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体积 2021年 |文章的ID 9960233 | https://doi.org/10.1155/2021/9960233

Quoc农德孟Vu, Thuy Chinh Nguyen Duong Ngoc大坝,Quoc Trung Vu,阮富仲Lu Le Tran黄平君动物的粪便,这金颜Tran,俊安Nguyenφ挂Nguyen黄平君泰国, 一个新颖的方法制备的卡拉胶/鱼鳞胶原蛋白/别嘌呤醇Biocomposite电影”,国际高分子科学杂志》上, 卷。2021年, 文章的ID9960233, 10 页面, 2021年 https://doi.org/10.1155/2021/9960233

一个新颖的方法制备的卡拉胶/鱼鳞胶原蛋白/别嘌呤醇Biocomposite电影

学术编辑器:乌尔里希Maschke
收到了 2021年3月23日
修改后的 06年6月2021年
接受 2021年6月23日
发表 2021年7月20日

文摘

生物高分子如卡拉胶或胶原蛋白可以用作装载药物载体来提高药物的生物利用度。在这工作,别嘌呤醇加载在卡拉胶/胶原蛋白混合和卡拉胶/胶原/别嘌呤醇(CCA) biocomposite电影准备采用离子凝胶化法结合3 d打印方法使用卡拉胶/胶原/别嘌呤醇凝胶作为一个3 d印刷油墨材料。3 d打印技术方法的优点是易于在塑造电影和易于控制的设计电影的厚度。红外(IR)光谱的结果和场发射扫描电镜(FESEM)分析表明,CCA biocomposite电影有规则的结构,和组件的官能团biocomposites可以相互影响。经过30分钟的浸泡在蒸馏水和pH缓冲溶液,biocomposite电影膨胀和解体。卡拉胶/胶原蛋白混合可以控制在模拟体液别嘌呤醇的释放。此外,药物释放动力学模型反映别嘌呤醇的发布过程CCA biocomposite电影在模拟体液也被计算。

1。介绍

近年来,天然生物聚合物及其biocomposites极大的兴趣作为有效的药物载体发展潜在biopolymer-based药物输送系统控制药物输送和增强药物生物利用度由于其生物相容性,无毒性,生物降解性、稳定性、高药物加载疗效和可再生自然。此外,由于各种各样的结构,生理功能的差异,及其不同的属性,他们可以提供一系列的生物医学应用程序(1- - - - - -4]。许多天然生物聚合物已评估的适用性作为药物的一个矩阵,包括壳聚糖、海藻酸、黄原胶、卡拉胶、胶原蛋白、明胶、蛋白。其中,胶原蛋白和角叉菜胶被选为合适的生物材料制造聚合物的药物递送系统(4- - - - - -7]。

胶原蛋白被称为药物载体与无毒性等许多优点,高生物相容性,用药物和良好的互动4,5,8,9]。胶原蛋白被单独使用或结合其他聚合物(羧甲基壳聚糖、壳聚糖、聚已酸内酯、透明质酸,等等)加载大量的药物,如抗菌药物、抗炎药、妥布霉素、环丙沙星、阿霉素和庆大霉素。(10- - - - - -23]。卡拉胶,从海藻硫酸多糖获得,也被认为是一个有效的药物传输矩阵(6,7,24- - - - - -33]。

在这项研究中,卡拉胶已经结合胶原蛋白药物输送由于离子之间的相互作用和氢键的形成卡拉胶(一种阴离子聚合物)和胶原蛋白(一种质子化了的聚合物)33]。carrageenan-collagen聚电解质复合物可以提高稳定性、强度、药物负载和药物释放控制能力的卡拉胶/胶原蛋白混合。此外,卡拉胶具有良好的胶凝能力和膨胀能力,这有助于提高药物的溶解度在药物释放过程中从一个矩阵6,7]。胶原蛋白在这种情况下已经从淡水鱼鳞中提取。这将促进利用废物在鱼处理。水溶性差的药物选择Allopurinol-a作为模型药物卡拉胶/胶原蛋白混合。别嘌呤醇及其活性代谢物,oxipurinol抑制黄嘌呤氧化酶,防止次黄嘌呤和黄嘌呤前体转化为尿酸,使血尿酸水平下降帮助治疗痛风和其他骨科疾病(25,34,35]。生物利用度低摄入后(1小时)的半衰期25];因此,用天然聚合物作为别嘌呤醇一个矩阵系统是必要的。在我们以前的报告,卡拉胶/胶原蛋白水凝胶珠适合加载别嘌呤醇。别嘌呤醇的溶解度增加了1.5至6.7倍,当加载在卡拉胶/胶原蛋白水凝胶(36]。

在过去的半个世纪里,几乎所有的材料加工技术已经尝试他们的潜在应用在解决水溶性差的问题37]。这些技术包括化学自组装等方法;物理方法如电纺,电子喷雾,3 d打印;以及这些方法的组合(38- - - - - -41]。科汉解释说,含药聚合物电影建议作为有前途的控释系统(42- - - - - -46]。这些电影可以通过溶剂铸造,制作解决方案铸造或挤压。的结合离子凝胶法和3 d印刷法制造卡拉胶/鱼鳞胶原蛋白电影加载的别嘌呤醇药物的组合化学和物理方法有有限的研究在文献中。通过离子凝胶法、角叉菜胶/胶原/别嘌呤醇系统可以获得凝胶和视为一个3 d印刷油墨。设计和厚度的电影已经被使用3 d打印控制方法。在室温下干燥的时候电影快。因此,本研究的重点是评估的一些性质卡拉胶/胶原/别嘌呤醇biocomposite电影是由离子凝胶法结合3 d印刷法。卡拉胶/胶原蛋白混合的影响对药物释放内容和别嘌呤醇的药物释放动力学biocomposite电影也已被评估和讨论。

2。实验

2.1。材料

卡拉胶是由Sigma-Aldrich粉末形式。κ卡拉胶是主要的,λ角叉菜胶很小。别嘌呤醇被Sigma-Aldrich粉末形式提供,纯度≥98%。从淡水鲤鱼鱼鳞提取的胶原蛋白是根据过程中提供参考。46]。的主要特征提取的胶原蛋白I型胶原蛋白,分子量116 kDa的须根,含有18种氨基酸,氨基酸序列相似的假想蛋白cypcar - 00045321,部分(鲤属carpio)(NCBIprot数据库)。其他化学物质包括CH3羧基、葡萄糖、氯化钾、氢氧化钠、KH2阿宝4、盐酸、H2所以4,分析化学和生理盐水作为收到。

2.2。制造的卡拉胶/胶原/别嘌呤醇Biocomposite电影

制造过程的卡拉胶/胶原/别嘌呤醇biocomposite电影如下:首先,卡拉胶解决方案是由角叉菜胶的溶解0.1 g 10毫升蒸馏水。解决了在电磁搅拌器(德国IKA) 30分钟在80°C 400 rpm的速度冷却至50°C。氯化钾溶液(1毫克的氯化钾在0.5毫升蒸馏水)掉进了卡拉胶解决方案,这个解决方案是不断搅拌30分钟50°C获得卡拉胶凝胶。然后,卡拉胶凝胶被冷却到室温 )(解决方案)。

同时,胶原蛋白溶液制备胶原蛋白的溶解1 g 20毫升的1%醋酸溶液在电磁搅拌器(德国IKA)。完全溶解后,葡萄糖溶液(0.01 g的葡萄糖0.5毫升蒸馏水)下降到创建交联胶原的胶原蛋白的解决方案(解决方案B)。

别嘌呤醇与不同重量在5毫升的0.1 M氢氧化钠溶液溶解(C)解决电磁搅拌器(德国IKA)。

后准备解决方案,解决方案C是缓慢下降到解决方案B均质在20000 rpm使用T25数码ULTRA-TURRAX®(德国IKA)获得BC溶液混合物。接下来,一个解决方案是不断下降到公元前溶液混合物在同质化获得卡拉胶/胶原/别嘌呤醇混合物。之后,混合物是离心机使用Hettich EBA 21(德国)和蒸馏水冲洗几次去除残留离子在示例。卡拉胶/胶原/别嘌呤醇得到凝胶。卡拉胶/胶原/别嘌呤醇凝胶注入汽缸的3 d打印设备和视为一个3 d印刷油墨材料。

进行3 d印刷过程(图3 d打印设备1)(由热带研究所技术,越南科学技术学院、越南)在室温下。首先,在固体样品的形状设计工作软件的三维尺寸 设计样本改为.stl格式和创建一个刀位点计算脚本KISSlicer软件。印刷层的厚度为0.2毫米,打印线的宽度是0.6毫米,填充的面积是33%,打印是10毫米/秒的速度,和打印表是室温的温度。在印刷过程中,卡拉胶/胶原/别嘌呤醇凝胶被印在玻璃表。印刷过程后,这部电影是在室温下自然晾干。获得的biocomposite电影0.2 - -0.3毫米的厚度。卡拉胶的名称/胶原/别嘌呤醇biocomposite电影CCA5, CCA10,和别嘌呤醇CCA15相应权重这些影片中0.05,0.10和0.15 g。

2.3。描述

biocomposite电影拍摄的形态学观察使用场发射扫描电镜(FESEM) (s - 4800对、日立、日本)。电影被涂上一层Pt增加传导。红外(IR)光谱的电影记录那些时光iS10使用Nicolet FTIR光谱仪(美国热费希尔科学)的波数范围400厘米1-4000厘米1,解决8厘米1和扫描的32倍。

biocomposite电影在水中的溶胀行为和缓冲解决方案也进行使用之前报道的过程(42]。肿胀的程度(DS)(%)的biocomposites计算如下: 在哪里 代表的初始重量biocomposite电影(大小 )浸泡前的重量增加biocomposite电影后浸泡。

2.4。研究药物释放过程,别嘌呤醇从卡拉胶/胶原/别嘌呤醇Biocomposite电影

药物释放过程进行模拟的胃液体(pH值2.0)和模拟肠道流体(pH值7.4)。0.01 g biocomposite电影的加权完全和缓冲溶液在加入200毫升 混合搅拌连续8小时400 rpm的速度。1小时后,5毫升的解决方案被撤回和5毫升新鲜的缓冲区被引入混合保持恒定体积。的紫外-可见光谱(紫外)撤回的解决方案被使用紫外可见分光光度计(天秤座S80, Biochrom,英国)200 nm - 400 nm的波长范围。药物释放量进行了计算 在哪里 代表药物大量释放 分别的时间和初始时间。 计算是基于溶液的光密度值获得在吗 时间和别嘌呤醇的校准方程在酸碱2和7.4解决方案。实验做了三次,通过学生的药物释放量进行了分析 - - - - - -测试方法比较两个独立的团体。显著差异的定义

3所示。结果与讨论

3.1。红外光谱的卡拉胶/胶原/别嘌呤醇Biocomposite电影

别嘌呤醇的红外光谱和CCA biocomposite电影呈现在图2。碳氢键的振动- h, C = O, C = N,碳氮,并切断别嘌呤醇组被发现在3165年和3074年,分别为2917年和2897年,1765年和1694年,1580年,1226年,1069厘米1,分别。卡拉胶/胶原蛋白混合有影响的官能团别嘌呤醇。biocomposite电影,振动- h, C = O、C = N,和碳氮组转移略(表1)因为酰胺组之间的氢键的形成胶原蛋白、卡拉胶的羟基,别嘌呤醇的官能团8]。此外,一个新的峰值强度较弱出现在1963 - 1973厘米1和被分配到的振动之间的聚电解质复合物使质子化胺组的胶原蛋白和硫酸组角叉菜胶(30.,33]。随着别嘌呤醇含量的增加,峰的强度特征的振动C = O和C = C组别嘌呤醇也增加。


样本 振动

别嘌呤醇 3165年
3074年
2917年
2897年
- - - - - - 1765年
1694年
1580年 1226年 1069年
胶原蛋白 3277年
3072年
2934年 - - - - - - 1630年 1538年 1238年 1081年
角叉菜胶 3391年 2930年 - - - - - - 1633年 - - - - - - 1223年 1036年
CCA5 3308年
3079年
2946年
2865年
1973年 1758年
1649年
1555年 1227年 1065年
CCA10 3328年
3076年
2992年
2848年
1963年 1766年
1697年
1583年 1228年 1066年
CCA15 3324年
3076年
2936年
2851年
1968年 1766年
1696年
1581年 1227年 1066年

3.2。形态学的卡拉胶/胶原/别嘌呤醇Biocomposite电影

CCA的FESEM图像如图biocomposite电影3。在100倍的放大,biocomposite电影与相对常规的表面微观结构(图3(一个))。在较高放大(1000次)(数据3 (b)- - - - - -3 (d)),biocomposite电影展览异构结构与晶体的色散别嘌呤醇(5到50块形式μ米卡拉胶/胶原蛋白混合。别嘌呤醇可以更有规律地分散在聚合物基质中含有较低的样本的内容别嘌呤醇(数字3 (b)3 (c))和较高含量的结块(图3 (d))。有一些microdefects CCA10和CCA15样品(图3 (c)3 (d))。通过观察FESEM CCA10样本在更高的图像放大(数字3 (e)3 (f)),可以看出biocomposite电影有一个同质结构,表明卡拉胶和胶原蛋白是兼容在一起。

3.3。卡拉胶的膨胀行为/胶原/别嘌呤醇Biocomposite电影

肿胀的程度CCA biocomposite电影在图提出了不同的解决方案4。可以看出,CCA biocomposite电影膨胀在蒸馏水和酸碱2.0和7.4缓冲方案由于肿胀电影(卡拉胶和胶原蛋白的9,27,28]。电影由3 d打印方法有更少的结构紧凑铸造所准备的解决方案相比,产生的这些电影更容易吸收水分。肿胀的程度CCA电影在上面的解决方案是有序的 在酸碱2.0和7.4解决方案,电影是膨胀和解体由于离子解决方案的效果,因此,这些电影的肿胀程度在酸碱2.0和7.4解决方案是低于蒸馏水。在pH值2.0解决方案中,胶原蛋白的一部分可以溶解到溶液中,导致的肿胀程度的减少电影。别嘌呤醇的含量有一个无组织的肿胀的程度影响CCA biocomposite电影。这可能解释集聚的别嘌呤醇含量高,因此,内部的microdefects形成biocomposite电影,导致水的渗透到电影更容易。的CCA15 biocomposite电影蒸馏水的肿胀程度高而肿胀程度低酸度2.0和7.4解决方案,显示在图4。这个结果可能是由于卡拉胶在水中的溶胀能力强(约6.5倍重量)据Distantina et al。47]。

3.4。别嘌呤醇的药物释放过程从卡拉胶/胶原/别嘌呤醇Biocomposite电影

别嘌呤醇的释放量水晶别嘌呤醇和CCA biocomposite电影在不同的缓冲溶液是描绘在图5。通过比较两组(组1:别嘌呤醇释放量在pH值2.0解决方案;组2:别嘌呤醇释放量在pH值7.4解决方案), 是0.122,确认没有统计上的显著差异之间的两个测试组。通过观察这两个图表,很大一部分的水晶别嘌呤醇溶解在第一个小时的测试与别嘌呤醇释放量的8.488%和9.135%在酸碱7.4和2.0解决方案,分别。别嘌呤醇发布的数量增加2 - 3%取决于溶液的pH值在下一个小时。例如,经过8小时的测试,别嘌呤醇的量在酸碱7.4和2.0发布解决方案达到10.953%和12.987%,分别为(36]。在酸性环境中,h组别嘌呤醇能使质子化,使其更容易提高别嘌呤醇的溶解在酸碱2.0解决方案比7.4解决方案。

别嘌呤醇的发布过程CCA biocomposite电影缓冲方案类似于水晶别嘌呤醇的溶解如上所述。这是第一个小时的快速释放,缓慢的释放在接下来的几个小时。之间存在统计上的显著差异别嘌呤醇释放水晶别嘌呤醇的量和CCA biocomposite电影( )或别嘌呤醇的数量从CCA5释放,CCA10或CCA15样品酸碱2.0和7.4解决方案( )。别嘌呤醇的快速释放CCA电影的第一个小时酸碱2.0和7.4的测试解决方案可能是由于肿胀和解体的生物聚合物矩阵讨论(如上所述),造成药物的一部分放在表面biocomposite电影发布解决方案。在接下来的几个小时,别嘌呤醇的释放的CCA电影得以控制,聚合物和药物之间的相互作用和药物扩散通过聚合物基质进入解决方案(36,48]。

在pH值2.0解决方案,别嘌呤醇的数量从CCA biocomposite电影上映1小时后的测试和44.356%达到37.811% -57.579% -66.751%,8小时的测试。与此同时,经过1小时和8小时的测试后,别嘌呤醇的释放量是36.263% -69.594%,-62.149%和45.729%,分别对应于别嘌呤醇的释放的CCA biocomposites pH值7.4解决方案。这意味着,卡拉胶/胶原蛋白混合导致了及时溶解在中性环境中别嘌呤醇。由于质子化作用与别嘌呤醇质子H - H组+在酸性溶液中,中性溶液中聚合物与药物之间的债券比在强酸性条件下更稳定,导致更好的控制药物释放的pH值7.4解决方案(48,49]。

而别嘌呤醇释放CCA biocomposite电影准备的解决方案铸造在我们以前的报告(50),可以观察到类似的倾向,这意味着大量的别嘌呤醇释放复合膜在pH值7.4解决方案是高于pH值2.0解决方案。这可以解释为胺组胶原蛋白的质子化作用,从而导致在电影一个质子层的形成,从而抑制药物的扩散通过聚合物电影进入解决方案(23,31日]。此外,肿胀biocomposite电影在pH值7.4解决方案优于在pH值2.0解决方案。这也有助于增加数量的药物释放CCA biocomposite电影在pH值7.4解决方案。然而,如果有一个评价的制备方法对药物释放的影响从卡拉胶/胶原/别嘌呤醇电影、离子凝胶法结合3 d打印方法表现出更好的别嘌呤醇溶解度增强通过更高的别嘌呤醇释放解决铸造方法相比(50]。这可能是由于更好的交互组件由离子凝胶法和常规结构的电影准备的3 d打印方法。

另一方面,别嘌呤醇体重的影响从CCA biocomposites别嘌呤醇的释放能力。电影的CCA5 biocomposite药物释放量最高而CCA10或CCA15样本在pH值的解决方案同时进行测试。这可能是由于集聚biocomposite矩阵当使用别嘌呤醇的含量高导致的减少别嘌呤醇的扩散性的解决方案。

与别嘌呤醇释放的结果相比,卡拉胶/别嘌呤醇电影[51),这些影片中胶原蛋白的存在也造成在控制别嘌呤醇在酸性环境中释放由于质子层如上所述的形成。

别嘌呤醇释放过程的动力学CCA biocomposite电影是根据零阶拟合动力学模型(佐薇),Higuchi (HG)模型的Hixson-Crowell (HC)模型,在Peppas-Sahlin (PS)模型,和Korsmeyer-Peppas (KP)模型基础上的药物释放量的数据10,36,52- - - - - -55]。的 - - - - - -平方的方法( )和损失函数包括平方误差的总和(SSE),均方误差(MSE) 被应用于确定最合适的动力学模型,可以表示别嘌呤醇从CCA biocomposite电影发布过程。

23列出 , ,上交所和均方误差值的动力学模型反映别嘌呤醇的发布过程CCA biocomposite电影酸碱2.0和7.4解决方案。可以看到,上述模型有小错误( )。这表明拟合精度高。 显示之间存在统计上的显著差异。Korsmeyer-Peppas模型最高 这表明该模型能适应从CCA biocomposites别嘌呤醇的释放机制到酸碱2.0和7.4解决方案几乎所有调查样本。这些研究结果符合一些药物的释放过程释放聚合物(52,53因为从CCA biocomposite电影别嘌呤醇的释放是一个复杂的过程,其中包括肿胀、解体,质子化作用、扩散、溶解和侵蚀。扩散常数的值( )从KP获得模型的范围从0.361到0.619根据组件比样品和pH值的解决方案。这表明从CCA10别嘌呤醇的释放和CCA15样本在酸碱2.0和7.4解决方案之前Fickian扩散机制,而药物释放CCA5样本是一个不规则的扩散,一种不符合菲克定律(54]。


样本 佐薇 PS HG HC KP

pH值2.0
CCA5 0.848 0.001 0.970 < 0.001 0.929 < 0.001 0.848 0.001 0.977 < 0.001 0.581
CCA10 0.972 < 0.001 0.824 0.002 0.911 < 0.001 0.972 < 0.001 0.824 0.002 0.367
CCA15 0.707 0.009 0.828 0.004 0.803 0.003 0.707 0.009 0.874 < 0.001 0.435

pH值7.4
CCA5 0.883 < 0.001 0.932 < 0.001 0.931 < 0.001 0.883 < 0.001 0.942 < 0.001 0.619
CCA10 0.873 < 0.001 0.939 < 0.001 0.936 < 0.001 0.873 < 0.001 0.962 < 0.001 0.361
CCA15 0.878 < 0.001 0.970 < 0.001 0.942 < 0.001 0.878 < 0.001 0.965 < 0.001 0.483


样本 佐薇 PS HG HC KP
上交所 均方误差 上交所 均方误差 上交所 均方误差 上交所 均方误差 上交所 均方误差

pH值2.0
CCA5 1.82.108 2.60.109 2.87.103 4.79.104 1.82.108 2.60.109 2.02.109 2.89.10-10年 3.20.103 4.60.104
CCA10 4.14.108 5.92.109 4.70.103 6.71.104 4.14.108 5.92.109 4.60.109 6.57.10-10年 4.70.103 6.70.104
CCA15 1.02.107 1.46.108 5.49.103 9.16.104 1.02.107 1.46.108 1.14.108 1.62.109 6.33.103 9.04.104

pH值7.4
CCA5 1.63.108 2.33.109 7.86.103 1.31.103 1.63.108 2.33.109 1.81.109 2.59.10-10年 2.52.103 3.60.104
CCA10 7.68.108 1.10.108 9.75.103 1.62.103 7.68.108 1.10.108 8.54.109 1.22.109 1.04.102 1.48.103
CCA15 1.33.107 1.19.108 3.40.103 5.67.104 1.33.107 1.19.108 1.48.108 2.12.109 3.85.103 5.50.104

4所示。结论

在这项研究中,离子凝胶法结合3 d印刷法被用来准备卡拉胶/胶原biocomposite电影加载别嘌呤醇(CCA biocomposite电影)。别嘌呤醇分散,与卡拉胶/胶原蛋白混合。这两种方法的结合,即离子凝胶法和3 d印刷方法,给biocomposite电影定期组织和能力容易控制的厚度和形状CCA biocomposite电影相比传统方法(解决方案铸造,溶剂铸造)。电影包含别嘌呤醇由合并后的方法能更好地提高别嘌呤醇的溶解度不同的缓冲溶液和铸造方法的解决方案。别嘌呤醇是通过聚合物扩散到解决方案后Korsmeyer-Peppas模型。卡拉胶/胶原蛋白混合以及制备方法在这项研究有潜力制造有前途的高分子药物输送系统。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的结果包括在本文中。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项研究是由越南国家科学技术发展基金会(NAFOSTED)授予数量104.02 - -2017.326,2018 - 2021年的时期。

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