The objective of this work was to study the effect of fatty acid chain length grafted to methoxy poly(ethylene glycol) (mPEG) on self assembling properties of micelles for etoposide delivery. Three ...amphiphilic copolymers were synthesized using mPEG, myristic acid, stearic acid and behenic acid through an esteric linkage. The particle size and zeta potential of the micelles were determined by the dynamic light scattering method. Etoposide was loaded into micelles by film casting using various drug/polymer ratios. Drug release was studied by the dialysis method. The structure of copolymers was confirmed by 1H NMR and FTIR. Central micellar concentration (CMC) measurements showed that the longer hydrophobic chains formed more thermodynamically stable micelles. Among the prepared copolymers, etoposide showed the highest solubility in the mPEG-behenic copolymer. Drug loading efficiency depended on the hydrophobic chain length and drug/polymer ratio. The highest drug loading efficiency was found in mPEG-myristic micelles with 1:20 drug/polymer ratio. Micelles released 80 % of loaded drug within about 5 h.
Cilj je rada bio ispitati svojstva samoorganiziranja micela pripravljenih od graft kopolimera metoksipolietilenglikola (mPEG) i masnih kiselina različite duljine lanca za uklapanje etopozida. Sintetizirana su tri amfifilna kopolimera povezivanjem miristinske, stearinske i behenične kiseline esterskom vezom s mPEG. Veličina i zeta-potencijal micela određeni su metodom dinamičkog raspršivanja svjetlosti. Micele s uklopljenim etopozidom pripravljene su film-metodom pri različitim omjerima lijeka i kopolimera. Oslobađanje lijeka iz micela ispitano je metodom dijalize. Struktura kopolimera potvrđena je 1H NMR i FTIR spektroskopijom. Određivanjem kritičnih micelizacijskih koncentracija utvrđeno je da se s povećanjem duljine hidrofobnog lanca na kopolimerima stvaraju termodinamički stabilnije micele. Među sintetiziranim kopolimerima, micele građene od kopolimera mPEG i behenične kiseline imaju najbolji solubilizacijski kapacitet za etopozid. Učinkovitost uklapanja lijeka u micele ovisi o duljini hidrofobnog dijela u kopolimeru i omjeru lijeka i kopolimera. Najveća učinkovitost uklapanja lijeka utvrđena je za micele mPEG i miristinske kiseline pri omjeru lijeka i kopolimera 1:20. Oko 80% uklopljenog lijeka oslobađa se iz micela tijekom 5 sati.
Pozadina istraživanja. Karcinom dojke jedan je od najčešćih tipova tumora te je još uvijek glavni uzročnik morbiditeta i mortaliteta među ženama diljem svijeta. U razvijenim zemljama ova ...multifaktorska bolest predstavlja primarni zdravstveni problem, a u stalnom je porastu u srednje i nisko razvijenim zemljama. Mnoga istraživanja pokazuju da fitokemikalije poput karotenoida suzbijaju rast i potiču apoptozu stanica karcinoma dojke. Nedavno smo poboljšali topljivost kapsantina u vodi postupkom inkapsulacije u novom neionskom surfaktantu, diosgenin polietilenglikol sukcinatu. Stoga je svrha ovoga rada bila pomoću MTT testa ispitati in vitro citotoksičnost micela punjenih kapsantinom, topljivih u vodi, na stanice raka MDA-MB-231.
Eksperimentalni pristup. U radu je iz ekstrakta slatke crvene paprike (Capsicum annuum) izoliran hidrofobni karotenoid kapsantin. Iz čvrste disperzije ekstrakta i diosgenin polietilenglikol sukcinata 1000 pripremljene su micele. Ekstrakt kapsantina i micele su okarakterizirani pomoću UV-Vis spektroskopije, visokodjelotvorne tekućinske kromatografije, infracrvene spektroskopije s Fourierovom transformacijom, difrakcije X-zraka, raspodjele veličine čestica, polidisperzije i pretražne elektronske mikroskopije. Ispitali smo učinak ekstrakta kapsantina i micela na preživljavanje i rast trostruko negativnih stanica raka dojke (MDA-MB-231) te citotoksičnost micela.
Rezultati i zaključci. Bitno se povećala topljivost kapsantina u inkapsuliranim micelama i time proširila mogućnost njegove primjene za ciljanu isporuku, čime se postižu bolji rezultati u liječenju rezidualnih tumora. Inkapsulirani se kapsantin kontrolirano otpuštao pri simulaciji probave u crijevima (pH=6,8). Predloženi sustav za ciljanu isporuku lijeka s produljenim djelovanjem omogućuje učinkovito i kontrolirano otpuštanje aktivne tvari na mjestu djelovanja. Rezultati pokazuju da se pri inkapsulaciji kapsantina nije promijenila njegova struktura, a niti sastav funkcionalnih skupina. Citotoksičnost micela na stanice MDA-MB-231 (IC50=(3,10±1,09) μg/mL) bila je bitno veća od one ekstrakta kapsantina (IC50=(81,1±1,5) μg/mL). Ekstrakt kapsantina i micele s kapsantinom mogu se upotrijebiti za poticanje apoptoze i povećanje količine reaktivnih kisikovih spojeva u stanicama raka.
Novina i znanstveni doprinos. Rezultati prvi put prikazuju citotoksični učinak kapsantina i micela s kapsantinom na stanice raka MDA-MB-231. Kapsantin izoliran iz slatke crvene paprike (Capsicum annuum) imao je izniman citotoksični učinak na trostruko negativne stanice raka MDA-MB-231.
U radu su istražena dva tipa mikroemulzijskih reakcijskih sustava, i to jednostavne i miješane reverzne micele, kao potencijalni bioreaktori za transglikozilaciju kataliziranu pomoću tri mikrobne ...β-galaktozidaze: iz plijesni Aspergillus oryzae, kvasca Kluyveromyces marxianus i bakterije Escherichia coli. Ispitani su sljedeći parametri: utjecaj stupnja hidratacije na ukupnu enzimsku aktivnost, selektivnost enzima spram donora glikonske grupe, kakvoća međufazne površine jednostavnih i miješanih micela, te utjecaj dodatka neionskih pomoćnih površinski aktivnih tvari na aktivnost enzima. Kao aktivirani supstrati upotrijebljeni su p-nitrofenil-β-D-galaktozid i p-nitrofenil-β-D-glukozid. Ukupna aktivnost sva tri enzima u sustavima reverznih micela pokazuje jaku ovisnost o stupnju hidratacije, a najveća je kad je stupanj hidratacije blizu zasićenja. Najveća aktivnost β-galaktozidaze iz A. oryzae u jednostavnim micelama bila je 1.8 mmol/(min∙mg proteina). Omjer aktivnosti β-galaktozidaze i β-glukozidaze bio je veći od 1 za sva tri enzima uklopljena u jednostavnim micelama, što znači da je njihova selektivnost prema p-nitrofenil-β-galaktozidu kao donoru glikonske grupe bila izrazita i veća od one prema p-nitrofenil-β-glukozidu. Taj je omjer za β-galaktozidazu iz A. oryzae bio 1.68. Dodatak neionskih pomoćnih površinski aktivnih tvari pozitivno je utjecao na enzimsku aktivnost. Ukupna aktivnost β-galaktozidaze iz A. oryzae u micelama sastavljenim od dioktil natrijevog sulfosukcinata i polietilen glikola (AOT/PEG) masenog omjera ζ(AOT, PEG)=1 bila je 1.5 puta veća, a u AOT/Tween micelama masenog omjera ζ(AOT, Tween)=0.033 čak više od 3.5 puta veća od aktivnosti enzima uklopljenog u jednostavnim micelama. Aktivnost β-galaktozidaze iz A. oryzae uklopljene u micelama je čak 4.22 puta veća od one sirovog (nepročišćenog) enzimskog preparata.
Uvod u mikroemulzije Jurkin, T; Gotić, M
Kemija u industriji,
11/2013, Letnik:
62, Številka:
11-12
Paper
Odprti dostop
U pregledu su prikazane glavne karakteristike mikroemulzija i njihove primjene. Mikroemulzije su termodinamički stabilni i optički izotropni sustavi koji se sastoje od ulja, vode i amfifilnih ...molekula koje nazivamo surfaktantima i kosurfaktantima. Mikroemulzija može biti sastavljena od mikrokapljica ulja u vodi ili od mikrokapljica vode u ulju, ili može biti tzv. bikontinuirana faza u kojoj se voda i ulje kontinuirano isprepliću u strukturi nalik spužvi. Mikroemulzije su samoorganizirajući sustavi i nastaju bez utroška energije. Mikroemulzije voda-u-ulju važne su za sintezu raznih anorganskih materijala. Reakcije se zbivaju u malom obujmu vode unutar mikrokapljice i zbog toga produkti često imaju poboljšane karakteristike u pogledu čistoće i raspodjele čestica po veličini. Veličinu mikrokapljica moguće je kontrolirati vrstom i omjerom surfaktanta i kosurfaktanta te kemijskim sastavom uljne i vodene faze. Mikroemulzije mogu imati složeno fazno ponašanje, koje se obično prikazuje faznim dijagramom. Osim spomenutih čistih strukturnih tipova, u mikroemulziji može biti zastupljeno i više njih odjednom. Surfaktanti su amfifilne molekule građene od hidrofilne glave i lipofilnog repa, zbog čega imaju afinitet i prema vodi i prema ulju. Njihova glavna svojstva su adsorpcija na međupovršini i samoorganizacija u supramolekulske strukture. Stvaranjem sloja na granici faza surfaktanti smanjuju površinsku napetost i stabiliziraju mikroemulziju. Prema vrsti hidrofilnog dijela surfaktanti se dijele u anionske, kationske, neionske i amfoterne. U pregledu su prikazane kemijske strukture njihovih tipičnih predstavnika. Mikroemulzijski agregati mogu imati različit oblik, kao npr. sferičan, elipsoidan, cilindričan, crvolik ili dvoslojni. Bikontinuirana faza također se javlja u više različitih oblika, npr. u heksagonskom, lamelnom ili kubičnom. Glavni parametri koji određuju mikrostrukturu su zakrivljenost međupovršinskog filma i kritični parametar pakiranja.
Cilj je rada bio ispitati svojstva samoorganiziranja micela pripravljenih od graft kopolimera metoksipolietilenglikola (mPEG) i masnih kiselina različite duljine lanca za uklapanje etopozida. ...Sintetizirana su tri amfifilna kopolimera povezivanjem miristinske, stearinske i behenične kiseline esterskom vezom s mPEG. Veličina i zeta-potencijal micela određeni su metodom dinamičkog raspršivanja svjetlosti. Micele s uklopljenim etopozidom pripravljene su film-metodom pri različitim omjerima lijeka i kopolimera. Oslobađanje lijeka iz micela ispitano je metodom dijalize. Struktura kopolimera potvrđena je 1H NMR i FTIR spektroskopijom. Određivanjem kritičnih micelizacijskih koncentracija utvrđeno je da se s povećanjem duljine hidrofobnog lanca na kopolimerima stvaraju termodinamički stabilnije micele. Među sintetiziranim kopolimerima, micele građene od kopolimera mPEG i behenične kiseline imaju najbolji solubilizacijski kapacitet za etopozid. Učinkovitost uklapanja lijeka u micele ovisi o duljini hidrofobnog dijela u kopolimeru i omjeru lijeka i kopolimera. Najveća učinkovitost uklapanja lijeka utvrđena je za micele mPEG i miristinske kiseline pri omjeru lijeka i kopolimera 1:20. Oko 80% uklopljenog lijeka oslobađa se iz micela tijekom 5 sati.
Asocijacija molekula površinski aktivnih tvari (PAT), rast i agregacija samoasocijata u lamelarne dvoslojeve (fleksibilne i zatvorene), micele, vezikule i tekuće kristale, predstavljaju važna ...temeljna istraživanja s primjenom - između ostalog - na transmembranska svojstva vezikula u prijenosu i enkapsulaciji lijekova. Među mnogim praktičnim upotrebama amfifilni agregati predstavljaju mogućnost primjene dobro definiranih dvoslojeva i multislojeva liotropnih mezotaza za kozmetičku i faimaceutsku industriju. Asocijati katanionskih PAT pokazuju široku raznovrsnost oblika, veličina i strukture čestica pa je moguće proizvesti nove materijale različitih svojstava. Vezikule mogu nastajati spontano kao rezultat samo nakupljanja fleksibilnih monoslojeva u jednoslojne i višeslojne meke čestice sa zatvorenim dvoslojevima. U ovom radu istraživanja su provedena u katanionskim smjesama natrijevoga n dodecilbenzensulfonata (SDBS) i didodecildimetil amonijevoga bromida (DDAB) u vodi te u vodenim otopinama neionskoga dvolančanog PAT, 4-(l-pentilheptil)benzensulfonata (6SDBS). Određivanje faznoga dijagrama, područja stvaranja micela i vezikula te faznih prijelaza, određivanje unutarnjih i vanjskih struktura čestica, provedeno je s pomoću metode raspršenja svjetlosti, raspršenja X zraka pod malim kutom te drugih komplementarnih metoda, npr. reoloških mjerenja u pseudo-izotropnim područjima koja dobro indiciraju stvaranje micela i vezikula karakterizirano kritičnim micelizacijskim i vezikularnim koncentracijama. Dodatno, mezofaze su istraživane polarizacijskom i elektronskom mikroskopijom.
U radu je proučavan ulazak etopozida (inhibitora topoizomeraze II) u tumorsko tkivo iz micela s polisorbatom 20. Oblikovanje micela je potvrđeno određivanjem kritične micelarne koncentracije (CMC) ...pomoću du Nouy kružnog tenziometra i mjerenjem veličine čestica metodom rasapa svjetlosti. Dodatak 5% etanola smanjuje CMC polisorbata 20 (od 5,0 x 10-5 do 4,54 x 10-5 mol L-1). Etoposid (ET) i micele etoposida s polisorbatom 20 (EPM) obilježene su radioizotopom 99mTc redukcijom pomoću kositrova klorida. Parameteri markiranja su optimirani. Testovi s dietilentriamin pentaoctenom kiselinom i cisteinom pokazali su vrlo nisko transkeliranje 99mTc-ET i 99mTc-EPM kompleksa, što ukazuje na njihovu stabilnost u uvjetima in vitro. Uzlaznom tankoslojnom kromatografijom dokazana je i stabilnost kompleksa u serumu. Nakon subkutane primjene EPM isporuka etopozida u tumorsko tkivo bila je značajno veća (~ 100 puta u odnosu na ET 6 h poslije injiciranja) (p < 0,001), a dokazano je i produljeno zadržavanje EPM u tumoru. Ulazak u tumor je potvrđen i gama analizom slike. EPM je postigao relativno visoku koncentraciju u mozgu u usporedbi s ET (~ 7 puta veću 24 h poslije injiciranja), zbog čega bi se potencijalno mogao upotrijebiti u terapiji malignih tumora mozga.
PDF
