Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Hydrogel siêu phân tử từ konjac glucomannan liên kết chéo với hydroxypropyl β-cyclodextrin làm vật mang thuốc hai tác dụng cho việc giải phóng bền vững
Tóm tắt
Một phức hợp bao gồm hydroxypropyl β-cyclodextrin (HPCD) và 5-fluorouracil (5-FU) đã được tải vào hydrogel konjac glucomannan thành công thông qua quá trình đồng lắp ghép. Nghiên cứu đã xem xét ảnh hưởng của HPCD đến cấu trúc và tính chất của hydrogel konjac glucomannan (KGM). Mạng lưới của hydrogel KGM/HPCD trở nên phẳng và chắc chắn sau khi có sự can thiệp của HPCD. Hydrogel KGM/HPCD có các cấu trúc vi mô đa dạng bao gồm các khoang phân tử HPCD và cấu trúc lớp xốp trong các dải sợi. Kết quả phân tích tia X (XRD) phản ánh đặc trưng vô định hình của xerogel KGM/HPCD. Dữ liệu phân tích từ phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FT-IR) và đo nhiệt lượng quét vi sai (DSC) xác nhận các tương tác siêu phân tử giữa các phân tử KGM và HPCD trong mạng gel chủ yếu là các tương tác liên kết hydro. HPCD cải thiện hydrogel KGM/HPCD bằng cách liên kết chéo vật lý để tạo ra một hệ thống phát thuốc mới trong sự hiện diện của natri cacbonat. Hydrogel KGM/HPCD đạt được sự giải phóng thuốc hiệu quả và kéo dài hơn, trong đó các khoang HPCD chịu trách nhiệm cho sự giải phóng có kiểm soát các phân tử hóa trị liệu 5-FU. Các phép đo độ nhớt cũng cho thấy sự hiện diện của HPCD đã làm tăng mô đun đàn hồi (G') của hydrogel KGM/HPCD mới. Thông qua quá trình đồng lắp ghép, một hệ thống phát thuốc xanh đã được xây dựng thành công với phức hợp bao gồm hydroxypropyl β-cyclodextrin/5-fluorouracil được tải vào hydrogel konjac glucomannan. Thông qua các thí nghiệm thẩm tách, tỷ lệ giải phóng thuốc 5-fluorouracil từ hydrogel chứa phức hợp bao gồm được kéo dài đáng kể so với từ hydrogel chỉ chứa 5-fluorouracil. Đối với hydrogel chứa phức hợp với các nồng độ 5-fluorouracil khác nhau, hoặc dưới các điều kiện sinh lý khác nhau, sự giải phóng tích lũy của thuốc cũng xuất hiện sự khác biệt rõ rệt. Hệ thống phát thuốc xanh này có ứng dụng tiềm năng quan trọng trong vật liệu kỹ thuật y tế.
Từ khóa
#hydrogel #konjac glucomannan #hydroxypropyl β-cyclodextrin #5-fluorouracil #phát thuốc #tương tác siêu phân tửTài liệu tham khảo
Zhang, B., Wang, J., Li, Z., Ma, M., Jia, S., Li, X.: Use of hydroxypropyl β-cyclodextrin as a dual functional component in xanthan hydrogel for sustained drug release and antibacterial activity. Colloid Surf. A 587, 124368 (2020). https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2019.124368
Tang, M., Sun, Q., Zhao, L., Pu, H., Yang, H., Zhang, S., Gan, R., Gan, N., Li, H.: Mesalazine/hydroxyproplyl-β-cyclodextrin/chitosan nanoparticles with sustained release and enhanced anti-inflammation activity. Carbohydr. Polym. 198, 418–425 (2018). https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2018.06.106
Yuan, C., Sang, L., Wang, Y., Cui, B.: Influence of cyclodextrins on the gel properties of kappa-carrageenan. Food Chem. 266, 545–550 (2018). https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2018.06.060
Liu, C., Zhang, Z., Liu, X., Ni, X., Li, J.: Gelatin-based hydrogels with β-cyclodextrin as a dual functional component for enhanced drug loading and controlled release. RSC Adv. 3, 25041–25049 (2013). https://doi.org/10.1039/c3ra42532k
Biernacka, M., Ilyich, T., Zavodnik, I., Palecz, B., Stepniak, A.: Studies of the formation and stability of ezetimibe-cyclodextrin inclusion complexes. Int. J. Mol. Sci. 23, 455 (2022). https://doi.org/10.3390/ijms23010455
Yang, Y.-S., Li, Z., Zhang, K.-J., Yang, S.: Preparation of water-soluble altrenogest inclusion complex with β-cyclodextrin derivatives and in vitro sustained-release test. Polymer 249, 124803 (2022). https://doi.org/10.1016/j.polymer.2022.124803
Izawa, H., Kawakami, K., Sumita, M., Tateyama, Y., Hill, J.P., Ariga, K.: β-Cyclodextrin-crosslinked alginate gel for patient-controlled drug delivery systems: regulation of host–guest interactions with mechanical stimuli. J. Mater. Chem. B 1, 2155–2161 (2013). https://doi.org/10.1039/c3tb00503h
Yang, P., Luo, J., Yan, S., Li, X., Yao, Q.: Permeation of hydroxypropyl-beta-cyclodextrin and its inclusion complex through mouse small intestine determined by spectrophotometry. Curr. Pharm. Anal. 18, 199–207 (2022). https://doi.org/10.2174/1573412917666210329145917
Suvarna, V., Gujar, P., Murahari, M., Sharma, D., Chamariya, R.: Supramolecular ternary inclusion complexes of Irbesartan with hydroxypropyl-beta-cyclodextrin. J. Drug Deliv. Sci. Technol. 67, 102964 (2022). https://doi.org/10.1016/j.jddst.2021.102964
Jafar, M., Khalid, M.S., Alghamdi, H., Amir, M., Makki, S.A., Alotaibi, O.S., Rmais, A.A., Imam, S.S., Alshehri, S., Gilani, S.J.: Formulation of apigenin-cyclodextrin-chitosan ternary complex: physicochemical characterization, in vitro and in vivo studies. AAPS PharmSciTech 23, 71 (2022). https://doi.org/10.1208/s12249-022-02218-8
Novac, M., Musuc, A.M., Ozon, E.A., Sarbu, I., Mitu, M.A., Rusu, A., Gheorghe, D., Petrescu, S., Atkinson, I., Lupuliasa, D.: Manufacturing and assessing the new orally disintegrating tablets, containing nimodipine-hydroxypropyl-β-cyclodextrin and nimodipine-methyl-β-cyclodextrin inclusion complexes. Molecules 27, 2012 (2022). https://doi.org/10.3390/molecules27062012
Wu, H., Bu, N., Chen, J., Chen, Y., Sun, R., Wu, C., Pang, J.: Construction of konjac glucomannan/oxidized hyaluronic acid hydrogels for controlled drug release. Polymers 14, 927 (2022). https://doi.org/10.3390/polym14050927
Wardhani, D.H., Etnanta, F.N., Uiya, H.N., Aryanti, N.: Iron encapsulation by deacetylated glucomannan as an excipient using the gelation method: characteristics and controlled release. Food Technol. Biotechnol. 60, 41–51 (2022). https://doi.org/10.17113/ftb.60.01.22.7130
Jiang, L., Chen, Q., Liu, J., Zhu, Z., Shao, W.: Antibacterial performance of Berberine loaded carrageenan/konjac glucomannan hydrogels. Mater. Express 11, 1516–1522 (2021). https://doi.org/10.1166/mex.2021.2049
Wu, C., Sun, J., Jiang, H., Li, Y., Pang, J.: Construction of carboxymethyl konjac glucomannan/chitosan complex nanogels as potential delivery vehicles for curcumin. Food Chem. 362, 130242 (2021). https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2021.130242
Alonso-Sande, M., Teijeiro-Osorio, D., Remuñán-López, C., Alonso, M.J.: Glucomannan, a promising polysaccharide for biopharmaceutical purposes. Eur. J. Pharm. Biopharm. 72, 453–462 (2009). https://doi.org/10.1016/j.ejpb.2008.02.005
Zhang, Y., Xie, B., Gan, X.: Advance in the applications of konjac glucomannan and its derivatives. Carbohydr. Polym. 60, 27–31 (2005). https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2004.11.003
Du, X., Li, J., Chen, J., Li, B.: Effect of degree of deacetylation on physicochemical and gelation properties of konjac glucomannan. Food Res. Int. 46, 270–278 (2012). https://doi.org/10.1016/j.foodres.2011.12.015
Yin, W., Zhang, H., Huang, L., Nishinari, K.: Effects of the lyotropic series salts on the gelation of konjac glucomannan in aqueous solutions. Carbohydr. Polym. 74, 68–78 (2008). https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2008.01.016
Davé, V., McCarthy, S.P.: Review of konjac glucomannan. J. Environ. Polym. Degrad. 5, 237–241 (1997). https://doi.org/10.1007/BF02763667
Alvarez-Manceñido, F., Landin, M., Lacik, I., Martínez-Pacheco, R.: Konjac glucomannan and konjac glucomannan/xanthan gum mixtures as excipients for controlled drug delivery systems. Diffusion of small drugs. Int. J. Pharm. 349, 11–18 (2008). https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2007.07.015
Wang, J., Liu, C., Shuai, Y., Cui, X., Nie, L.: Controlled release of anticancer drug using graphene oxide as a drug-binding effector in konjac glucomannan/sodium alginate hydrogels. Colloids Surf. B 113, 223–229 (2014). https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2013.09.009
Zhou, Y., Jiang, R., Penkins, W.S., Cheng, Y.: Morphology evolution and gelation mechanism of alkali induced konjac glucomannan hydrogel. Food Chem. 269, 80–88 (2018). https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2018.05.116
Yoshimura, M., Nishinari, K.: Dynamic viscoelastic study on the gelation of konjac glucomannan with different molecular weights. Food Hydrocolloid 13, 227–233 (1999). https://doi.org/10.1016/S0268-005X(99)00003-X
Liu, X., Gan, J., Nirasawa, S., Tatsumi, E., Yin, L., Cheng, Y.: Effects of sodium carbonate and potassium carbonate on colloidal properties and molecular characteristics of konjac glucomannan hydrogels. Int. J. Biol. Macromol. 117, 863–869 (2018). https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2018.05.176
Wang, C., Zhang, Y., Huang, H., Chen, M., Li, D.: Solution conformation of konjac glucomannan single helix. Adv. Mater. Res. 197–198, 96–104 (2011). https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.197-198.96
Zhang, T., de Vries, R., Xu, X., Xue, Y., Xue, C.: Microstructural changes during alkali- and heat induced gelation of konjac glucomannan. Food Hydrocolloid 114, 106552 (2021). https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2020.106552
Clark, J., Sheldon, R., Raston, C., Poliakoffd, M., Leitnere, W.: 15 years of green chemistry. Green Chem. 16(1), 18–23 (2014). https://doi.org/10.1039/c3gc90047a
Jahangirian, H., Lemraski, E.G., Webster, T.J., RafieeMoghaddam, R., Abdollahi, Y.: A review of drug delivery systems based on nanotechnology and green chemistry: green nanomedicine. Int. J. Nanomed. 12, 2957–2978 (2017). https://doi.org/10.2147/IJN.S127683
Lam, P.-L., Wong, W.-Y., Bian, Z., Chui, C.-H., Gambari, R.: Recent advances in green nanoparticulate systems for drug delivery: efficient delivery and safety concern. Nanomedicine 12(4), 357–385 (2017). https://doi.org/10.2217/nnm-2016-0305
Jin, L., Liu, Q., Sun, Z., Ni, X., Wei, M.: Preparation of 5-fluorouracil/ β-cyclodextrin complex intercalated in layered double hydroxide and the controlled drug release properties. Ind. Eng. Chem. Res. 49, 11176–11181 (2010). https://doi.org/10.1021/ie100990z
Buczek, A., Kupka, T., Broda, M.A., Maslanka, S., Pentak, D.: Liposomes as nonspecific nanocarriers for 5-Fluorouracil in the presence of cyclodextrins. J. Mol. Liq. 343, 117623 (2021). https://doi.org/10.1016/j.molliq.2021.117623
Shen, D., Wan, C., Gao, S.: Molecular weight effects on gelation and rheological properties of konjac glucomannan–xanthan mixtures. J. Polym. Sci. Phys. 48, 313–321 (2010). https://doi.org/10.1002/polb.21890
Moreno, H.M., Herranz, B., Borderías, A.J., Tovar, C.A.: Effect of high pressure treatment on the structural, mechanical and rheological properties of glucomannan gels. Food Hydrocolloid 60, 437–444 (2016). https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2016.04.015
Liu, J., Li, B., Zhu, B., Fu, R.H., Yuan, L.N., Huang, W., Ma, M.H.: Study on properties and aggregation structures of deacetylated konjac glucomannan/chitosan hydrochloride absorbent blend gel films. J. Appl. Polym. Sci. 115, 1503–1509 (2010). https://doi.org/10.1002/app.31123
Markova, N., Enchev, V., Ivanova, G.: Tautomeric equilibria of 5-fluorouracil anionic species in water. J. Phys. Chem. A 114, 13154–13162 (2010). https://doi.org/10.1021/jp1063879
Luo, X., He, P., Lin, X.: The mechanism of sodium hydroxide solution promoting the gelation of Konjac glucomannan (KGM). Food Hydrocolloid 30, 92–99 (2013). https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2012.05.012
Chen, J., Li, J., Li, B.: Identification of molecular driving forces involved in the gelation of konjac glucomannan: effect of degree of deacetylation on hydrophobic association. Carbohydr. Polym. 86, 865–871 (2011). https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2011.05.025
Pang, J., Sun, Y.-J., Yang, Y.-H., Chen, Y.-Y., Chen, Y.-Q., Sun, Y.-M.: Studies on hydrogen bonding network structures of konjac glucomannan. Chin. J. Struct. Chem. 27, 431–436 (2008). https://doi.org/10.14102/j.cnki.0254-5861.2008.04.002