경피 전달을 위한 CAGE 기반 이온성 액체 시스템의 개발, 특성화 및 평가

Summary

이 프로토콜은 재현성을 보장하고 다양한 과학 실험실에서 전체 워크플로를 간소화하기 위해 CAGE 기반 이온 액체 시스템 준비를 위한 표준화에 대해 논의합니다.

Abstract

이온성 액체는 최근 약물 전달 내 응용, 특히 피부 약물 침투를 가능하게 하고 약물 투과를 향상시킬 수 있는 잠재력으로 놀라운 인정을 받았습니다. 장벽 투과성을 향상시키는 것 외에도 이온성 액체는 우수한 용매화 특성을 가지고 있어 용해성이 낮은 약물을 용해시키는 문제를 해결합니다. 유기 양이온과 음이온 사이의 큰 비대칭으로 인해 이러한 기능성 염은 실온에서 액체 상태를 유지합니다. 응용 관점에서 볼 때, 이온성 액체는 여러 치료 분야에 서비스를 제공할 수 있는 유망하고 고도로 조정 가능한 접근 방식을 제공합니다. 화학량론적 이온 비율이 1:2인 콜린과 제라닌산(CAGE)으로 구성된 생체 적합성 이온 액체는 소분자, 펩타이드, 단백질 및 핵산을 포함한 광범위한 활성 제약 성분을 경피적으로 전달할 수 있는 엄청난 잠재력을 가지고 있습니다. 이는 피부 장벽 기능에 미치는 영향이 최소화됩니다. 여기에서는 CAGE의 준비, 특성화 및 평가 방법을 공유합니다. NMR 분광법, 시차 주사 열량계, 수분 함량 분석을 위한 Karl-Fischer 적정 및 돼지 피부에 대한 생체 외 장벽 상호 작용 연구를 사용한 CAGE 특성화에 대한 대표적인 결과가 나타났습니다.

Introduction

피부는 신체에서 가장 크고 중요한 기관으로, 유해 물질에 대한 보호 장벽 역할을 하는 동시에 수분 손실을 방지합니다¹. 동시에 피부에 약물을 바르고 피부를 통해 약물을 바르는 것은 다양한 이점을 제공합니다. 주사제 및 경구 전달과 비교하여 피부 투여는 환자의 순응도를 높이고 간에서 1차 통과 대사를 피합니다². 특히 피부 상태의 경우 피부 투여 제형은 국소적인 효과를 제공하여 전신 노출을 줄이는 데 탁월합니다³. 그러나 피부의 거의 불투과성 특성은 성공적인 피부 전달에 큰 어려움을 겪습니다⁴. 인간의 피부는 표피, 진피 및 피하 4의 세 가지 층으로^{구성됩니다.} 표피는 피부의 바깥층이며 각질층이 주로 각질 세포로 구성된 가장 바깥층인 여러 하위 층으로 더 나눌 수 있습니다. 각질층은 대부분의 분자에 대한 두드러진 투과 장벽 역할을 하여 피부의 더 깊은 층으로의 이동을 억제합니다⁵. 이 장벽 기능은 주로 인지질, 스테롤 및 세라마이드로 구성된 촘촘하게 채워진 지질 배열에 내장된 각질....

Protocol

모든 실험 절차는 유럽 연합 지침 2010/63에 따라 수행되었으며 덴마크 수의학 및 식품청(면허 번호. DK-13-oth-931833).

1. 염 복분해 반응에 의한 CAGE 제조

1. 제라닉산의 재결정(순도 85%, mol wt 168.23g/mol)
   1. 500mL 둥근 바닥 플라스크를 가져다가 무게를 측정합니다.
   2. 플라스크에 제라닉산 40.0g을 담습니다. 이는 제라닉산 0.2mol에 해당합니다.
   3. 70:30%(w/w) 제라닉산에서 제라닉산을 재결정화:아세톤: 둥근 바닥 플라스크에 (40 g*0.85*0.30)/(0.70*0.784 g/mL) = 18.42 mL의 아세톤을 첨가합니다.
   4. 5L 비커를 가져다가 약 0.5L의 드라이아이스와 에탄올을 준비합니다.
   5. 둥근 바닥 플라스크를 소용돌이치지 않고 드라이아이스-에탄올 콜드 믹스에 넣어 외부 냉각을 허용합니다. 결정화가 평형에 도달했을 때 고체/재결정화된 제라닉산에서 아세톤과 불순물을 디캔팅합니다(일반적으로 0.5-2시간 이내에 첨가된 아세톤의 대략적인 부피에 해당). 충분한 순도를 보장하기 위해 이....

Results

NMR 스펙트럼
이 기술의 목표는 ^1H및 ^13CNMR 분광법을 사용하여 수소 및 탄소 원자의 화학적 환경을 분석하여 CAGE의 성공적인 형성을 확인하는 것입니다. 결과 스펙트럼은 합성된 IL의 분자 구조와 조성을 반영하는 특징적인 화학적 이동, 분할 패턴 및 통합 값을 제공합니다. 그림 1 의 양성자 NMR 스펙트럼은 제라닉산과 콜린의 2:1 몰비를 확인합니다. 이는 제라닉산(9)에 해당하는 피크가 교정을 위한 기준으로 사용된 적분 값에서 분명하게 드러납니다. 그 결과, 콜린의 통합 값은 예상되는 화학량론과 일치하는 제라닉산의 약 절반으로 나타났습니다.

그림 1과 그림 2의 NMR 스펙트럼은 이전에 Zakrewsky et

Discussion

본 연구에서 설명한 CAGE의 제조 방법은 문헌¹⁵에서 채택되었습니다. 그러나 합성 공정은 최종 제품의 특성에 영향을 미칠 수 있는 다양한 외부 요인에 민감하다는 점을 인정하는 것이 중요합니다. 따라서 일단 준비되면 CAGE 시스템의 형성을 확인하기 위해 NMR 분광법과 같은 기술을 사용하여 CAGE 시스템을 특성화해야 합니다.

그림 1에서 볼 수 있듯이 CAGE의 양성자 스펙트럼은 각 분자에 대한 양성자의 화학적 이동을 보여줍니다. ¹H NMR 및 ¹³C NMR 스펙트럼 모두에 대한 자세한 피크 할당은 참조 문헌¹⁶에 제공됩니다. 물의 존재는 COOH, OH 및 H₂O 그룹 간의 양성자 교환 증가로 인해 ¹

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
5mm NMR 튜브	시그마 올드리치	41121705
아세톤	VWR	23L064039
알루미늄 Tzero 팬	TA 악기	90,16,83,901
아쿠아 플럭스 장치	바이오스 시스템
브루커 아반스 III NMR	브루커		NMR 분광 기기
콜린 중탄산염	시그마 올드리치	C7519
피부종양	짐머 바이오멧
차동 주사 칼로리미터	TA 악기
에탄올	VWR	23J314009
팽창 폴리스티렌	스티로폼
프란츠 확산 셀	퍼미기어
제라닉산	시그마 올드리치	427764
접목 테이프	파라필름
칼 피셔 적점자	메틀러 톨레도	30252662
메탄올	VWR	85681.32
PBS	피셔 사이언티브	10388739
TA 범용 분석 2000 소프트웨어	TA 악기		DSC 데이터 분석을 위한 소프트웨어
탑스핀 소프트웨어	브루커		NMR 데이터 분석을 위한 소프트웨어