Protokol, ilaç taşıyıcı tasarımı için bir mikroakışkan cihaz kullanılarak farklı metal iyonları ile çapraz bağlanmış sodyum aljinat mikrokürelerinin hazırlanmasını açıklar. Bu mikrokürelerin antimikrobiyal özellikleri ve yavaş ilaç salınımı da araştırıldı.
Mikroküreler, fiziksel kapsülleme veya adsorpsiyon yoluyla ilaçları yüzeye ve polimerlerin içine yükleyebilen ve kademeli olarak serbest bırakabilen mikrometre büyüklüğünde parçacıklardır. Biyotıp alanında, hidrojel mikroküreler, ilaç uygulama sıklığını azaltma, yan etkileri en aza indirme ve hasta uyumunu iyileştirme yetenekleri nedeniyle ilaç taşıyıcıları olarak uygulamaları için kapsamlı bir şekilde incelenmiştir. Sodyum aljinat (ALG), üç omurga glikozidik bağına sahip, doğal olarak oluşan doğrusal bir polisakkarittir. Polimerin parçalarının her birinde, bir alkol hidroksil parçasının özelliklerine sahip olan iki yardımcı hidroksil grubu bulunur. Sentetik ALG birimleri, metal iyonları ile kimyasal çapraz bağlama reaksiyonlarına girebilir, polimer yığınlarının çapraz bağlı bir ağ yapısını oluşturur ve sonuçta bir hidrojel oluşturur. Hidrojel mikro küreler, ALG’nin iyonik çapraz bağlama özelliklerini içeren basit bir işlem kullanılarak hazırlanabilir. Bu çalışmada, bir mikroakışkan elektrodepozisyon stratejisi kullanarak ALG tabanlı hidrojel mikroküreler (ALGMS) hazırladık. Hazırlanan hidrojel mikro kürecikler, mikroakışkan elektrosprey akışının doğru kontrolü sayesinde eşit şekilde boyutlandırıldı ve iyi dağıldı. Mikroakışkan ve yüksek elektrik alanını birleştiren bir mikroakışkan elektrosprey tekniği kullanılarak farklı metal iyonları ile çapraz bağlanmış ALGMS, antimikrobiyal özellikleri, yavaş ilaç salınım kabiliyeti ve biyouyumluluğu araştırılmıştır. Bu teknoloji, ileri ilaç geliştirme ve üretiminde uygulama için umut vaat ediyor.
İlaç dağıtım sistemleri, biyo-doku mühendisliği alanında, ilaç dağıtım verimliliğini ve etkinliğini artırmayı ve advers reaksiyonları ve yan etkileri azaltmayı amaçlayan bir araştırma noktasıdır1. Bu sistemler arasında, iyi biyouyumluluk, ayarlanabilir mekanik özellikler ve fonksiyonel plastisite ile karakterize edilen hidrojel mikro küreler, ilaç yükleme ve dağıtımı için en yaygın kullanılan araçlardan biridir2. İlaçların hem yavaş hem de kontrollü salınımı için kullanılabilirler, ilaçlar için iyi koruyucu etkiler sağlayabilirler, ilaçların diğer dokulardaki spesifik olmayan etkilerini önleyebilir veya en aza indirebilirler ve belirli doku yapılarına ilaç iletimini hedeflerler3. Bu nedenle, hidrojel mikrokürecikler yeni ve verimli bir ilaç dağıtım sistemi haline gelmiştir ve bu alandaki araştırmalar yavaş yavaş ortaya çıkmaktadır4.
Hidrojel mikroküreler tipik olarak polisakkaritler, proteinler ve doğal polimerler dahil olmak üzere biyolojik olarak parçalanabilen malzemelerden sentezlenir5. Bunlar arasında ALG, deniz kahverengi alglerindenekstrakte edilen biyouyumlu, biyolojik olarak parçalanabilen bir polisakkarittir 6. Moleküler zinciri, üç boyutlu bir ağa sahip suda çözünmeyen bir hidrojel yapısı oluşturmak için en iki değerlikli veya çok değerlikli katyonlarla çapraz bağlanabilen serbest hidroksil ve karboksil grupları içerir5. ALG tarafından oluşturulan hidrojel mikro küreler, nötr ve alkali çözeltilerde negatif yüklü polielektrolitlere dönüştürülebilir. Negatif yükler arasındaki bu itme, mikro kürelerin şişmesine neden olarak kapsüllenmiş aktif bileşenin veya ilacın salınmasına izin verir. Bu özellikler, ALG mikrokürelerinin ilaç yükleme ve kontrollü salım7 için yaygın olarak kullanılan umut verici ilaç taşıyıcıları olarak değerlendirilmesine yol açmıştır.
Hidrojel mikroküreciklerin hazırlanması için çeşitli yöntemler mevcuttur. Geleneksel ALGMS hazırlama yöntemleri genellikle sol-jel yöntemini veya emülsiyon-sol yöntemini içerir. Bu yöntemler, hedef mikro küreleri elde etmek için çökeltme, birlikte çökeltme ve jelleşme reaksiyonları gibi adımları içerir8. Son yıllarda, mikroakışkan teknolojisinin sürekli gelişmesiyle birlikte, mikroakışkan elektrosprey yöntemi yavaş yavaş verimli ve hassas bir mikroküre hazırlama yöntemi haline gelmiştir9. Bu yöntem, sonraki kürleme veya çapraz bağlama işlemi10 sırasında mikrometre boyutunda damlacıklar ve mikro küreler oluşturmak için bir polimer çözeltisini mikro ince bir nozuldan elektrosprey hale getirmek için mikroakışkan teknolojisini kullanır. Geleneksel yöntemle karşılaştırıldığında, mikroakışkan elektrosprey, çözelti akış hızı, voltaj ve ince nozul boyutu11 gibi parametreleri ayarlayarak mikroküre parçacık boyutunun ve morfolojisinin hassas kontrolünü sunar. Ayrıca, mikro küreciklerin yüksek hızlı sürekli hazırlanmasını sağlayarak hazırlama verimliliğini artırır ve hafif reaksiyon koşullarını korur. Ek olarak, ALGMS, kontrollü salimli ilaçlar ve yüklü katalizörler gibi çeşitli işlevlere sahip olacak şekilde hazırlanabilir ve bu da çeşitli alanlarda kolay uygulanmasını sağlar.
Burada, mikroakışkan elektrosprey yöntemi kullanılarak ALG mikrokürelerinin hazırlanması için bir protokol sunuyoruz. İşlem, bir ALG çözeltisinin bir mikroakışkan cihazdan geçirilmesini ve elektrospreye tabi tutulmasını içerir. Elde edilen damlacıklar, çapraz bağlama reaksiyonunu başlatmak için farklı metal iyonları (Ca2 +, Cu2 +, Zn2 + ve Fe3 +) içeren çözelti içinde toplandı. Bu reaksiyon, mikro kürelerin stabilitesini ve yapışmasını geliştirir ve onlara farklı işlevler kazandırır. Bu yöntemin gerçekleştirilmesi kolaydır ve sentezlenen mikro küreler, morfolojilerinde iyi bir boyut homojenliği sergiler. Ek olarak, antimikrobiyal özelliklerini, yavaş ilaç salma yeteneklerini ve biyouyumluluklarını araştırdık. Bu protokol daha fazla ilaç geliştirme ve üretimi için faydalı olacaktır.
Bu protokolde, mikroakışkan elektrosprey teknolojisine dayalı ALGMS hazırlamak için bir yöntem sunuyoruz. Yöntemin kullanımı basittir ve düzgün yuvarlaklığa ve kontrol edilebilir çapa sahip çok sayıda mikro küre verir. Bu yaklaşım araştırmacılara kolaylık sağlar ve hidrojel mikroküreciklerin araştırılmasını ve uygulanmasını teşvik edebilir. Ek olarak, farklı metal iyonları ile çapraz bağlanma yoluyla, ALGMS’nin stabilitesi ve biyoaktivitesi iyileştirildi. Antimikrobiyal deneylerde, C…
The authors have nothing to disclose.
Bu çalışma, Zhejiang Shuren Üniversitesi araştırma projesi (2023R053 ve 2023KJ237) tarafından desteklenmiştir.
120 mesh screen | Solarbio,China | YA0946 | |
Alcohol burner | Solarbio,China | YA2320 | |
BALB/c mice | Wukong Biotechnology,China | ||
Bicinchoninic Acid Assay reagent | Meilunbio,China | MA0082 | |
Bovine Serum Albumin | Lablead,China | 9048-46-8 | |
CaCl2 powder | Aladdin,China | 10043-52-4 | |
Calcein-AM/PI | Biosharp,China | BL130A | |
Centrifuge tubes | Corning,America | 430290 | |
CuSO4 powder | Jnxinyuehuagong,China | 7758-99-8 | |
DMEM | Gibicol,China | C11995500BT | |
FeCl3 powder | Aladdin,China | 7705-08-0 | |
Fetal Bovine Serum | HAKATA,China | HN-FBS | |
Glass tubes | Sartorius,Germany | CC0028 | |
Light microscopy | Evidentscientific,Japan | BX53(LED) | |
Microfluidic syringe pump | Longerpump,England | LSP01-3A | |
NIH3T3 | HyGyte,China | TCM-C752 | |
Petri dish | Thermofisher,America | 150464 | |
Phosphate buffer saline | Thermofisher,America | 3002 | |
Scanning electron microscope | Thermofisher,America | Axia ChemiSEM | |
Sodium alginate powder | Bjbalb,China | Y13095 | |
ZnSO4 powder | Jnxinyuehuagong,China | 7733-02-0 |