Summary
β-siklodekstrin nanosponges polimer ağı kapsüllü ibuprofen hareket rejimleri pulsed-field-gradyan spin-eko (PGSE) NMR tekniği kullanılarak incelenmiştir. Sentezi, saflaştırılması, ilaç yükü çok gözlem bazen ilacın ortalama kare değiştirmesini çalışmak NMR darbe dizisi ve veri analizi uygulaması detaylı bir şekilde tarif edilmiştir.
Abstract
etilendiamintetraasetik dianhidrid (EDTA) ile β-siklodekstrin (β-CD) kimyasal çapraz bağlanma siklodekstrin nanosponges (CDNSEDTA) şu şekilde de ifade dallanmış polimerlere yol açtı. 4 ve 1: 8, CD-EDTA mol oranları iki farklı preparatlar 1 tarif edilecektir. karşılık gelen çapraz-bağlanmış polimerler, homojen, renksiz, ilaç yüklü hidrojellerin ibuprofenin sodyum tuzu (IP) gelen 0.27 M sulu çözelti ile temas ettirildi.
Sistemler (HR-MAS) NMR spektroskopisi eğirme yüksek çözünürlüklü Magic Angle ile karakterize edilmiştir. Darbeli alan gradyan spin eko (PGSE) NMR spektroskopisi d t farklı gözlem zamanlarda polimerik jel içinde IP ortalama kare deplasman (MSD) belirlemek için kullanılmıştır. MSD = f (t d): veriler ayrıca MSD zaman bağımlılığını araştırmak için işlendi. Önerilen yöntem, farklı difüzyon rejimleri karakterize etmek yararlıdırPrensip olarak, çözünen hidrojel, yani normal veya anormal difüzyon içinde yaşayabilirsiniz. Polimer hazırlama ve arıtma, ilaç yüklü hidrojeller elde edilmesi, NMR, örnek hazırlama, sıcak-MAS NMR spektroskopisi ile MSD ölçülmesi ve MSD zamana bağlı elde etmek için son veri işleme de dahil olmak üzere tam bir protokoller burada rapor ve tartışılmıştır . sunulan deneyler paradigmatik vaka temsil ve veri ilaç dağıtım için potansiyel bir uygulama polimerik konak içinde kapsüllü konuk taşınım özellikleri karakterizasyonu yenilikçi yaklaşımı açısından tartışılmıştır.
Introduction
kovalent olmayan etkileşimler, biyokimyasal olarak aktiviteye sahip küçük moleküller ile tasarım ve tutabilen polimerik sistemler oluşturulmasında artan bir ilgi vardır. Bu tür malzemeler, seçici hedef aktif maddenin taşınması uygulamalar bulabilir ve bunlar da bu bağlamda vb pH değişimleri, sıcaklık, dış uyaranların, uygulanması üzerine serbest bırakmak için beklenen, hidrojeller nanotıpta için güçlü ve çok yönlü materyalleri olduğu ortaya çıktı ilaç 1 kontrollü salımı açısından. Polimerik hidrojellerin oluşumu, hidrojen bağları, varlığında şişer mümkün üç boyutlu bir ağ gelen zincirleri ii) kovalent çapraz bağlanma i) fiziksel kovalent olmayan etkileşimlerle makro moleküler zincirler birleştirilerek elde edilebilir bir sulu çözelti ya da iii) bahsi geçen iki yöntem 2-4 bir kombinasyonu.
Üç kuruş özellikle çok yönlü sınıfsiklodekstrin nanosponges (CDNs) sebebiyet veren 8 - organik ve inorganik türlerin kapsüllenmesi için buradakilerin, şişebilen polimerler, tetrakarboksilik asit 5 uygun, aktive edilmiş türevleriyle kondansasyonu yoluyla doğal β-siklodekstrin (β-CD) başlanarak elde edilebilir. CDNs sentezi, karakterizasyonu ve uygulama Grubumuzun konsolide araştırma tema. 11 ve çevre kimyası 12 - - 14 son birkaç yıldır 'sonuçları CDNs ilaç etken maddelerin 9 kontrollü salımı uygulamalarla, şişlik, emilim / kimyasalların dahil ve küçük ilaç moleküllerinin serbest bırakılması ilginç özellikleri gösteren işaret etmektedir.
Bu bina göz önüne alındığında, iki önemli sorunları polimerik jel ve jel matrisler 15 çözünen hareketlilik geliştirilmiş bir anlayış bunlara ilişkin aktif bileşiğin etkili yükleme ele alınması 16,17 küçük moleküllerin difüzyon mekanizmaları ile ilgili kuramları hem de sağlar. Pulsed field-gradyan spin eko (PGSE) NMR spektroskopisi yaygın solventler 18 küçük moleküllerin öteleme difüzyon veya saf sıvıların öz difüzyon çalışması için kullanılan bir köklü yapısal bir yöntemdir. (HR-MAS) NMR eğirme teknolojisi yüksek çözünürlüklü sihirli açı son gelişmeler heterojen süspansiyonlar 19, jeller ve şişebilir polimerler 20,21 mobil moleküllerin yüksek çözünürlüklü NMR verileri toplamak için mümkün kıldı. Nitekim, HR-MAS NMR spektroskopisi ve PGSE darbe dizisi birleştirerek deney düzeneği konağın moleküler ortamda çözünen moleküllerini gözlemlemek için eşsiz bir fırsat sunuyor. jel matrisi içinde hapsedilen ilaç molekülünün taşıma özellikleri üzerinde önemli veriler bu şekilde elde edilebilir. Kaliteli deneysel veriler, böylece obtai olabilirned nanoyapılı konak-konuk sistemlerinin daha rasyonel bir tasarım sağlıyor.
Bu çalışmada aşağıdaki adımları ayrıntılı protokolleri açıklanmaktadır: i) sentezi ve CDNs iki farklı formülasyonun saflaştırma CDNSEDTA şu şekilde de ifade EDTA polimerler (Şekil 1) ile çapraz bağlanmış ve farklı bir CD / çapraz bağlayıcı molar ile karakterize oranı: 1: 4 (CDNSEDTA 1: 4) ve 1: 8 (CDNSEDTA 1: 8); ii) her iki CDNSEDTA 1 ilaç yüklü hidrojellerin hazırlanması: 4 ve CDNSEDTA 1: 8 arasındadır. Bu adımda, model, bir ilaç molekülünün popüler steroidal olmayan anti-enflamatuar ibuprofen sodyum tuzu (İP) olarak kullanılır; iii) CDNSEDTA içinde IP transport özelliklerinin ayrıntılı bir araştırma PGSE-HRMAS NMR spektroskopisi yoluyla hidrojeller. Burada teklif yöntem MSD zaman bağımlılığının analizi ile takip hidrojel içinde kapsüllü ilaç ortalama kare yer değiştirmesi (MSD) ölçümüne dayanmaktadır.
Biz wmatris içinde ilacın MDS zaman bağımlılığı odaklanmıştır - - sadece ilacın difüzyon katsayısının belirlenmesi dayalı konsolide metodolojisine göre bilginin daha geniş bir spektrum sağlar yukarıda özetlenen metodoloji vurgulamak ish. Biz son zamanlarda bu yaklaşım CDNs hidrojeller hapsedilmiş IP yaşadığı normal ve anormal difüzyon rejimlerinin ayrımcılık için izin verdiğini 21 göstermiştir.
Böylece polimer sentezi / saflaştırma, ilaç yüklü hidrojellerin oluşumu, HR-MAS NMR karakterizasyonu ve MDS veri veri işleme, adım adım açıklaması için nanoyapılı sistemleri karakterize ilgilenen bilim adamları için güçlü bir araç olduğuna inanıyoruz lohusalık ve küçük moleküllerin salınımı.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
CDNSEDTA Polimerlerin 1. sentezi
- kullanımdan önce 4 saat boyunca 80 ° C de fırın içinde kuru β-siklodekstrin (β-CD). Kuru dimetilsülfoksit 500 mi (DMSO) ve protokol kullanmadan önce 24 saat süre ile moleküler elek (4A) üzerinden trietilamin, 100 ml (Et3N).
- 50 ml'lik tek boyunlu yuvarlak dipli bir şişeye 25 ml DMSO içerisinde tanıtılması. manyetik karıştırma altında, β-CD (5 mmol) 5,675 g ekleyin. topakların oluşmasını azaltmak için, DMSO küçük porsiyonlar halinde β-CD toz ekleyin.
- Yaklaşık 30 dakika sonra, 10 mi dereceli pipet kullanılarak homojen bir çözeltiye Et3N 6ml ekleyin. Oda sıcaklığında 15 dakika için karıştırma altında karışım tutun. Oda sıcaklığında bir su banyosu içine balon dalma.
Not: β-CD ve EDTA arasındaki reaksiyon ekzotermiktir. Bu nedenle, su banyosu içine balon dalan reaksiyon karışımının aşırı ısınmasını önlemek ısı değişimini yanadır. - 5.124 g (20 mmol, CDNSEDT hazırlanmasını eklemeBir 1: 4) ya da 10,248 gr (40 mmol, CDNSEDTA 1 hazırlanması: yoğun karıştırma altında 8) EDTA-dianhidrit.
- 3 saat sonra, bir katı malzeme çıkarmak (CDNSEDTA 1: 4 ya da CDNSEDTA 1: 8), bir spatula kullanılarak ve bir havan ve havan tokmağı ile makroskopik olarak ezmek şişeden.
- HCI, 0.1 M (200 ml x 5 kez) ve deiyonize su (200 ml x 3 kez), oda sıcaklığında (100 ml x 5 kez) aseton ile filtre kağıdı üzerine bir katı madde yıkanır.
- Son olarak, oda sıcaklığında havada kuru tüm katı madde 48 saat süre ile, bir havan ve havan tokmağı içine ince ezmek ve daha sonra 45 ° C'de 2 saat boyunca vakum altında (<15 mbar) altında tutmak.
Şekil 1:. CDNSEDTA Polimerler şematik Temsil şematik sentez yolu. Sol: monomer β-siklodekstrin (β-CD) ve çapraz bağlama maddesi EDTA-dianhidrit moleküler yapısı. ok genel reaksiyon koşulları. Sağ:. Çapraz bağlı polimerin kroki bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.
2. HR-MAS NMR Ölçümleri
- HR-MAS NMR Numune Hazırlama
- dötere edilmiş su (% 99.8) ibuprofen sodyum tuzu (IP) ihtiva eden bir çözelti, 0.27 M hazırlayın.
- 2 ml'lik bir cam şişe içine 2.1.1 hazırlanan çözeltinin 150 uL) 4 ve susuz sodyum karbonat, 2 mg (Na 2 CO 3): CDNSEDTA 1, 20 mg ekleyin. homojen hale getirilmesi için, küçük bir spatula ile flakon karıştırın. Bu prosedür ile oluşturulan jel kullanılarak önceki 2 saat bekleyin. 8 polimer: CDNSEDTA 1 bu noktada tekrar edin.
- Küçük bir spatula ile HR-MAS NMR deneyleri için uygun bir 5mm NMR rotor jel yerleştirin. kullanmak için jel toplam miktarı rotorun iç hacmine bağlıdır (12 ul önerilir).
- HR-MAS 1H NMR deneyleri
- Aşağıdaki enstrümantal parametreleri ayarlayın: 4 KHz end iplik hızının MAS pnömatik kontrol ünitesi, değişken sıcaklık biriminde 305 K örnek sıcaklığında.
- CDNSEDTA ibuprofen 1H HR-MAS NMR spektrumları elde edilmesi (1: 4) ve CDNSEDTA (1: 8), proton rezonans geleneksel bir pals sekansı kullanılarak bir polimer sistemleri.
- Yeni bir veri kümesi oluşturun. "AcquPars" sekmesine tıklayın. PULPROG seçin: zg.
- taramalarının sayısını seçin (NS = 4) ve onlara (D1 = 5 sn) .Set spektral genişliği (GB = 8 ppm) arasındaki zaman gecikmesi, zaman alan (TD = 16 K) ve alıcı kazancı (RG = 32 ).
- konsolda "zg" yazın ve ekrandaki bir serbest indüksiyon çürüme (FID) olacaktır. "ProcPars" sekmesine veri tıklayınız işlemek için. spektral boyutu (SI 32K =), üstel çarpma pencere fonksiyonunu (wdw = EM) ve hat genişlemesine (LB = 1) olarak ayarlayın.Fourier dönüşümü gerçekleştirmek için "ft" yazın. Ekranda faz sekmesini kullanarak spektrum Faz. yüksek çözünürlüklü iyi çözülmesi spektrum edinin.
Şekil 2: Bipolar Darbe Çiftler Boyuna Eddy Current Gecikme (BPPLED) Darbe Sırası PFGSE deneyler gerçekleştirmek için kullanılan darbe dizisinin şematik gösterimi.. 90 ° bakliyat için faz döngüdür: 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. 180 ° bakliyat x + vardır. (ref.18 değiştirilmiş) bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.
- HR-MAS 1 Not: PGSE deneyleri Şekil 2'de verilen BPPLED darbe dizisi 18 kullanılarak yapılmaktadır. Bu bir degrade rampa dolaylı boyutta% 100% 2 den doğrusal olarak artan bir sözde iki boyutlu bir deneydir. sinyal yoğunluğu difüzyon zaman Δ ve degrade darbe ö bağlı azaltılır. Bu parametrelerin optimizasyonu düzgün bir PGSE deney çalıştırmadan önce gereklidir. δ değişmişken optimizasyonu, Δ sabit tutulduğu bir kaç 1D ölçümler kullanılarak yapılır.
- parametreler Optimizasyon
- Yeni bir veri kümesi oluşturma - deney numaralı "AcquPars" sekmesine 1. tıklayın. PULPROG seçin: Difüzyon optimizasyonu için 1D darbe dizisi ledbpgp2s1d.
- taramalarının sayısını (NS 16 =) ve aralarındaki zaman gecikmesini (D1 = 10 sn) seçin. spektral genişliğini ayarlamak (SW = 8 ppm), to zaman alanı (TD = 16 K) ve alıcı kazancı (RG = 32).
- deneme değerine sabit bir değere ve ö (p30) eşit Δ (sırayla D20) olarak ayarlayın. (Yüksek çözünürlüklü araçlar için izin verilen maksimum değeri) değeri ö = 50 msn'den, δ = 3 msn başlatın.
- 1 H deneyden spektral frekans (SFO1) değerini okuyun ve şimdi bu değeri kullanın. % 2 GPZ6 gradyan direnci ayarlar. Adımı tekrarlayın 2.2.2.3. optimizasyonu için referans olarak bu spektrum kullanın.
- aynı veri setinde deney sayısı 2. tüm deneysel parametreleri uyun oluşturun. % 95 GPZ6 gradyan direnci arttırır. Adımı tekrarlayın 2.2.2.3. çift ekran simgesini kullanarak referans spektrumu ile bu spektrum karşılaştırın ve sinyal yoğunluğundaki değişim gözlemlemek.
NOT: Bir de zayıflatılmış spektrum referans spektrumu ile karşılaştırıldığında yaklaşık% 5 artık sinyal yoğunluğu olmalıdır. sinyal yoğunluğu kaybolursa, δ ve res değerini azaltmakö için doğru değer bulunana kadar noktadan 2.3.1.3 den bölüm 2.3.1 prosedürü tart. - tüm beş Δ değerleri için bölüm 2.3.1 parametreleri optimizasyon prosedürü tekrarlayın.
Not: 2.4 ve 2.7 ö için: A = 50, 80, 110, 140, beş değeri ve 170 milisaniye seçin ve (8 CDNSEDTA 1 IP için), 3 2.7, 2.4, 2.1, 1.8 msn gelen ö optimize , 2, 1.7, 1.4 (IP CDNSEDTA 1 in: 4).
- 2B Difüzyon Veri Seti kazanılması
- aynı veri deney sayısını 3 oluşturmak set, tüm 1D deneysel parametreler yüklenecektir. "Eda" yazın. PULPROG seçin: 2B darbe dizisi ledbpgp2s ve 2D parmode değiştirin.
- FnMODE = QF ayarlayın. 32 eşit F2 boyutta zaman etki TD, gradyan adımların sayısını ayarlayın. Diğer tüm parametreler doğru biçimde ayarlanmış. "DOSY" yazın ve degrade rampası oluşturulan ve bir dosyada saklanır. stsanat ve rampa (2-95) son değerleri giriş parametreleri olarak verilmiştir. edinimi şimdi başlatılır.
- parametreler Optimizasyon
- Veri işleme
- F2 boyutta Fourier dönüşümü yürütmek için "XF2" yazın. F2 boyutunda temel düzeltme yapmak için "abs2" yazın. Tür "setdiffparm" bir sonraki işleme aşaması için deneysel parametreleri (Δ, δ ve degrade liste) çağırmak için.
- Analiz sekmesinde "T1 / T2 relaksasyon modülü" tıklayın ve 2D denemenin ilk tayfı kullanılarak takılacak zirveleri tanımlayın. tepe aralıkları tanımlayın ve uydurma yürütmek. Her uygulanan degrade aşamada sinyal yoğunlukları elde edilir.
Not: I (k, td), her bir Δ değeri, deney değişkene bağlıdır sinyal yoğunlukları: göre uygulanan darbe dosyalanan gradyan (g), zaman değişkeni (δ), magneto oran (γ) q = (γgδ) following denklemi:
Moleküler MSD = z 2 ile. - Bir e-tabloda sinyal yoğunlukları İhracat ve her gözlenen difüzyon süresi t d z 2 değerini almak için veri doğrusal bir uyum gerçekleştirin.
NOT: MSD değeri göre gözlem süresi t d ilgilidir:
- Her deneysel t d değeri için t d karşı z 2 log-log arsa gerçekleştirin. üs α değeri lineer regresyon eğimi. Yukarıda bildirilen denklemlerin fiziksel yönlerini daha kapsamlı bir tartışma ref bulunabilir. 21 ve burada referanslarda.
NOT: a = 1, ii) anormal subdiffusiv i) izotropik sınırsız difüzyon: Üs a değerine bağlı olarak, difüzyon rejimi olarak tanımlanıra> 1 için 0 <α <1, iii) anormal superdiffusive rejim için e rejimi.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
İlk bu yaklaşımın canlılığı teyit etmek için, su çözeltisi içerisinde çözündürüldü IP ilaç molekülüne bu yöntemi tatbik. temsilcisi sonuçları tam bir açıklama ref bulunabilir. 21. Aksine, biz. Metodolojik yönleri ve veri toplama ve analizi fındık-ve-cıvata yaklaşımına burada durulacak bir yarı-logaritmik ölçekte, 3 gösteri Şekil, normalize deneysel sinyal Ben bozunur (q, t d) / I (0, td) Q2 bir fonksiyonu olarak (Bölüm 2.4 göre). Tablo 1'de her difüzyon zaman ö için gözlemlenen MSD değerleri bildirilmiştir. T d karşı z 2 (Şekil 3) log-log arsa R (bölüm 2.4 göre) 2 = 0,999 ile bir çizgi verir. IP için elde edilen bir ölçeklendirme üstel α = 1 sıvı solüsyon bir Gauss hareket gösteren, D 2 O çözeltisi içinde çözülmüş0.27 M konsantrasyonda. Ancak bu durumda kendi kendine difüzyon katsayısı buna göre D = 4.1 x 10 -10 m 2 sn gibi hesaplanabilir - 1 ve gözlem süresi ö bağımsızdır.
Tablo 1:. Deney MSD ve Δ değerler MSD CDNs D 2 O çözeltisi IP IP için çeşitli Δ (ms) ölçülen (m2) (1: 4) ve CDNs IP (1: 8) hidrojelleri. (Ref. 21 değiştirilmiş).
Şekil 3:.. NMR Sinyal çürüme ve MSD Zaman Bağımlılık Arsa a) D 2 O çözelti içinde IP için q 2 fonksiyonu olarak normalize NMR sinyali çürüme I (q, t) b) difüzyon vs MSD arsa-log Log zaman t dD 2 O çözelti IP. (ref. 21 değiştirilmiş) bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.
4 ile CDNSEDTA 1: deney prosedürü, CDNSEDTA 1 kapsanan İP ilaç molekülünün difüzyon hareketini çalışma için kullanılmıştır. 8 hidrojeller Şekil 4 normalize deney sinyali I, (k, td) / I (0, td bozunur gösterir ) Q2 bir fonksiyonu olarak. Doğrusal bir uyum eğimi 8 numune (Tablo 1): 4 ve CDNs 1: CDNs 1 MSD değerlerini hesaplamak sonra doğrusal oturması için çürüme doğrusal bölümünü kullanın ve. Ve bir ölçeklendirme üstel α = 0.64 dr bir alt-pasif hareket gösteren: t d karşı MSD log-log arsa (Şekil 5) CDNSEDTA IP için R 2 = 0,981 ile doğrusal bir bağıntı (4: 1) verir Polimer jel ug. (8 1) polimerin belirlendi benzer bir prosedür, CDNSEDTA IP için hareket rejimi kullanılarak. Verilerin doğrusal uyum R 2 = 0.972 ile ölçeklendirme üstel a'yı = 1.06 verdi. polimer ağı, küçük ilaç molekülü için biraz superdiffusive hareketi uygular. Böylece önerilen metodoloji verilerinin iki adımlı bir işleme göre noktasında 2.4.5 rapor denklemin α üs erişim sağlar. α değeri verilen matris ve konuk molekülün gözlenen pasif rejimin bir açıklayıcıdır.
Şekil 4:. CDNSEDTA 1 IP için Q2 fonksiyonu NMR sinyal azalması Normalleştirilmiş NMR sinyali çürüme I (Q, T d) Özet: 4 (a) ve CDNSEDTA 1: 8 (b) '. (Ref modifiye. 21)sıska "> bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Şekil 5:. MDS Zaman Bağımlılığı CDNSEDTA kapsüllü IP için difüzyon süresi t d vs MSD arsa-log Log 1: 4 (a) ve CDNSEDTA 1: 8 (b). (ref. 21 değiştirilmiş) bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Biz CDNSEDTA hidrojellerin iki temsilci formülasyonları içinde kapsüllü küçük bir ilaç molekülünün difüzyon rejimini belirlemek için deneysel bir yöntem sunuyoruz. HR-MAS PGSE NMR (saniye kadar bir kaç milisaniye aralığında), belirli bir difüzyon sürede küçük moleküllerin ortalama kare değiştirme belirlenmesini mikrometre ölçeklerinde, daha sonra izleme mesafe sağlar. gözlenen aralığında (50-170 msn) hareket sadece bir çeşidi, çalışılan sistemi görülmektedir. Daha uzun gözlem süreleri için farklı difüzyon rejimler arasındaki geçiş 22 görülebilir ki, vurgulanmalıdır. Böylece, burada bildirilen sonuçlar deneyler için ve bizim emrinde enstrümantasyon ile mevcut donanım tarafından dikte zaman ölçeği olarak adlandırılır.
Her bu işin adımı için - polimer sentezi, hidrojel yükleme, HR-MAS NMR verileri toplama ve işleme, biz burada üç temel sorunlarını bir listesimukabil d çözeltisi.
arıtma
1.6'da de tarif edilen prosedüre göre, maddelerin saflaştırılması DMSO ortadan kaldırılması, Et3N sağlar ve reaksiyona girmemiş EDTA sonunda, reaksiyon ürünü içinde ihtiva etmiştir. Özel olarak, 0.1 M HCI sulu çözeltisi ile yıkanması Et3N tamamen uzaklaştırılmasına yol açar Yalnızca aseton ile malzemeler, yıkama, bu amaç için etkili değildir. Karşı iyon ile reaksiyona sokulması sonunda Et 3NH +, çapraz-bağlanmış EDTA sağladığı COO- Gerçekten de, Et3N bölümünde mevcut bulunmaktadır.
NMR örnek hazırlama
Rotor dolum numune hazırlama (2.1.3 bakınız) için kritik bir adımdır. hava kabarcıklarının varlığı önlenmelidir. Kabarcıkları varsa, yanlış bir iplik genellikle (algılandığında, örneğin maksimum eğirme hızı, eğirme hiç, UNIF değil başlamıyor ulaşamamışorm eğirme hızı). düzgün olmayan iplik ya da rotor dönmeye başlar başarısızlık durumunda, örnek ayıklamak ve daha dikkatli dolum rotor tekrarlayın.
NMR verilerinin analizi
nokta 2.4.2 yılında yoğunluğu çürüme eğrilerinden MSD değerlerini elde etmek için nasıl tarif edilir. Çok sık deneysel noktaları q 2 vs tamamen doğrusal trendi takip görünmemektedir. Bu durumda, veri kümesi yalnızca doğrusal parçası kullanmak ve lineer regresyon çalıştırın.
Elde edilen sonuçlar aşağıdaki şekilde özetlenebilir:
D 2 O çözümü
Bu basit durumda, MSD difüzyon zaman ö ve IP molekülü üzerinde lineer bağımlılık çözeltisi içinde sınırsız difüzyon tabi gösterir. Bu durum, genellikle, "normal" bir difüzyon olarak adlandırılır. kendi kendine difüzyon katsayısı doğrudan herhangi bir gözlem t tek bir ölçüm tahmin edilebilirime t, d. Bir genel yaklaşım olarak, izotrop, moleküler çözücü içinde difüzyon ölçümü kapsüllü konuğu taşıma özelliklerine iskele etkisini araştırmak için referans olarak alınabilir.
CDNSEDTA 1: 4 polimerin
polimerik hidrojel içine IP tuzak su solüsyonu ile karşılaştırıldığında ilaç taşıma özelliklerini etkilemektedir. a = 0.64 ile subdiffusive hareket algılandığında. İlaç moleküllerinin ötelenme hareketi çapraz bağlama işlemi sırasında kökenli farklı boyutlarda nanopores varlığı ile engellenmektedir.
CDNSEDTA (1: 8) polimeri,
Bu durumda, beklenmedik bir değeri α = 1.06, böylece biraz superdiffusive hareket aktivitesini gösteren, belirlenir. Bu duruma göre, parçacıklar MSD bir hızlandırma etkisi (Tablo 1) görülmektedir. Bu etki polimerik b negatif elektrik potansiyeli atfedilebilirnegatif CDNs polimerin bazı bölgelerinde şarj karboksilik grupları tarafından üretilen ackbone. negatif yüklü bir IP molekülleri ile elektrostatik etkileşimin bir hareket superdiffusive bileşeni için itici güç sağlar.
İki hidrojeller karşılık gelen farklı molekül ortamda ilaç yaşadığı difüzyon rejimine burada verilen bilgileri açıklanan metodoloji yukarıda tartışılan α üs değeri ile formülasyon. Bu yaklaşım, genel uygulanabilirlik ve güvenle ilaç dağıtım-kontrollü salım sistemlerinin tasarımı için ilginç sonbahar-out, kapsüllü ilaç taşıma özelliklerinin aracı araştıran olarak önerilebilir. Burada sunulan sonuçlar kullanılan enstrümantasyon donanım sınırlaması muzdarip Ancak, akılda tutulmalıdır.
Ayrıca, yöntemin genel uygulanabilirliği için bazı sınırlayıcı faktörler hipo olabilirthesized: Bu şekilde çözülmemiş NMR sinyallerinin ve pH kontrol etme güçlüğü, giden lipofilik ve / veya non-yüklü ilaçların, polimer omurgasına ilacın güçlü yapışma olasılığı, ilaç yüklü jellerin hazırlanması. Son olarak, klasik in vitro ilaç salım deneyleri daha uzun zaman pencereleri güvenmek ise difüzyon NMR verileri, ms zaman ölçeğini kapsayan belirtilmelidir. Bu araştırma ve tartışma açık nokta nesnesidir. Olası bir katkı bu sorunu gidermek için, biz son zamanlarda karbonhidrat bazlı hidrojellerin kütüphanesinde bir model ilacın difüzyon verilerini incelemiş ve kinetik verileri 23 ile moleküler düzeyde ölçümleri bağlayan bir matematiksel model elde var. difüzyon veri ve iskelelerinin geniş kütüphanelerin büyük koleksiyonları rafine ve modelini doğrulamak için araştırma altındadır.
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).
