Підготовка, характеристика та в пробірці випуск дослідження лікарської композиційної губки натрію карбокси-метилцелюлоза/хітозан

Ролі Збір даних, збір коштів, розслідування, написання - оригінальний проект

Філіальна школа фармацевтики та харчової науки, Коледж Чжухай Університету Цзілінь, Чжухай, Гуандун, Китай

Ролі Концептуалізація, перевірка, написання - огляд та редагування

Філіальна школа фармацевтики та харчової науки, Чжухайський коледж Університету Цзілінь, Чжухай, Гуандун, Китай, Департамент технології та техніки матеріалів, Науково-дослідний інститут Університету Чжецзян-Тайчжоу, Тайчжоу, Чжецзян, Китай

Ролі Формальний аналіз, методологія

Філіальна школа фармацевтики та харчової науки, Коледж Чжухай Університету Цзілінь, Чжухай, Гуандун, Китай

Написання ролей - огляд та редагування

Партнерська школа охорони здоров’я, Чжухайський коледж Університету Цзілінь, Чжухай, Гуандун, Китай

Ролі Формальний аналіз, придбання фінансування

Філіальна школа фармацевтики та харчової науки, Коледж Чжухай Університету Цзілінь, Чжухай, Гуандун, Китай

Дослідження ролей, ресурси, програмне забезпечення

Філіальна школа фармацевтики та харчової науки, Коледж Чжухай Університету Цзілінь, Чжухай, Гуандун, Китай

Нагляд за ролями, перевірка

Афілійований відділ технології та техніки матеріалів, Науково-дослідний інститут Університету Чжецзян-Тайчжоу, Тайчжоу, провінція Чжецзян, Китай, Державна ключова лабораторія мікробного обміну та Школа наук про життя та біотехнології, Шанхайський університет Цзяо Тонг, Шанхай, Китай

Афілійований відділ технології та техніки матеріалів, Науково-дослідний інститут Університету Чжецзян-Тайчжоу, Тайчжоу, Чжецзян, Китай

Баой Цай,
Тянь Чжун,
Пейчжоу Чень,
Цзя Фу,
Юаньбао Цзінь,
Інглей Лю,
Ран Хуан,
Ляньцзян Тан

Цифри

Анотація

Цитування: Cai B, Zhong T, Chen P, Fu J, Jin Y, Liu Y та ін. (2018) Підготовка, характеристика та дослідження вивільнення in vitro композиційної губки натрію карбокси-метилцелюлоза/хітозан, що завантажується лікарським засобом. PLOS ONE 13 (10): e0206275. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0206275

Редактор: Йогендра Кумар Мішра, Інститут матеріалознавства, НІМЕЧЧИНА

Отримано: 12 червня 2018 р .; Прийнято: 10 жовтня 2018 р .; Опубліковано: 22 жовтня 2018 р

Наявність даних: Усі відповідні дані знаходяться в газеті та в допоміжних файлах.

Фінансування: Цю роботу підтримали: Національний фонд природничих наук Китаю (грант № 11505110) для RH (URL: http://www.nsfc.gov.cn/); Китайський докторський науковий фонд (грант № 2016M591666) для RH (URL: http://jj.chinapostdoctor.org.cn/); Грант від Шанхаю Пуцзян (грант № 16PJ1431900) до RH (URL: N/A); Інноваційний проект Бюро освіти провінції Гуандун (грант № 2016KTSCX175) для TZ (URL: N/A); Міська науково-технічна програма Тайчжоу (грант № 1701GY15 для RH та 2017CLS01 до LT). Фінансисти не мали жодної ролі у розробці досліджень, зборі та аналізі даних, прийнятті рішення про публікацію чи підготовці рукопису.

Конкуруючі інтереси: Автори заявили, що не існує конкуруючих інтересів.

Вступ

Біорозкладані губки, що складаються з різних матеріалів, викликають все більший інтерес в останні десятиліття, і біомедичне застосування таких життєво важливих матеріалів було розроблено в найрізноманітніших галузях, таких як перев’язування ран, доставка ліків та тканинна інженерія [1–3]. Губка відома пористою структурою, яка забезпечує потенційний простір та канали для утримання та доставки біофакторів, згодом вона може застосовуватися в різних біомедичних обставинах з додатковою особливістю біологічного розкладання, що вимагає складання необроблених біоматеріалів.

З численних попередніх звітів целюлоза та хітозан були визнані чудовим кандидатом для такої інтеграції. В даний час целюлоза є одним з найбільш перспективних полімерних ресурсів на біологічній основі [4]. Через зростаючий попит на стійкі та біосумісні продукти було розроблено ряд функціональних різновидів целюлози для різних біомедичних застосувань [5]. Карбоксиметилцелюлоза натрію (CMC), як репрезентативне водорозчинне похідне целюлози, виробляється шляхом взаємодії монохлорацетату натрію з целюлозою в лужному середовищі. Молекулярна структура CMC має мономер C6H10O5, зв’язаний β-1,4-глюкозидними зв’язками. Більше того, CMC містить багато гідроксильних груп, так що він може легко утворювати гідрогелі з гідною структурою [2], які утримують молекули води в 3D-гелевій структурі, і ця властивість сприяє регулюванню поведінки потоку водних суспензій та розчинів [6]. Однак антибактеріальні та механічні властивості КМЦ не дуже задовільні [7].

Хітозан, як сополімер глюкозаміну та N-ацетилглюкозамінової одиниці, зв’язаний 1,4-глюкозидними зв’язками, в основному отримується шляхом N-деацетилювання хітину з раковин креветок. Завдяки своїй нетоксичності, позитивному заряду, гідним механічним властивостям та біосумісності, хітозан широко застосовується у біомедичній галузі [8]. Хімічна структура скелета хітозану подібна до целюлози. Рясні гідроксильні та аміногрупи на хребті забезпечують гідрофільність та полікатієнічні характеристики, тоді як аміногрупи можуть ефективно пригнічувати активність бактерій, нейтралізуючи негативні заряди. Більше того, гідрофільні та високі властивості набухання дозволяють переносити/вивільняти ліки або культивувати клітини [9]. Таким чином, як відмінна сировина, композити на основі хітозану та хитозану широко використовуються в біомедичних цілях, таких як ефективні кровоспинні перев’язувальні матеріали для рани [10–13], регенерація кісток [14] та тканинні інженерні ліси [15–18].

У цій роботі композиційні губки CMC/хітозану були підготовлені методом сублімаційного сушіння для дослідження впливу співвідношення складу та значень рН на мікроструктуру та фізичні властивості губок. Новизна цього дослідження полягає у застосуванні методу ліофільної сушки для приготування продукту, який, як було підтверджено, має певну перевагу над методом сушіння на повітрі [29]. В процесі ліофільного висушування вільна вода може швидко перетворитися в кристалічний стан і відмежуватися від матриці сублімацією, що утворює пористу структуру в губці. У порівнянні з методом сушіння на повітрі, губка, отримана методом ліофільної сушки, повинна мати більш рівномірну пористу внутрішню структуру та більшу поверхню, що забезпечує більше місця для завантаження лікарських засобів з кращими показниками деградації. Модельні препарати, такі як ібупрофен (IBU), рокситроміцин (ROX) та гентаміцин (GEN), були застосовані до наших продуктів для вивчення ефективності вивільнення наркотиків in vitro та бактеріостатичної функції.

Матеріали і методи

Матеріали

Натрію карбоксиметилцелюлоза (CMC, 800

1200 мПа · с в’язкості) та хітозану (CS, Mv = 5,0 × 10 5 кДа, ступінь деацетилювання = 80%

95%) були придбані у компанії Sinopharm Chemical Reagent Co. Ltd. (Шанхай, Китай). Ібупрофен (IBU), рокситроміцин (ROX) та гентаміцин (GEN) були придбані у Aladdin Chemical Co. Ltd. (Шанхай, Китай). О-фталдіальдегід (OPA) був придбаний у Kuer bio-engineering Co. Ltd. (Шанхай, Китай). 2-меркаптоетанол був придбаний у Vorradex Reagent Co. Ltd. (Шанхай, Китай). Кишкову паличку постачав Китайський центр колекції промислової культури (CICC 10389). Інші хімічні реагенти, що використовувались для подальших досліджень, були аналітичного класу.

Приготування сумішних розчинів

Два розчини з відповідними концентраціями отримували розчиненням хітозану та порошку КМЦ у 1 мас.% Оцтової кислоти та дистильованої води відповідно. Щоб уникнути утворення тіста, в розчин повільно додавали CMC та порошки хітозану при постійному магнітному перемішуванні протягом 1 години при температурі навколишнього середовища. Після повного розчинення вмісту рН обох розчинів регулювали соляною кислотою до 1. Потім два розчини змішували між собою і поміщали в димову шафу на 12 год для видалення оцтової кислоти. Нарешті, рН розчину, що змішується, регулювали до певного значення соляною кислотою або гідроксидом натрію. Детальні співвідношення зразків були перераховані в таблиці 1.