سورفاکتانت Surfactant

دسته: مقالات منتشر شده در 27 تیر 1400
نوشته شده توسط Admin بازدید: 776

نانوذرات پلیمر- سورفاکتانت برای انتشار پایدار داروهای محلول در آب

اثرات کپسوله سازی ضعیف دارو و آزاد شدن سریع آن، استفاده از نانوذرات را در برنامه های زیست پزشکی من جمله داروهای محلول در آب را محدود می کند. ما با استفاده از سورفاکتانت آنیونی Aerosol OTTM (AOT) و آلژینات پلیمر پلی ساکارید یک فرمولاسیون جدید از نانوذرات پلیمر-سورفاکتانت برای انتشار پایدار داروهای محلول در آب ایجاد کرده ایم. اندازۀ ذره در نانوذرات همانطور که با میکروسکوپ قدرت اتمی و میکروسکوپ الکترونی گذرا تعیین می شود، در محدوده 40-70 نانومتر بود. مولکول های اساسآ ضعیف مانند متیلن بلو، دوکسوروبیسین، رودامین، وراپامیل و کلونیدین می توانند بطور مؤثر در نانوذرات آلژینات - AOT کپسوله شوند. مطالعات آزادسازی آزمایشگاهی با مولکول های دارویی پایه نشان می دهد که نانوذرات در طی 4 هفته 60 تا 70 درصد داروی کپسوله شده را آزاد کردند که در طی 15 روز اول با ترشح تقریبآ صفر مواجه شد. مطالعات مولکول های دارویی آنیونی نیز اثرات کپسوله سازی داروی ضعیف تر و ترشح سریع آن نسبت به موارد مشاهده شده در داروهای اساسی را گزارش می کنند. بیشتر مطالعات انجام شده در زمینه بررسی تأثیر غلظت سدیم در محیط آزادکننده و بار دارو نشان می دهند که تبادل کلسیم - سدیم بین ماتریس نانوذره، محیط آزادکننده و برهمکنش الکترواستاتیک بین دارو و ماتریس نانوذره از عوامل مهم ترشح محسوب می شوند. در نتیجه، یک حامل برای دارورسانی پلیمر- سورفاکتانت جدید ارائه کردیم که انتشار پایدار داروهای محلول در آب را نشان می دهد.

 

نانوذرات زیست تخریب پذیر با اندازۀ ذرات حدود 100 نانومتر، از مزایای منحصر به فردی در دارورسانی برخوردار هستند. نانوذرات می توانند به مویرگ های کوچک نفوذ کرده و باعث افزایش تجمع داروی کپسوله شده با نانو ذرات در مکان های هدف شوند. همچنین می توانند ازطریق افزایش نفوذ و اثر احتباس، بافت تومور را بطور منفعل مورد هدف قرار دهند. علاوه براین، آنها را میتوان با استفاده از تزریق موضعی با کاتر یا با اتصال یک لیگاند برای هدف قرار دادن بافت خاص به سطح نانوذرات، به مکان های هدف دوردست منتقل کرد. حتی میتوان از آنها برای کپسوله سازی عامل تصویربرداری همچون گادولینیوم استفاده کرد. از نانوذرات حاوی عوامل تصویربرداری و درمانی میتوان برای دارورسانی همزمان و کاربردها تصویربرداری استفاده کرد. نانوذرات ساخته شده با استفاده از پلیمرهای مصنوعی مانند پلی لاکتیدها یا پلی هیدریدها ابزار مناسبی برای تحویل داروهای محلول در آب مانند پاکلیتاکسل و دگزامتازون، و ماکرومولکول های آبدوست مانند پروتئین ها و DNA هستند. با این حال، نانوذرات فرموله شده با کمک پلیمرهای مصنوعی بطور کلی اثر کپسوله سازی کم و انتشار سریع در داروهای محلول در آب را نشان می دهند. برای مثال، نانوذرات که با استفاده از پلی دی ال لاکتید- کو- گلیکولید (PLGA) فرموله شده اند، انتشار تقریبآ کامل نمک فسفات سدیم محلول در آب دگزامتازون را در مدت 8 ساعت نشان داده اند. بطور مشابه، نانوذرات پلی کاپرولاکتون و PLGA ترشح کامل داروی محلول در آب، پروپرانولول هیدروکلراید را در مدت 8 ساعت نشان دادند. نانوذرات فرموله شده با استفاده از پلیمرهای آبدوست نیز ترشح سریع دارو را نشان می دهند. بعنوان مثال، یی و همکاران نانوذرات آلبومین سرم آلژینات گاو را برای اوروراسیل -5  بررسی کردند. این نانوذرات توانستند در مدت 72 ساعت 84 درصد داروی کپسوله شده را آزاد کنند. نانوذرات ژلاتین بعنوان حامل سدیم متوترکسالات مورد بررسی قرار گرفتند. کل بار دارو در عرض 150 ساعت آزاد شد که 40 درصد از آن در 10 ساعت اول اتفاق افتاد. همچنین این نانوذرات برای تحویل مداوم هیدروکلراید پیلوکارپین مورد بررسی قرار گرفت. براساس نوع ترکیب، این نانوذرات در مدت زمان 3 ساعت حدود 50-60 درصد از داروی کپسوله شده را آزاد کردند. در مطالعه دیگری، ذرات آلژینات حدود 70 درصد هیدروکلراید وراپامیل کپسوله شده را در مدت 3 ساعت آزاد کردند. با این حال، نیاز آشکاری به فرمولاسیون نانوذرات وجود دارد که بتواند به راحتی داروی محلول در آب و وزن مولکولی را کپسوله کرده و حفظ کند. در ادامه، یک فرمولاسیون جدید از نانوذرات را برای تحویل داروهای محلول در آب با استفاده از سولفوسوکسینات دیوکتیل سدیم (Aerosol OTTM (AOT)) و آلژینات سدیم ایجاد کردیم. AOT یک سورفاکتانت آنیونی است که بعنوان داروی خوراکی، موضعی و عضلانی تأیید می شود. سدیم آلژینات یک پلی ساکارید طبیعی است که بطور گسترده برای دارورسانی و کاربردهای مهندسی بافت مورد بررسی قرار گرفته است. هدف از این مطالعه بررسی نانوذرات آلژینات –AOT  برای کپسوله سازی و آزادسازی داروهای محلول در آب و همچنین بررسی اثرات پارامترهای مختلف فرمولاسیون بر کپسوله سازی دارو و انتشار آزمایشگاهی آنها است.

 

مباحث

براساس شکل زیر میتوان گفت که آلژینات ها بطور طبیعی پلیمرهای خطی، تصادفی، آنیونی و متشکل از نسبت های مختلف واحدهای گولورونیک و مانورونیک هستند.

 

شکل 1: A: ساختار آلژینات. B: ساختار جعبه تخم مرغی و متقاطع آلژینات در حضور نمک های کلسیم. C: ساختار AOT نشان دهندۀ گروه های سر سولفوسوسینات و گروه دم هیدروکربن. D: ساختار پیشنهادی نانوذرات آلژینات -AOT  

 Structure of alginate

 

سیستم تحویل آلژینات در صورتی تشکیل می شود که بقایای تک ظرفیتی و محلول در آب نمک های گولورونیک و اسید مانورونیک به دلیل افزودن یون های دوظرفیتی مانند کلسیم تحت تبدیل سولژل به نمک های محلول در آب قرار بگیرند. پلیمرهای آلژینات بطور گسترده در برنامه های زیست پزشکی مورد استفاده قرار گرفته اند زیرا دارای خواص زیست تخریب پذیری و زیست سازگاری هستند؛ اما در انتشار سریع دارو در غلظت نمک فیزیولوژیک محدود هستند. باوجود نمک های تک ظرفیتی (برای مثال سدیم)، آلژینات کلسیم نامحلول به محلول تبدیل می شود (برای مثال آلژینات سدیم)؛ در نتیجه، تجزیۀ سریع سیستم دارورسانی و آزادسازی دارو صورت می گیرد. به عقیدۀ ما معرفی گروه های اسیدی قوی تر در نانوذرات آلژینات منجر به پیوند متقابل قوی تر و همچنین اثرات متقابل دارو و ماتریس شده و درنتیجه، باعث افزایش کپسوله سازی دارو و انتشار پایدار آن می شود. برهمین اساس، ما یک سیستم پلیمر- سورفاکتانت متشل از آلژینات و سورفاکتانت آنیونی AOT ایجاد کردیم. AOT دارای گروه سولفونیک در گروه سر سولفوسوکسینات قطبی خود با گروه دم هیدروکربن بزرگ و منشعب است. همچنین میسل های معکوس را در حلال های غیرقطبی مانند متیلن کلراید تشکیل می دهد و از آنجا که یک آمفیفیل دو زنجیره ای محسوب می شود، انتظار می رود که یک ساختار دو لایه ای در امولسیون چندگانه ایجاد کند. . براساس خواص ذکر شده و فرایند امولسیون چندگانۀ مورد استفاده، انتظار می رود که نانوذرات شامل یک هستۀ پیوند خوردۀ کلسیم متشکل از گروه های سر آلژینات و AOT باشند که توسط یک ماتریس آبگریز متشکل از دم های AOT و داروی مناسب کپسوله شده در هسته باشد.

 

اندازۀ ذرات و مورفولوژی نانوذرات

اندازۀ نانوذرات توسط AFM و TEM تعیین شد. در AFM، حداقل 50 ذره از نقاط مختلف به منظور تعیین تعداد ذرات متوسط و انحراف استاندارد اندازه گیری شدند. قطر ذرات در ابعاد جانبی و عمودی با استفاده از ابزار تحلیل مقطعی نرم افزار نانواسکوپ 5.12b48 نیز اندازه گیری شدند. نانوذرات ارائه شده در شکل زیر به شکل کروّی هستند.

 

شکل 2: A: تصویربرداری AFM از نانوذرات آلژینات -AOT در حالت ضربه زدن به هوا. B: تصویربرداری TEM از نانوذرات آلژینات-AOT  با کشش منفی

 AFM images of AOT-alginate nanoparticles

 

قطر متوسط در جهت جانبی 79±7 نانومتر اندازه گیری شد، در حالی که قطر عمودی متوسط 28±6 نانومتر بود. انتظار می رود ذرات پلیمری هنگام رسوب بر روی سطح مورد توجه قرار بگیرند. علاوه براین، اندازه گیری جانبی با AFM شامل اندازه نوک AFM مطرح شده می شود که ممکن است 20 نانومتر به قطر واقعی در نوک TESP اضافه کند. قطر متوسط نانوذرات به وسیلۀ TEM، 38±8 نانومتر بود و با دامنۀ اندازه ذرات تعیین شده توسط AFM ارتباط خوبی دارد. از اندازه ذرات اغلب برای تفسیر نانوذرات استفاده می شود زیرا درک فرایندهای پراکندگی و تجمع را تسهیل می کند. علاوه براین، اندازه ذرات عملکرد بیولوژیکی آنها را تحت تأثیر قرار می دهد. ذرات با اندازۀ زیر صد نانومتر برای دارورسانی مناسب هستند زیرا نشان داده شده است که نانوذرات در این محدوده قابلیت جذب سلول و بافت بیشتری دارند. در جدول های زیر پتانسیل زتا در نانوذرات آلژینات -AOT از 25-35 میلی ولت ارائه شده است.

 

جدول 1: اثرات غلظت آلژینات سدیم بر کپسوله سازی متیلن بلو

 

 

جدول 2: اثرات غلظت AOT بر کپسوله سازی متیلن بلو

 

 

جدول 3: اثرات افزودن متیلن بلو بر کپسوله سازی متیلن بلو

 

 

مطالعات قبلی نشان داده است که اثرات پتانسیل زتا بر توزیع داخل سلولی نانوذرات تأثیر می گذارد. مدل پیشنهادی ما برای نانوذرات آلژینات - AOT نشان می دهد که فقط بارهای منفی موجود در هسته ماتریس نانوذرات در فعل و انفعالات الکترواستاتیک با مولکول های دارویی ضعیف درگیر هستند. بنابراین، بارهای منفی روی سطح ذرات می توانند به پتانسیل منفی زتا در در نانوذرات آلژینات - AOT کمک کنند.

 

نتیجه گیری

کپسوله سازی مناسب و انتشار پایدار داروهای اساسی و محلول در آب از نانوذرات آلژینات -AOT  را بیان کردیم. این نوع کپسوله سازی به عوامل فرمولاسیون مختلف همچون آلژینات، AOT و غلظت های دارویی بستگی دارد. انتشار دارو از نانوذرات اساسآ، علاوه بر تعامل الکترواستاتیک بین دارو و ماتریس نانوذرات، ازطریق تبادل سدیم - کلسیم انجام می شود. اندازه ذرات ریزمیکرون و خواص انتشار پایدار نشان می دهد که نانوذرات پلیمر- سورفاکتانت می توانند برای تحویل پایدار داروهای محلول در آب گزینه مناسبی باشند.