプロトコルで説明されているようにデータを処理します。

基本的なパルス磁場勾配スピンエコー実験では、ハイドロゲル中のイブプロフェンの分子平均二乗変位を測定することができます。NMRシグナル強度は、グラジエント強度が増加すると減衰します。減衰フィッティングは、Z二乗で示される分子平均二乗変位を提供します。

次に、平均二乗変位は拡散領域のタイプに関連しています。アルファ指数は、拡散時間の関数としての平均二乗変位の対数-対数線形回帰によって実験的に得られます。アルファ指数の値は、ヒドロゲルマトリックス中のイブプロフェンについて観察された拡散レジームの記述子です。

等方性無制限拡散は、アルファが 1 に等しいときに存在します。サブディフューシス領域は、アルファ値が 1 未満の場合に示されます。また、超拡散領域は、1より大きいアルファ値で表されます。

ヒドロゲルマトリックスに閉じ込められたイブプロフェンは、ポリマー調製物に応じて2つの異なる拡散レジームを示します。ナノスポンジ1〜4のハイドロゲルは、準拡散性レジームで表されます。逆に、ナノスポンジ1〜8のヒドロゲルは、わずかに超拡散性の状態を特徴とする。

この反応をマスターすると、適切に行えば、1時間で高収率かつ高純度で行うことができます。この材料は、粘性のあるヒドロゲルを形成することにより、生物学的に活性な分子を容易に組み込むことができるという興味深い水分摂取能力を示しています。このような高分子マトリックスにカプセル化された生物学的に活性な分子の移動特性の分子状態は、HMS NMR技術を用いて実験的に研究することができます。

シクロデキストリンナノスポンジから調製したハイドロゲル中のイブプロフェンの拡散に関するNMRの結果は、ポリマーの適切な調製によって拡散を調節できることを示しています。イブプロフェンは、シクロデキストリンナノスポンジハイドロゲルにおいて、サブディフューシスレジームとスーパーディフューシスレジームの両方を示します。この知見は、シクロデキストリンナノスポンジ水素足場の放出特性の独自の設計に活用できます。