Summary
Os regimes de movimento de ibuprofeno encapsulado em nanoesponjas P-ciclodextrina rede de polímero são investigados usando spin echo-técnica de campo pulsado gradiente (PGSE) RMN. Síntese, purificação, a carga de droga, a execução da sequência de pulso de NMR e análise de dados para calcular o deslocamento quadrado médio da droga a vários tempos de observação são descritos em detalhe.
Abstract
A reticulação química de β-ciclodextrina (β-CD) com o dianidrido etilenodiaminotetraacético (EDTA), levou-se a polímeros ramificados referidos como nanoesponjas ciclodextrina (CDNSEDTA). Duas preparações diferentes são descritas com 1: 4 e 1: 8 proporções molares de CD-EDTA. Os polímeros reticulados correspondentes foram contactadas com uma solução aquosa 0,27 M de sal de sódio de ibuprofeno (IP) levando a hidrogéis homogéneos, incolores, carregadas com droga.
Os sistemas foram caracterizados por alta resolução ângulo mágico girando (HR-MAS) espectroscopia de RMN. Campo Pulsado de spin eco de gradiente (PGSE) espectroscopia de RMN foi utilizado para determinar o deslocamento do quadrado da média (DPM) de IP no interior do gel polimérico em diferentes momentos de observação t d. Os dados foram submetidos a transformações, a fim de estudar a dependência do tempo de DME: MSD = f (T d). A metodologia proposta é útil para caracterizar os diferentes regimes de difusão que,Em princípio, o soluto pode experimentar dentro do hidrogel, difusão ou seja normal ou anómala. Os protocolos completos, incluindo a preparação do polímero e a purificação, a obtenção de hidrogeles carregados com o fármaco, a preparação da amostra de RMN, a medição de MSD por espectroscopia de HR-MAS NMR e o processamento de dados final para atingir a dependência do tempo de MSD são aqui relatados e discutidos . Os experimentos apresentados representam um caso paradigmático e os dados são discutidos em termos de abordagem inovadora para a caracterização das propriedades de transporte de um convidado encapsulado dentro de um hospedeiro polimérico de aplicação potencial para a entrega da droga.
Introduction
Há um interesse crescente na concepção e formulação de sistemas poliméricos capazes de aprisionar, através de interacções não covalentes, pequenas moléculas com potencial atividade bioquímica. Tais materiais são esperados para encontrar aplicações no transporte do princípio activo ao alvo seletivo e de fabrico, após a acção de estímulos externos, tais como variações de pH, temperatura, etc. Neste contexto, hidrogéis acabou por ser materiais versáteis e poderosas para a nanomedicina em vista da libertação controlada de medicamentos 1. A formação de hidrogéis poliméricos pode ser conseguido através da interligação das cadeias macromoleculares por i) interacções físicas, não covalentes, tais como ligações de hidrogénio, ii) covalente a reticulação das cadeias principais para uma rede tridimensional capaz de inchar na presença de uma solução aquosa ou iii) uma combinação dos dois métodos mencionados 2-4.
Uma classe particularmente versátil de três dimensional, polímeros dilatáveis para o encapsulamento de espécies orgânicas e inorgânicas podem ser obtidas a partir de β-ciclodextrina naturais (β-CD) por meio de condensação com derivados adequados, activados de um ácido tetracarboxílico 5-8 dando origem a nanoesponjas ciclodextrina (CDN). A síntese, caracterização e aplicação de CDNS é um tema de pesquisa consolidada do nosso grupo. Resultados dos últimos dos anos indicam que CDNS mostrar as propriedades intrigantes do inchaço, a absorção / inclusão de produtos químicos, e liberação de moléculas de drogas pequenas, com aplicações em liberação controlada de ingredientes ativos farmacêuticos 9 - 11 e química ambiental 12-14.
Tendo em conta estas premissas, dois problemas principais a serem abordados preocupação o carregamento eficiente do composto activo no gel polimérico e uma melhor compreensão da mobilidade solutos nas matrizes de gel 15 16,17. Pulsada spin-eco (PGSE) espectroscopia de RMN de campo de gradiente é um método bem estabelecido estrutural amplamente utilizado para estudar a difusão de translação de moléculas pequenas em solventes 18 ou o auto-difusão de líquidos puros. Os recentes desenvolvimentos de alta resolução ângulo mágico girando tecnologia NMR (HR-MAS), foi possível recolher dados de RMN de alta resolução de moléculas celulares em suspensões heterogéneas 19, géis e polímeros expansíveis 20,21. Na verdade, a configuração experimental que combina espectroscopia HR-MAS RMN e a sequência de pulso PGSE proporciona uma oportunidade única para observar as moléculas de soluto no ambiente molecular do hospedeiro. Os dados importantes sobre as propriedades de transporte da molécula de droga encapsulada dentro de uma matriz de gel podem, assim, ser obtida. dados experimentais de alta qualidade podem, assim, ser obtiNED permitindo um design mais racional dos nanoestruturados sistemas hospedeiro-hóspede.
No presente trabalho, descrevemos os protocolos detalhados para as seguintes etapas: i) síntese e purificação de dois formulação diferente do CDNS reticulado com polímeros EDTA (Figura 1), referido como CDNSEDTA, e caracterizada por CD diferente / molar agente de reticulação relação: 1: 4 (CDNSEDTA 1: 4) e 1: 8 (CDNSEDTA 1: 8); ii) a preparação de hidrogéis carregado com a droga, tanto para CDNSEDTA 1: 4 e CDNSEDTA 1: 8. Neste passo, foram utilizados, como molécula modelo droga, o popular sal de ibuprofeno de sódio não-esteróides anti-inflamatórios (IP); iii) a investigação completa das propriedades de transporte de IP dentro da CDNSEDTA hidrogéis via espectroscopia PGSE-HRMAS RMN. O método aqui proposto baseia-se na medição do deslocamento do quadrado da média (DPM) do fármaco encapsulado dentro do hidrogel seguida pela análise da dependência do tempo do MSD.
Nós Wish de salientar que a metodologia descrita acima -, que é focado sobre a dependência temporal da SMD do fármaco na matriz - fornece um espectro mais amplo de informação em comparação com a metodologia de síntese com base na determinação de apenas coeficiente de difusão do fármaco. Nós recentemente demonstrado 21 que esta abordagem permitiu a discriminação dos regimes normais e anormais de difusão experimentados por IP confinados em hidrogéis CDNs.
Acreditamos, assim, que a descrição passo-a-passo da síntese de polímeros / purificação, a formação dos hidrogéis carregado com a droga, HR-MAS NMR caracterização e processamento de dados dos dados MDS, é uma ferramenta poderosa para cientistas interessados na caracterização de sistemas nanoestruturados para o confinamento e liberação de moléculas pequenas.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. Síntese de Polímeros CDNSEDTA
- Seco β-ciclodextrina (β-CD) em forno a 80 ° C durante 4 horas antes da utilização. Secas 500 ml de sulfóxido de dimetilo (DMSO) e 100 ml de trietilamina (Et3N) sobre crivos moleculares (4 Â) durante 24 h antes de usá-los no protocolo.
- Introduzir 25 ml de DMSO num frasco de 50 ml de um gargalo de fundo redondo. Sob agitação magnética, adicionar 5,675 g de β-CD (5 mmol). A fim de reduzir a formação de grumos, adicionar o pó β-CD em pequenas porções a DMSO.
- Após cerca de 30 min, adicionar 6 mL de Et 3 N à solução homogénea usando uma pipeta graduada 10 ml. Manter-se a mistura sob agitação durante 15 min à temperatura ambiente. Mergulhar o balão em um banho de água à TA.
NOTA: A reacção entre β-CD e EDTA é exotérmica. Portanto, mergulhando o frasco no banho de água favorece a troca de calor evitando o sobreaquecimento da mistura de reacção. - Adicionar 5,124 g (20 mmol, preparação de CDNSEDTA 1: 4) ou 10,248 g (40 mmol, preparação de CDNSEDTA 1: 8) de EDTA-dianidrido sob agitação intensa.
- Após 3 h, remover o material sólido (CDNSEDTA 1: 4 ou CDNSEDTA 1: 8) a partir do balão com uma espátula e triturá-la grosseiramente com um almofariz e pilão.
- Lavar o material sólido sobre papel de filtro com acetona à temperatura ambiente (100 ml x 5 vezes), com HCl 0,1 M (200 ml x 5 vezes), e água desionizada (200 mL x 3 vezes).
- Finalmente, todo o material sólido seco ao ar à temperatura ambiente durante 48 h, triturá-la finamente num almofariz e pilão e depois mantê-lo sob vácuo (<15 mbar) durante 2 h a 45 ° C.
Figura 1:. Representação esquemática dos polímeros CDNSEDTA via sintética esquemática. Esquerda: Estrutura molecular do monómero β-ciclodextrina (β-CD) e agente de EDTA-dianidrido de reticulação. Na seta as condições gerais de reação. Certo:. Esboço do polímero reticulado Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
2. Medidas de RMN HR-MAS
- HR-MAS RMN Preparação de Amostras
- Prepara-se uma solução de 0,27 M de sal de sódio de ibuprofeno (IP) em água deuterada (99,8%).
- Adicionar 20 mg de CDNSEDTA 1: 4 e 2 mg de carbonato de sódio anidro (Na 2 CO 3) a 150 ul de solução preparada no ponto 2.1.1) para um frasco de vidro de 2 ml. Misturar o conteúdo do frasco com uma pequena espátula de modo a homogeneizar. Espera 2 horas antes de utilizar o gel formado com este procedimento. Repita este ponto para a CDNSEDTA 1: polímero 8.
- Inserir o gel num rotor RMN 5 milímetros adequados para experiências HR-MAS RMN usando uma pequena espátula. A quantidade total de gel para utilizar depende do volume interno do rotor (12 ul recomendado).
- HR-MAS Experiências 1 H RMN
- Defina os seguintes parâmetros instrumentais: rotor velocidade de rotação de 4 KHz na unidade de controle pneumático MAS, temperatura da amostra a 305 K na unidade de temperatura variável.
- Adquirir a 1 H HR-MAS RMN Os espectros de ibuprofeno em CDNSEDTA (1: 4) e CDNSEDTA (1: 8) sistemas de polímero utilizando uma sequência de um pulso convencional na ressonância de protões.
- Criar um novo conjunto de dados. Clique na aba "AcquPars". Selecione o PULPROG: zg.
- Selecione o número de scans (NS = 4) e o tempo de atraso entre eles (D1 = 5 seg) .Set a largura espectral (SW = 8 ppm), o domínio do tempo (DT = 16K) eo ganho do receptor (RG = 32 ).
- Digite "zg" no console e haverá um decaimento livre (FID) na tela. Para processar o clique de dados na guia "ProcPars". Defina o tamanho espectral (SI = 32K), uma função de janela multiplicação exponencial (WDW = EM) e ampliação de linha (LB = 1).Digite "ft" para realizar a transformação Fourier. Fase do espectro utilizando o separador de fase na tela. Obter uma alta resolução espectro bem resolvida.
Figura 2: Os pares de pulso bipolar Longitudinal Eddy Delay atual (BPPLED) Sequência de impulsos Representação esquemática da sequência de pulso usado para executar os experimentos PFGSE.. O ciclo de fase para os 90 ° pulsos é: P1: (0) 16, P2: (0022) 4, P3: (0) 4 (2) 4 (1) 4 (3) 4 , P4: (0202 2020 1313 3131 ), P5: (0) 4 (2) 4 (1) 4 (3) 4. Os 180 ° pulsos são + x. (modificado de ref.18) Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
- HR-MAS 1 NOTA: As experiências são realizadas usando PGSE a sequência de impulsos BPPLED 18 apresentados na Figura 2. Este é um pseudo experimento bidimensional com uma rampa gradiente aumentando linearmente a partir de 2% a 100% na dimensão indirecta. A intensidade do sinal é atenuado de acordo com o tempo de difusão Δ eo δ gradiente de pulso. A optimização destes parâmetros é necessária antes de executar correctamente uma experiência PGSE. A optimização é feito rodando algumas medições 1D em que Δ é mantido constante, enquanto δ é variada.
- parâmetros Optimization
- Criar um novo conjunto de dados - número de experimento 1. Clique na aba "AcquPars". Selecione o PULPROG: ledbpgp2s1d a seqüência de pulso 1D para a otimização de difusão.
- Selecione o número de scans (NS = 16) e o tempo de atraso entre eles (D1 = 10 sec). Definir a largura espectral (SW = 8 ppm), tele domínio do tempo (TD = 16K) eo ganho do receptor (RG = 32).
- Definir Δ (D20 na sequência) igual a um valor constante e δ (P30) a um valor experimental. Comece valor Δ = 50 ms, δ = 3 ms (valor máximo permitido para instrumentos de alta resolução).
- Leia o valor de frequência espectral (SFO1) a partir do experimento 1 H e usar agora este valor. Definir a intensidade gradiente GPZ6 a 2%. Repita o passo 2.2.2.3. Utilize este espectro de referência para a otimização.
- No mesmo conjunto de dados criar o número de experimento 2. Observe todos os parâmetros experimentais. Aumentar a resistência gradiente GPZ6 a 95%. Repita o passo 2.2.2.3. Compare esse espectro com o espectro de referência usando o ícone de dois monitores e observar a mudança na intensidade do sinal.
NOTA: Um espectro bem atenuada deve ter cerca de 5% da intensidade de sinal residual em comparação com o espectro de referência. Se a intensidade do sinal se perde, reduzir o valor de δ e restart o procedimento ponto 2.3.1 do ponto 2.3.1.3 até que o valor certo para δ é encontrado. - Repita o procedimento de parâmetros de otimização no ponto 2.3.1 para todos os cinco Δ valores.
NOTA: Escolha cinco valor para Δ = 50, 80, 110, 140 e 170 ms e otimizado a δ correspondente a 3, 2,7, 2,4, 2,1, 1,8 ms (por IP em CDNSEDTA 1: 8) e a ô a 2,7, 2,4 , 2, 1,7, 1,4 (para IP em CDNSEDTA em 1: 4).
- Aquisição do 2D Difusão conjunto de dados
- No mesmo conjunto de dados criar o número experimento 3, todos os parâmetros experimentais 1D será carregado. Digite "eda". Selecione o PULPROG: ledbpgp2s a seqüência de pulso 2D e alterar a parmode para 2D.
- Definir FnMODE = QF. Definir o DT no domínio do tempo em dimensão F2 igual a 32, o número de passos de gradiente. Todos os outros parâmetros estão definidos corretamente. Tipo "DOSY" e a rampa de inclinação será gerado e armazenado num ficheiro. o starte e os valores finais da rampa (2-95) são dados como parâmetros de entrada. A aquisição está agora começou.
- parâmetros Optimization
- Processamento de dados
- Tipo "XF2" para executar a transformação de Fourier na dimensão F2. Tipo "Abs2" para realizar a correcção da linha de base na dimensão F2. Tipo "setdiffparm" recordar os parâmetros experimentais (ô, δ, e lista de gradiente) para a próxima etapa de processamento.
- Clique em "módulo de relaxamento T1 / T2" na aba análise e definir os picos a ser montados usando o primeiro espectro da experiência 2D. Definir os intervalos de pico e executar a instalação. As intensidades de sinal de cada passo do gradiente aplicado são obtidos.
NOTA: As intensidades de sinal I (Q, T d), para cada valor Δ, depende das variáveis experimentais: pulso arquivado gradiente aplicado (g), variável de tempo (δ), proporção magnetogyric (γ) Q = (γgδ) de acordo com a o foequação llowing:
com a MSD molecular = Z 2. - Exportar as intensidades de sinal de uma folha de cálculo e executar um ajuste linear dos dados para obter o valor de z 2 para cada observado tempo de difusão t d.
NOTA: O valor MSD está relacionado com o tempo de observação de acordo com a t d:
- Execute o gráfico log-log de z 2 versus t d para cada valor experimental t d. O valor de expoente α é o declive da regressão linear. Uma discussão mais exaustiva dos aspectos físicos das equações acima mencionados pode ser encontrado na ref. 21 e nas referências nele contidas.
NOTA: Dependendo do valor dos α expoente, o regime de difusão é definida como: i) isotrópica difusão livre para α = 1, ii) subdiffusiv anómalaregime e para 0 <α <1, iii) regime superdiffusive anômala para α> 1.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Em primeiro lugar, aplicou esta metodologia a molécula do fármaco IP dissolvido em solução de água, a fim de verificar a viabilidade desta abordagem. A descrição completa dos resultados representativos podem ser encontrados em ref. 21. Em vez disso, vamos nos concentrar aqui sobre os aspectos metodológicos e a abordagem de porcas e parafusos para coleta e análise de dados de dados. A Figura 3 mostra, numa escala semi-logarítmica, o sinal experimental normalizado decai I (q, t d) / I (0, t d) como uma função de q 2 (de acordo com a secção 2.4). Na Tabela 1 são apresentados os valores observados para cada MSD Δ tempo de difusão. O gráfico log-log de z 2 versus t d (Figura 3) dá uma linha com R 2 = 0.999 (de acordo com a secção 2.4). Um α expoente de escalonamento = 1 é obtido por IP dissolvido em D 2 O solução, indicando um movimento Gaussiana na solução líquidaa uma concentração de 0,27 m. Apenas neste caso, o coeficiente de autodifusão pode ser calculada em conformidade como D = 4.1 x 10 -10 m 2 s - 1 e é independente do tempo de observação Δ.
Tabela 1:. MSD experimentais e valores ô MSD (m 2) medido em vários ô (MS) para IP em D 2 O solução, IP em CDNS (1: 4) e IP em CDNS (1: 8) hidrogéis. (Modificado a partir de Ref. 21).
Figura 3:.. Plot da dependência RMN Signal Decay e MSD Tempo a) sinal normalizado RMN decadência I (q, t d) em função de q 2 para IP em D 2 O solução b) gráfico log-log da MSD vs difusão tempo t para dIP em D 2 O solução. (modificado de ref. 21) Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
O procedimento experimental foi usado para estudar o movimento de difusão da molécula do fármaco IP encapsulado em CDNSEDTA 1: 4 e CDNSEDTA 1: 8. Hidrogéis Figura 4 mostra o sinal experimental normalizado decai I (Q, T d) / I (0, t d ) como função de q 2. Utilizar a parte linear do decaimento para o ajuste linear e, em seguida, calcular os valores MSD para CDNS 1: 4 e 1 CDNS: 8 amostras (Tabela 1) a partir do declive do ajuste linear. O gráfico log-log de MSD em função de t d (Figura 5) dá uma correlação linear com R 2 = 0,981 para IP em CDNSEDTA (1: 4) e um expoente de escalonamento α = 0,64, indicando um movimento sub-difusivo do Dr UG no gel polimérico. Utilizando um procedimento semelhante, o regime de movimento para IP em CDNSEDTA (1: 8) de polímero foi determinada. O ajuste linear dos dados deram um expoente de escalonamento α = 1,06 com R 2 = 0,972. A rede de polímero impõe um movimento ligeiramente superdiffusive para a molécula de fármaco pequena. Assim, a metodologia proposta dá acesso ao expoente α da equação relatado no ponto 2.4.5 por um processamento de dois passos de dados. O valor α é um descritor do regime diffusive observado para a determinada molécula matriz e convidado.
Figura 4: Lote de decaimento do sinal de RMN Normalizados Decay RMN sinal I (Q, T d) como função de q 2 para IP em CDNSEDTA 1:. 4 (a) e CDNSEDTA 1: 8 (b). (Modificado a partir de Ref. 21)lank "> Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 5:. Dependência do tempo da trama de MDS MSD vs tempo de difusão t d para IP encapsulado em CDNSEDTA log-log 1: 4 (a) e CDNSEDTA 1: 8 (b). (modificado de ref. 21) Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Nós apresentamos uma metodologia experimental para determinar o regime de difusão de uma molécula pequena fármaco encapsulado dentro de duas formulações representativas de hidrogéis CDNSEDTA. HR-MAS RMN PGSE permite a determinação do deslocamento quadrático médio de moléculas pequenas num determinado tempo de difusão (no intervalo de alguns milissegundos até segundos), seguida de monitorização distâncias nas escalas micrómetros. No intervalo observado (50 - 170 ms) é observado apenas um tipo de movimento para cada sistema estudado. Deve salientar-se, contudo, que para tempos mais longos de observação da transição entre os diferentes regimes de difusão pode ser observado 22. Assim, os resultados aqui relatados são referidos a escala de tempo ditado pelo hardware disponível e para as experiências com a instrumentação à nossa disposição.
Para cada etapa deste trabalho - síntese de polímeros, a carga de hidrogel, a coleta de dados HR-MAS NMR e processamento, listamos aqui três problemas principais and a solução correspondente.
Purificação
A purificação dos materiais de acordo com o procedimento descrito no ponto 1.6 permite a eliminação de DMSO, Et3N e do EDTA, eventualmente, não reagiu contido no produto de reacção. Em particular, a lavagem com solução aquosa de HCl 0,1 M leva à remoção completa de Et 3 N. Lavar os materiais com apenas acetona não é eficiente para este fim. Com efeito, Et 3 N é, em parte, presente como Et3NH + no final da reacção com os contra-iões COO- fornecida pelo EDTA reticulado.
Preparação de amostras RMN
O enchimento do rotor é o passo crítico para a preparação da amostra (ver 2.1.3). A presença de bolhas de ar deve ser evitada. Se as bolhas estão presentes, uma fiação incorreta é geralmente detectada (por exemplo, taxa máxima de fiação não chegou, spinning não começar em tudo, não UNIFvelocidade de rotação ORM). No caso da fiação não uniforme ou falha para fazer rodar o rotor, extrai-se a amostra e repetir o preenchimento de rotor com mais cuidado.
A análise por RMN de dados
No ponto 2.4.2 é descrito como obter valores MSD a partir das curvas de intensidade de decaimento. Muitas vezes, os pontos experimentais não parecem seguir uma tendência completamente linear vs q 2. Nesse caso, usar apenas a parte linear do conjunto de dados e executar a regressão linear.
Os resultados obtidos podem ser resumidos como se segue:
D 2 O solução de
Neste caso simples, o MSD mostra dependência linear na Δ tempo de difusão e a molécula de PI sem restrições sofrer difusão em solução. Este processo é geralmente referido como difusão "normal". O coeficiente de auto-difusão pode ser diretamente estimada a partir de uma única medição em qualquer observação time t d. Em uma abordagem geral, a medição da difusividade em solvente isotrópico, molecular pode ser tomado como referência para investigar a influência da armação sobre as propriedades de transporte do hóspede encapsulado.
CDNSEDTA 1: 4 polímero
O aprisionamento de IP para o hidrogel polimérico afecta as propriedades de transporte da droga em comparação com a solução de água. Uma moção subdiffusive com α = 0,64 é detectado. O movimento de translação das moléculas de fármaco é impedida pela presença de nanoporos de tamanhos diferentes originado durante o processo de reticulação.
CDNSEDTA (1: 8) de polímero
Neste caso, o valor inesperado α = 1,06 é determinado, indicando, portanto, um regime de movimento ligeiramente superdiffusive. Por conseguinte, um efeito de aceleração sobre as partículas MSD é observada (Tabela 1). Este efeito pode ser atribuído ao potencial eléctrico negativo da b poliméricoackbone gerado pelos grupos carboxílicos carregados negativamente em algumas partes do polímero CDNS. A interacção electrostática com as moléculas carregadas negativamente IP fornece a força motriz para o componente superdiffusive do movimento.
A metodologia descrita informação aqui fornecida sobre o regime de difusão experimentado pela droga no ambiente molecular diferente, correspondentes aos dois hidrogeles formulação por meio do valor do expoente α discutido acima. Esta abordagem é de aplicação geral e pode ser confiantemente proposto como investigar ferramenta das propriedades de transporte do fármaco encapsulado, com interessantes queda-out para o projeto de sistemas de libertação controlada de entrega de drogas. No entanto, deve-se ter em mente que os resultados aqui apresentados sofrem da limitação da instrumentação usada hardware.
Além disso, alguns fatores limitantes para a aplicabilidade geral do método poderia ser hipothesized: a preparação de géis carregadas com fármaco com fármacos lipofílicos e / ou não-carregada, a possibilidade de uma forte adesão da droga para o esqueleto do polímero, conduzindo assim a sinais de RMN não resolvidas e dificuldade no controlo do pH. Finalmente, deve ser mencionado que os dados de difusão de RMN abrangem a escala de tempo ms, enquanto o clássico experimentos in vitro de liberação da droga dependem muito mais tempo no Windows. Este é um objeto de ponto aberto de pesquisa e debate. Como uma possível contribuição para resolver este problema, que recentemente analisou os dados de difusão de um fármaco modelo na biblioteca de hidrogéis à base de hidratos de carbono e derivados de um modelo matemático que liga as medidas a nível molecular com os dados cinéticos 23. coleções maiores de dados de difusão e bibliotecas mais amplas de andaimes estão sob investigação para refinar e validar o modelo.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
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).
