بخشی از مقاله
مقدمه
کپسوله کردن مواد دارویی توجه بسیاری را به خود معطوف نموده است چرا که می تواند: کارایی درمانی، زیست سازگاری و سرعت انحلال را افزایش دهد.روش های متفاوت کپسوله کردن، به منظور رسیدن به اندازه موردنظر ذرات فعال که تا حد زیادی وابسته به نوع کاربرد است، به کار می رود. به طور کل اندازه متوسط ذرات در محدوده 100-300 nm برای آزاد سازی وریدی (سیاهرگ)1، 1-5 mبرای آزاد سازی ریوی به صورت گرد و گاز2 و 0/1-10 m برای مسیرهای خوراکی3 لازم است .[1] روش های فراوانی برای تولید ذرات کوچک وجود دارند و بسیاری از آن ها در فرمولاسیون دارو به کار می روند، که متداول ترین روش های به کار گرفته شده عبارتند از: تبخیر حلال از امولسیون، روکش کردن بستر سیالی، رسوبی، خشک کردن پاششی و غیره اگر چه این روش های تولید ذره به طور موفقیت آمیزی به کار برده شدند، هر کدام از آن ها عیوب خود را دارند و نمی توانند برای ترکیبات و کاربردهای خاص مناسب باشند .[2] بسیاری از این روش ها معایبی مانند بازده کپسوله کردن پایین و یا روش جداسازی کُند ذرات از فاز آبی را دارا هستند .[3] اگر چه این روش های کوچک سازی برای مولکول هایی با ساختارهای کریستالی بسیار کارآمد هستند اما به دلیل پیچیدگی این تکنیکها برای مولکولهای بیولوژیکی ناپایدار مانند ذرات متخلخل4 و توخالی5، ذرات غیر کروی، کامپوزیتها نانو ذرات، مواد سطحدار (کپسوله شده) ناکارآمد می-باشند .[4]پروتئین ها و پتیدها اهمیت بیشتر وبیشتری را به عنوان مواد دارویی به دست اوردند در اغلب موارد ان ها
بی ثبات هستند و در نتیجه هنگامی که به صورت خوراکی داده می شوند موثر نمی باشند.[5]زیرا پروتئین ها در طول یک سری از مراحل فرمول بندی سخت, مستعد تغییر ماهیت دادن و یا تجزیه هستند . به خوبی مشخص است که ناپایداری پروتئین های مختلف شامل تجزیه شیمیایی, تجمع کووالانسی و یا غیر کووالانسی , عدم جذب خاص روی سطح پلیمر در مقادیر مختلف , در طول مراحل فرمول بندی و هم چنین دوره ازادسازی اتفاق می افتد.چنین مشکلات ناپایداری نامطلوبی نه تنها فعالیت های بیولوژیکی پروتئین های میکروکسوله شده را کاهش می دهد, بلکه مستقیما روی پروفایل جنبشی ازادسازی ان ها از میکرو ذرات پلیمر نیز تاثیر می گذارد.[6]یک راه چاره خوب برای تولید نانو و یا میکرون ذرات از مولکول های بیولوژیکی فعال,ریزسازی الکتروهیدرودینامیکی است, فرایندی که در ان جت مایع تحت تاثیر نیروهای الکتریکی به قطرات شکسته می شود.[4]اولین کاربرد الکترواستاتیک در ریزسازی مایع به وسیله ویلیام گیلبرت شرح داده شده است. سپس, زلنی فرایند ریزسازی الکترواستاتیک را توضیح داد و اولین توصیف ریاضیاتی را تیلور منتشر کرد.در ان زمان, زمانی که نیروی الکترواستاتیک تنها نیروی محرک فرایند اسپری بود برای تشخیص پدیده ریزسازی نام ریزسازی الکتروهیدرودینامیکی مطرح شد.[7]پلیمرهای زیست سازگار و زیست تخریب پذیر به طور فزاینده ای راه خود را در کاربردهای پزشکی مانند ازادسازی طولانی مدت پپتیدها یا درمان های پروتئینی و واکسن ها با استفاده از میکروکره ها ساخته شده از(poly(lactic-co-glycolide می یابندPoly-lactic-.[8] co-glycolic (PLGA) acide به طور وسیعی به عنوان ماده حامل در سیستم های ارسال دارو به دلیل زیست سازگاری ان به اسید گلایکولیک و اسید لاکتیک در میان بدن به کار می رود. PLGA در مقابل همراه با اسپری الکتریکی برای اهداف ارسال دارو با تولید موفق ذرات به کار رفته است.[2]
1 . intravenous 2 . pulmonary 3 . route 4 . Porous 5 . Hollow
به منظور به دست اوردن درک بهتر از پتانسیل الکترواسپری برای کپسوله کردن , هدف از این مطالعه بررسی اثر شرایط فرایند بر خواص ذرات کپسوله شده با تاکید بر اندازه ذرات و مورفولوژی می باشد. Bovine (BSA) Serum Albuminبه عنوان داروی مدل انتخاب شد به دلیل دارا بودن وزن مولکولی بالا پروتئین کروی است که به خوبی متمایز می شود و در اب قابل حل است .[9]
در این پژوهش BSA با PLGA با استفاده از تکنیک الکترواسپری کپسوله گردید که در ان میدان الکتریکی قوی برای غلبه بر کشش سطحی ذرات وتولید ذرات بسیار ریز به کار گرفته شد.تاثیر غلظت های محلول PLGA ,ویسکوزیته محلول ,PLGA/BSA ,PLGA ولتاژ کاربردی و نرخ جریان بر مورفولوژی و اندازه ذرات بررسی گردید.
.2 فعالیت های تجربی
.2 .1 مواد
به منظور تهیه محلول پلیمری برای الکتروراسپری از کوپلیمر مصنوعی پلی لاکتیک- گلیکولیک اسید((PLGA با نسبت لاکتیک اسید به گلیکولیک اسید 50/50 با وزن مولکولی متوسط عددی 38-24 kDa و سرم البومین (BSA)با وزن مولکولی متوسط عددی 66 kDa از شرکت Aldrich تهیه شده است.حلال های مورد استفاد اتانول با خلوص بیش از , % 99/9 استن با خلوص % 99/9 و اسید استیک با خلوص % 99/9 از شرکت Merch خریداری شدند.
.2 .2 دستگاه ها
جهت تهیه نانوکپسول ها از دستگاه الکترواسپری شامل پمپ سرنگ مدل New Eva Pump System Inc ساخت کشور آمریکا و دستگاه ایجاد ولتاژ بالا مدل Gamma High Voltage Research ساخت کشور آمریکا استفاده گردید. ویسکوزیته محلول ها توسط ویسکومتر مدل Brookfield DVII ساخت کشور آمریکا اندازه گیری شد.
قطر و مرفولوژی نانوکپسول ها تهیه شده توسط میکروسکوپ الکترونی پویشی (SEM) مدل XL30 ساخت شرکت Philips از کشور هلند بررسی شد.
رفتار حرارتی نانوکپسول ها توسط گرماسنج پویشی تفاضلی (DSC) مدل 302 Bahr Thermo analyzer ساخت کشور آمریکا مورد بررسی قرار گرفت.
به منظور بررسی میزان رهایش دارو از نانوکپسول ها از دستگاه طیف سنج فرابنفش مدل Cintra 10 استفاده شد.
3. .2 روش ها
1. .2 .3 تهیه و خصوصیات محلول ها
محلول های اسپری با افزودن PLGA به استن و BSA به اسید استیک/اتانول با نرخ24/ 1 ml تهیه شدند. چندین محلول اسپری با غلظت های مختلف PLGA و BSA ساخته شدند.(در جدول 1 نشان داده شده است). محلول های تهیه شده فیلتر شده وتحت همزن مغناطیسی تا رسیدن به محلول های صاف برای الکترواسپری قرار گرفتند.
ویسکوزیته محلول های اسپری به وسیله ویسکومتر با سرعت اسپیندل 30 rpm در دمای محیط اندازه گیری شد.ویسکومتر قبل از اندازه گیری با استفاده از اتانول یا اب مقطر که ارزش انها شناخته شده است کالیبره شد.
.2 .3 .2 تهیه نانوکپسول ها
سیستم های اسپری کردن بر پایه منبع تولید ولتاژ , پمپ سرنگی و جمع کننده می باشد. محلول های حاوی پلیمر و دارو در سرنگ1ml بارگذاری شد و ان را به کپسول های تولید شده اسپری کرد. کپسول های تولید شده از جت مایع بر روی ورقه الومینیومی جمع شد.فاکتور هایی که مورد بررسی قرار گرفته است شامل نرخ جریان 0/1 ʽl/min و 0/2 فاصله تا جمع کننده 10 cm ، 15، 20 ولناژ کاربردی 10kv، 15، 20 ونسبت های 0/25/0/25، 0/4/0/1، 0/45/0/05 برای کنترل ساختمان کپسول ها می باشد.
.2 .3 .3 مورفولوژی , اندازه و خصوصیات نانوکپسول ها
اندازه و مورفولوژی نانوکپسول ها به وسیله میکروسکوپ الکترونی پویشی بررسی شد. برای هر نمونه اندازه کپسول ها در ولتاژ kv 15 از تصاویر (SEM) اندازه گیری شد. قبل از تصویربرداری نمونه با لایه نازکی از طلا برای 90 ثانیه پوشش داده شد.
.2 .3 .4 اسپکتروسکوپ UV
اسپکتروفتومتر UV برای اندازه گیری پیک جذب BSA , UV در268 nm با استفاده از کالیبراسیون مناسب قبل از اندازه گیری به کار رفت. برای اندازه گیری نرخ رهایش دارو وزن مشخصی از نانوکپسول حاوی دارو در 10ml محلول بافر فسفات (pH =7/4) و 37 C به مدت 24 ساعت تحت شرایط هم زدن مداوم قرار گرفت. محلول بافر فسفات در دمای 37 C ثابت نگه داشته شد. کپسول های رسوب کرده برداشته شد و دوباره در 10ml محلول بافر فسفات تازه تحت همزن مغناطیسی قرار گرفت. در یک فاصله زمانی معین(( 1h حجم مشخصی از کپسول ها در 4000 rpm به مدت 20 min سانتریفیوژ گردید ذرات رسوب کرده خارج شد و رهایش ان در 268 nm به وسیله اسپکتروفتومتر فرابنفش اندازه گیری شد.
.2 .3 .5 گرماسنجی پویشی تفاضلی
خواص حرارتی نمونه ها پودر پلیمر و دارو و محلول هایی از مخلوط این ها به وسیله دستگاه گرماسنج پویشی تفاضلی((DSC اندازه گیری شد.5 mg از نمونه ها در تاوه الومینیومی تحت پالایش نیتروژن خشک قرار گرفتند.
نمونه ها از دمای محیط تا 250 œC با نرخ اسکن 10 œC/min گرما داده شدند.انالیز ترموگرام تایید کننده ثابت ماندن نسبی مقدار نمونه ها می باشد که هیچ مقدار موثری از حلال در نمونه ها باقی نمانده است.
.3 نتایج و بحث
.3 .1 خصوصیات محلول های الکترواسپری
فاکتورهای بسیاری از جمله ولتاژکاربردی نرخ جریان فاصله تا جمع کننده و خصوصیات محلول های پلیمری نقش اساسی را در الکترواسپری ایفا می کنند. نانوکپسول هایی با نسبت های مختلف PLGA و BSA تولید شدند تا بررسی شود که چه طور این نسبت ها می توانند بر خصوصیات کپسول ها تاثیر بگذارند.
.3 .2 شکل گیری نانوکپسول ها
خصوصیات فیزیکی محلول ها در جدول 1 نشان داده شده است. غلظت پلیمر قابلیت الکترواسپری محلول را مشخص میکند.در صورتی که محلول پلیمری بیش از اندازه غلیظ باشد ویسکوزیته افزایش یافته و امکان کنترل نرخ خروج محلول از نوک موئینه وجود نخواهد داشت چنانچه محلول خیلی رقیق باشد جت به دلیل اثر کشش سطحی به قطرات تبدیل می شود اگر غلظت بیش از اندازه زیاد یا کم باشد کپسول تشکیل نمی گردد. در نتیجه رسیدن به غلظت بهینه به منظور فراهم اوردن قابلیت الکترواسپری کردن حائز اهمیت است.
