Ionotropic凝胶:一个有前途的水凝胶的交联技术。

文摘

微型胶囊是迄今为止最常见的利用技术代multipartuculate药物输送系统。但是严重的缺陷的技术如非均匀涂层,不可复制释放动力学和更重要的是,或多或少的使用制定过程中恶劣的条件限制了封装的许多物质,如蛋白质、酶和活细胞等。除此之外,监管机构,如美国FDA是限制更大程度的额外组件允许等有机溶剂。这个问题的解决方案提出了一种技术,涉及的化学物质的使用和升高温度和基于ionotropic凝胶原理(聚电解质络合)。本文强调的重要性ionotropic凝胶及其交联可能制定使用不同的天然聚合物水凝胶珠。

关键字

Ionotropic凝胶、水凝胶珠、外部/内部凝胶

介绍

有各种各样的疾病(癌症、艾滋病、心脏疾病)系统性药物管理局功效由于低溶解度差,身体随机分布和毒性问题。因此,药物包埋在高分子珠为目标应用程序提供新颖的给药方法,如目标位置和长期的交货时间(几天、几周、几个月,甚至几年)。Multiparticulate药物输送系统有各种众所周知的优势单一单位剂型。在制药行业的潜在使用微球自1960年代以来一直被视为为以下应用程序[1]。

•味道和气味掩盖

•转换油和其他液体,固体的易于处理

•保护药物对环境(湿度、光热量)

•改善粉末的流动特性

•分离不相容的材料

•生产的持续释放,控释和靶向药物。

•减少剂量倾销潜力比较大的植入式设备。

最高度的利用技术制定Multiparticulate药物输送系统是微型胶囊。可用不同的微型胶囊技术已经广泛地查阅如下[2]。

•溶剂蒸发

•相分离凝聚

•溶剂萃取

•喷雾干燥

•喷涂

虽然所有方法提供了许多重要的优势,只有在为了一些缺点。这些技术的一些重要缺点包括不均匀涂层,不可复制释放动力学和更重要的是,或多或少的使用制定过程中恶劣的条件限制了许多物质,如蛋白质、酶和活细胞等为核心材料封装。除此之外,美国食品及药物管理局等监管机构,限制了更大程度的额外组件允许等有机溶剂。这个问题的解决方案提出了一种技术,涉及的化学物质的使用和温度升高。的技术提出了基于原理Ionotropic凝胶(聚电解质络合)。该技术涉及阳离子的相互作用(或离子)与离子聚合物生成高度交叉连接结构。这样高度交叉连接结构的能力来维持药物释放是利用这种方法。此外,简单的和温和的条件下实现它也是一个优势[3]。

Ionotropic凝胶(聚电解质络合)

Ionotropic凝胶是通过离子间的相互作用和在相反电荷离子启动交联聚合物。与简单的单体的离子,聚阴离子和阳离子的相互作用(或聚阴离子聚阳离子)不能完全解释为electro-neutrality原则。三维结构和其他团体的存在影响阳离子的能力(或离子)与阴离子或阳离子共轭功能和一些选择性。(图1)

ionotropic凝胶的方法

有两个方法可以生成水凝胶珠的使用ionotropic凝胶技术。这些方法不同于彼此交联离子的来源。在其中的一个方法,交联剂离子定位外部所示图2。[4]而在其他方法、交联剂的聚合物溶液离子是包含在活动形式所示图3。[5]外部跨连接生产更薄的电影和光滑的表面,更大的矩阵强度,刚度和渗透率比内部交联的电影。外部交联研究也能够更大的药物封装效率和较慢的药物释放率。有各种天然和合成聚合物系统调查了药物的控制释放。亲水polyionic碳水化合物如海藻酸和壳聚糖近年来一直重视[6、7]。因为珠子的准备这些材料涉及到水溶剂的使用,环境问题与有机溶剂的可能性也会被减到最小。各种天然聚合物及其derivatised产品已成功应用于水凝胶系统各种制药应用。综述海藻酸钠和壳聚糖的潜力,形成高度交叉连接结构及其制药应用进行了探讨。相比其他天然聚合物,海藻酸钠和壳聚糖粘度丝毫没有变化,因此产生更均匀的凝胶结构形成更强的交叉连接结构和加载的裹入材料。

海藻酸钠

海藻酸钠是海藻酸钠,一种天然多糖获得海洋褐藻。海藻酸是一个线性共聚物组成的D-mannuronic酸(M)和L-guluronic酸(G)所示图4、5[8]。海藻酸盐是线性无支链的共聚物-d-mannuronic酸(M)和-l-guluronic酸(G)单位。M和G单体1→4通过糖苷键相连,形成homopolymeric M -或G-blocks heteropolymeric MG块。在存在多价阳离子如钙离子或与发生交联形成凝胶。阳离子作为阴离子聚合物链之间的桥梁,构成结区,形成水凝胶网络。Ca2 +,一个常用的交联,优先与G区块由于结构良好的螯合网站形成的波纹连锁店[9]。

许多研究人员报道交叉链接的海藻酸钙珠子等不同的应用程序版本控制,mucoadhesive行动。海藻酸钠阴离子在本质上,它可以跨越与不同的阳离子如钙、铝,钡,但交联度变化根据化合价和离子交联离子半径。海藻酸凝胶网络结构的不同阳离子所示图6。海藻酸通常被用作交联矩阵或外套在药物输送系统(10、11、12、13)。也广泛用于封装活细胞,如酵母发酵和胰岛细胞的临床应用(14、15)。海藻酸钠是一种被广泛用作生物聚合物封装矩阵形式对交联水凝胶由于其能力。海藻酸凝胶能力在温和的条件下使polymer-of-choice在食品、制药和生物技术的应用程序。其独特的属性,形成水不溶藻酸钙凝胶通过与钙离子ionotropic凝胶是一个简单的、温和的和环保的条件使得营养可以封装大分子成分细胞、酶、蛋白质和疫苗。

壳聚糖

壳聚糖是一种亲水性阳离子聚电解质通过碱性具有几丁质所示图7。甲壳素是最丰富的天然高分子纤维素旁边,从蟹和虾壳。甲壳素和CS代表长链聚合物分子质量几百万道尔顿。壳聚糖是相对被动的等多种形式,可以产生粉、粘贴,电影,纤维等。伯胺组呈现特殊的属性,使CS在医药应用程序非常有用。与其他天然高分子相比,壳聚糖ppositive电荷,mucoadhesive。壳聚糖,作为阳离子多糖在中性或基本pH值条件下,含有自由氨基基团,因此,不溶于水。在酸性pH值、氨基组可以接受质子化作用从而使其溶于水。

壳聚糖与生活组织生物相容性的因为它不引起过敏反应和排斥。它分解缓慢无害的产品(氨基糖),完全被人体吸收。具有抗菌财产和吸收像重金属汞、镉、铅、等等。此外,附着力好,凝血能力,和immunostimulating活动。使用电荷相反大分子之间的络合准备CS微球吸引了太多的关注,因为这个过程是非常简单的和温和的(16、17)。此外,可逆的物理交联通过静电相互作用,而不是化学交联,已应用于避免可能的毒性试剂和其它不良的影响。三聚磷酸盐(TPP)是一种聚阴离子,这可以通过静电力与阳离子CS [18]。

制药应用海藻酸钠和壳聚糖珠

海藻酸-魔芋Glucomannan-Chitosan的组合

Zhimin他和等人研究了海藻酸(ALG)魔芋葡甘露聚糖(KGM) -壳聚糖(CHI)珠子作为控释矩阵。在这个牛血清白蛋白和胰岛素被用作蛋白质体外评估模型。BSA KGM系统封装的使用似乎增加了蛋白质的矩阵相比,经典的系统内加载的蛋白质。截留在ALG钙凝胶,从ALG-KGM-CHI系统加载效率最高。也观察到蛋白质的泄漏ALG珠子ALG-KGM珠子,离子交叉链接ALG交付系统暴露在低pH值可以接受ALG分子量的减少,从而导致更快的退化和分子的释放。KGM不是在酸溶液水解稳定凝胶[19]。

内部和外部的影响海藻酸凝胶,其作为外套和药物输送系统

可比cross-linkages程度是由两种凝胶方法的可比性氯化钙内容之间的外部和内部跨有关电影但是cross-linkages的分布是不同的。外部交联生产更薄的电影与光滑表面,更大的矩阵强度,刚度和渗透率比内部交联的电影。外部交联研究也能够更大的药物封装效率和较慢的药物释放率。观察到的属性的差异是由于不同的凝胶机制和物理形式的矩阵产生。外部凝胶涂层的首选方法生产交联海藻酸和封装的目的[20]。

双氯芬酸钠的控释海藻酸钠珠子

Tejraj m . Aminabhavi等制备海藻酸钠珠Na-Alg降水在酒精和戊二醛交联紧随其后。在酸性介质。准备的珠子被考虑优化比例截留效率、膨润度的珠子在水中和发布数据。产生的珠子在更高的温度和更长的时间的交联剂的截留效率越低,但延长释放的DS珠子。双氯芬酸钠盐的酸,不溶于酸性介质,因此,增加百分比观察截留效率与甲醇%盐酸含量的增加。截留效率下降百分比增加曝光时间的交联剂可能是由于药物的释放增加矩阵在长时间的曝光[21]。

水性ionotropic外部加载呋喃苯胺酸藻酸盐微球凝胶技术

m . k . Das准备呋喃苯胺酸加载藻酸盐微球由外部凝胶技术。之前报道,呋喃苯胺酸微球由乳液-溶剂蒸发法使用大量有机溶剂,这是昂贵和危险,因为爆炸的可能性,毒性和空气污染。跳动的释放模式是观察到的配方研究。海藻酸盐微球膨胀并最终解体磷酸盐缓冲剂的pH值7.4 [22]。

牛血清白蛋白有效的口服药物输送系统

Sevgi Takka等准备的牛血清白蛋白加载珠子ionotropic凝胶与氯化钙和壳聚糖海藻酸。肽和蛋白质的口服药物的降解需要他们的保护胃环境和提高他们在肠道的吸收。海藻酸和壳聚糖是天然高分子材料生物相容性,生物降解,无全身毒性管理。最优条件制备alginate-chitosan珠子是海藻酸浓度为3%,壳聚糖浓度0.25%的pH值5。由此产生的珠配方加载效果为98.5% [23]。

保留使用壳聚糖水凝胶珠的脂肪酶活性

低酶活性和低酶加载已报告了研究人员和正在尝试优化酶加载和减少损失的酶反应介质,同时仍然维持或提高酶活性。的基础上自由酶的活动的数量相当于实际脂肪酶禁锢,约50%保留脂肪酶的活动被禁锢在这些壳聚糖珠。Lipase-loaded壳聚糖水凝胶珠还提供优势对重用和固定化酶的稳定性[24]。

结论

生物高分子水凝胶是一种有效的药物输送系统等各种制药应用程序网站特定的药物输送,保护酶、蛋白质和肽从胃环境,控制药物输送系统、免疫原性和bioahesive属性等多种交联方法可用于开发基于天然或合成高分子水凝胶珠或微胶囊但ionotropic凝胶(聚电解质络合)是一个简单的、温和的和成本有效的技术。自珠的制备海藻酸钠、壳聚糖和魔芋涉及水溶剂的使用,环境问题与有机溶剂的可能性也会被减到最小。

确认

作者感谢学院和大学的董事会(BCUD),浦那(印度的金融支持工作包括在审查的一部分。

引用

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