بخشی از مقاله
چکیده:
در کار پژوهشی حاضر نانوکامپوزیتهای پلیمری زیست تخریب پذیر بر پایه کیتوزان و خاک رس مونت موریلونیت با روش بین لایه ای شدن تهیه شد و سپس بکارگیری آنها در رهایش کنترل شده داروی ضدسرطان سیس پلاتین بررسی گردید. با توجه به نتایج تکنیک XRD، بین لایه ای شدن دارو در خاک رس و تشکیل نانوکامپوزیت اثبات گردید. رفتار رهایشی داروی سیس پلاتین از این نانوکامپوزیت با استفاده از تکنیک UV-Vis بررسی شد که نتایج نشانگر افزایش نیمه عمر دارو از 30 دقیقه به 4 روز بود. بررسی تاثیر pH بر پروفایل رهایشی دارو نشان داد که این فرمولاسیونها دارای حساسیت به pH بوده و بیشترین میزان رهایش در محیط بیولوژیکی بدن - pH=7/4 - اتفاق میافتد.
واژه های کلیدی: نانوکامپوزیت، کیتوزان، سدیم مونت موریلونیت، رهایش کنترل شده دارو.
مقدمه
در طی چند دهه اخیر فناوری نانو در بسیاری از عرصهها وارد شده و دنیا را به سوی تحولات علمی شگفت انگیزی سوق می-دهد. در این میان صنایع دارویی نیز بیبهره نماندهاند و اختراعات فناوری نانو در محصولات دارویی منجر به ورود محصولات جدید و بدیعی به بازار شده است. به طور کلی برای درمان و غلبه بر بیماریها و همچنین بهبود روند معالجه از طریق دارو درمانی دو روش وجود دارد: کشف و توسعه داروهای جدید و تهیه سیستمهای جدید با داروهای موجود. منظور از سیستمهای دارو رسانی کنترل شده، فرمولبندی یا طراحی ابزاری است که دارو را با سرعت کنترل شده ودر زمان مشخص به محل معینی از بدن برساند. با به کارگیری سیستمهای رهایش کنترل شده دارو، امکان ایجاد غلظت پلاسمایی ثابت ویکنواخت دارو برای مدت زمانمشخص در خون مهیا میشود. در این صورت با کاهش مقدار دارو، عوارض جانبی آن کمتر و بازده درمانی بیشتر میشود و راحتی بیمار را در پی خواهد داشت.
یک سیستم دارو رسانی، از دارو به عنوان عامل فعال و یک حامل تشکیل شده است. از پلیمرها به عنوان حامل دارو در صنعت دارورسانی بسیار استفاده شده است. پلیمرها نه تنها در کنترل رهایش دارو، بلکه برای محافظت داروها از رطوبت محیط در خلال انبارداری یا جلوگیری از تخریب دارو در حین عبور از دستگاه گوارش نیز موثرند. پلیمرهایی که به عنوان عامل کنترل کننده رهایش در سیستمهای دارو رسانی به کار میروند را می-توان به سه دسته تقسیمبندی کرد: پلیمرهای محلول در آب، پلیمرهای زیست تخریب پذیر و پلیمرهای زیست تخریب ناپذیر. در سالهای اخیر توجه زیادی به استفاده از پلیمرهای زیست تخریب پذیر طبیعی و اصلاح آنها برای کاربردهای دارورسانی شده است. در این میان پلی ساکاریدهایی مانند سلولز، نشاسته، سدیم آلژینات و کیتوزان از اهمیت ویژه ای برخوردارند .[1]
کیتوزان پلی ساکارید کاتیونی می باشد که بخاطرخواص زیست تخریب پذیری، زیست سازگاری، خواص ضد میکروبی و عدم سمیت پتانسیل بالایی را برای استفاده در سیستمهای دارو رسانی خوراکی ایفا میکند. به علاوه اثبات شده که کیتوزان خواص چسبندگی مخاطی خوبی دارد که رهایش طولانی مدت مناسب را با طولانی کردن زمان ماندن حامل دارو در سایت هدف فراهم میکند. آبدوستی کیتوزان به دلیل وجود گروههای عاملی آبدوستی چون هیدروکسیل، آمین در واحدهای تکرار شونده آن را محلول در اسیدهای رقیق کرده و منجر به تولید هیدروژل در آب میشود .[2]مفهوم اصلی تکنولوژی رهایش اصلاح یافته دارو به این صورت میباشد که دوز مناسب دارو بایستی طراحی شود تا سطح درمانی و اثر بخشی دارو در محل عمل فراهم آمده و در طول درمان باقی بماند.
این اهداف با اصلاح سرعت یا زمان یا محل رهایش دارو در مقایسه با فرمولاسیونهای متداول انجام میگیرد. یک دسته از ابزارهای انتقال و رهایش دارو که توجه زیادی را در سالهای اخیر به خود جلب کردهاند، مواد لایهای هستند که می-توانند ترکیبات آلی قطبی را بین لایههایشان جای داده و ترکیبات بین لایهای ایجاد کنند. بدلیل اینکه رهایش داروها در مواد لایهای که دارو در بین لایهها قرار گرفته قابل کنترل میباشند، این مواد جدید پتانسیل زیادی را برای کاربردهای دارویی نشان میدهند. در میان سیلیکاتهای لایهای، مونت موریلونیت - MMT - توجه زیادی را بدلیل قابلیت آن در رهایش کنترل شده دارو، خواص چسبندگیاش به فرمولاسیونهای دارویی و توانایی عبور از سد معدی-رودهای به خود جلب کرده است.
همچنین MMT توانایی جذب سموم غذایی، سموم میکروبی موجود در محیط گوارشی ویونهای هیدروژن در اسید معده را داراست. بدلیل فاصله بین لایه ای 0/9-1/2 نانومتری در MMT و خاصیت مبادله کاتیونی آن، MMT توانایی تشکیل نانو کامپوزیتهایی را با ترکیبات آلی مختلف دارد. این مزایای ذاتی، MMT را مناسب برای بکارگیری در سیستمهای رهایش دارو بعنوان یک ماده موثر و یا بعنوان حامل میکند .[3] دلیل دیگر استفاده از خاک رس در فرمولاسیونهای داروهای ضد سرطان اهمیت شیمی درمانی خوراکی است که علیرغم توانایی آن در حمل دارو، میتوان چسبندگی مخاطی به فرمولاسیونهای دارویی فراهم کند که بتوانند از غشای مخاطی معدی-رودهای عبور کنند و بدلیل خاصیت سم زدایی قوی آن با جذب مواد سمی متابولیسمی میتواند ناراحتیهای سیستم گوارشی از جمله اسهال را که یکی از اثرات جانبی معمول شیمی درمانی میباشد را مانع شود .[4]
در این پروژه داروی سیس پلاتین با در نظر گرفتن اثرات درمانی آن در مقابل طیف وسیعی از سرطانها به عنوان داروی مدل انتخاب شده است. زمان نیمه عمر این دارو حدود نیم ساعت می باشد که با استفاده از سیستم های پلیمری رهایش دارو این زمان قابل افزایش می باشد. از جمله کارهای انجام گرفته در زمینه رهایش داروی ضدسرطان سیس پلاتین می توان به استفاده از سیستم های پلیمری بر پایه نانو ذرات پلی - لاکتیک-کو-گلیکولیک اسید - [5]، پلی ویتیل الکل/ ژلاتین [6]، و میکروذرات پلی - آکریلیک اسید-کو- متیل متاکریلات - [7] اشاره کرد.در بررسی کامل مقالات منتشر شده در زمینه رهایش کنترل شده داروی سیس پلاتین، گزارشی در مورد استفاده از سیستم نانوکامپوزیتی برپایه کیتوزان و خاک رس مونت موریلونیت مشاهده نگردید. لذا با توجه به مزایای این دو، در کار پژوهشی حاضر اقدام به تهیه و بررسی خصوصیات چنین نانوکامپوزیتهایی گردید و سپس کارایی آنها برای رهایش داروی ضدسرطان سیس پلاتین مطالعه شد. همچنین اثرات مقدار خاک رس و pH واسطه رهایش در پروفایل رهایشی دارو بررسی گردید.
بخش تجربی:
روش تهیه نانوکامپوزیت: برای تهیه نانوکامپوزیت، ابتدا سوسپانسیون خاک رس MMT آماده میشود. مقدار مشخصی خاک رس - درصد خاک رس در این کار پژوهشی در فرمولاسیونهای سنتز شده، نسبت به پلیمر کیتوزان با درصدهای وزنی- وزنی 0%، %30، %50، %70 انتخاب شد - در 50 میلیلیتر آب مقطر به مدت 48 ساعت در حمام آب با دمای 40œC تحت هم زدن قرار گرفت، سوسپانسیون حاصل به منظور تیمار بیشتر به مدت 5 دقیقه با توان 50w تحت اولتراسونیک قرار گرفت. سپس مقدار 200 میلیگرم از تری پلی فسفات - به عنوان عامل اتصال عرضی - در آب مقطر تحت همزدن مغناطیسی در دمای اتاق حل شد.
سوسپانسیون خاک رس، در قیف دکانتور ریخته شد و قطره قطره به محلول پلیمر کیتوزان که داخل حمام آبی با دمای 40-50œC قرار داشت، اضافه گردید و ترکیب نهایی به مدت 8 ساعت در این دما بر روی همزن مغناطیسی همزده شد. 10 میلیگرم از داروی سیس پلاتین به محلول عامل اتصال عرضی اضافه گردید و بر روی همزن مغناطیسی با سرعت 100 rpm، در دمای اتاق به مدت 1 ساعت همزده شد. در نهایت از مخلوط دارو و تری پلی فسفات برداشته و داخل سرنگی ریخته و قطره قطره بر روی 200 میلیلیتر مخلوط CS /MMT اضافه گردید و در دمای آزمایشگاه بر روی همزن مغناطیسی همزده شد. مخلوط نهایی به مدت یک ساعت دیگر نیز هم زده شد و در نهایت سانتریفیوژ گردید و کامپوزیت نهایی به مدت 24 ساعت در دمای -65œC منجمد شد.
ذرات منجمد شده تحت تکنیک انجماد-خشک سازی به مدت 48 ساعت در دمای -80œC خشک گردید و برای آزمایشات رهایش برونتنی استفاده گردید.آزمایشات رهایش برون تنی دارو: مقدار 50 میلیگرم از نانو کامپوزیت حاوی دارو و خاک رس در کیسه دیالیزی که قبلا آماده شده بود، ریخته شد. این کیسه دیالیز در بشری که حاوی 50 میلی لیتر محلول بافر مورد نظر بود، غوطه ور شده و بر روی همزن مغناطیسی با دور 100 rpm قرار گرفت. در زمانهای معین 5 میلیلیتر از محلول بافر بیرون کیسه دیالیز برداشته و 5 میلیلیتر محلول بافر تازه جایگزین شد. غلظت دارو در نمونهها با تکنیک اسپکتروسکوپی - Shimadzu, Japan - UV-Vis تعیین گردید.
نتایج و بحث:
برای بررسی خصوصیات مورفولوژی سیستم نانوکامپوزیتی حاوی دارو، اقدام به تهیه تصاویر SEM از ترکیبات مونت موریلونیت خالص - MMT - ، سیس پلاتین/ مونت موریلونیت - Cisplatin/MMT - و سیستمهای پلیمری CS/MMT/Cisplatinآنها گردید - شکل . - 1 تصویر SEM مربوط به سدیم مونت موریلونیت خالص - MMT - نشان میدهد که ساختار خاک رس کاملا متراکم بوده و لایهها روی هم قرار گرفتهاند. با افزودن خاک رس مونت موریلونیت به ماتریس کیتوزان و بارگذاری داروی سیس پلاتین بر روی آن، تصویر SEM از فرمولاسیون سیستم پلیمریCS/MMT/Cisplatin گرفته شد. در این تصویر، کامپوزیت حاصل به شکل کرههایی کوچک میباشد که قطر این کرهها زیر 50 نانومتر میباشد.برای تعیین فازهای کریستالی موجود در سیستمها و اثبات تشکیل نانوکامپوزیت از آنالیز XRD استفاده گردید. الگوهای پراش XRD مربوط به کیتوزان خالص - CS - ، مونت موریلونیت خالص - MMT - و سیستم پلیمری CS/MMT/Cisplatin در شکل - 2 - نشان داده شدهاند. طیف XRD مربوط به کیتوزان دو
