Chuẩn bị hydrogel nhạy cảm với nhiệt độ và độ pH từ tinh bột hydroxyethyl cho việc vận chuyển thuốc

Springer Science and Business Media LLC - Tập 301 - Trang 455-464 - 2023
Kwanghyok Jong1,2, Benzhi Ju2, Ganghyok Kim1, Kwangjin Kim1
1Department of Application Chemistry, KimChaek University of Technology, Pyongyang, Republic of Korea
2State Key Laboratory of Fine Chemicals, Dalian University of Technology, Dalian, Liaoning, People’s Republic of China

Tóm tắt

Một loại hydrogel lưỡng phản ứng mới nhạy cảm với nhiệt độ và độ pH, PD(tinh bột hydroxyethyl(HES)-propynyl glycidylether(PGE)-2-dimethylamino ethanethiol (DMAET)-triethoxyvinylsilane (TEVS)) đã được tổng hợp và đặc trưng hóa. HES, một polysaccharide ưa nước, đã trải qua quá trình ether hóa các nhóm hydroxyl trong các đơn vị glucose của nó với PGE và sau đó là phản ứng click giữa các liên kết ba carbon-carbon trong PGE và các nhóm thiol trong DMAET, do đó sở hữu cấu trúc ưa nước và ưa kỵ nước để sử dụng trong việc chuẩn bị PD, một vật liệu nhạy cảm với nhiệt độ và độ pH, với các nhóm amine bậc ba nhạy cảm với độ pH. Tiếp theo, nó đã trở thành một hydrogel nhạy cảm lưỡng tính thông qua việc hình thành mạng lưới nội bộ bằng TEVS. Hydrogel cho thấy tỷ lệ hút nước tối đa là 2000 và sự chuyển đổi tốt giữa việc co lại và nở ra. Hơn nữa, trong các thí nghiệm kiểm tra để sử dụng nó như một bộ vận chuyển thuốc cho việc truyền thuốc qua đường miệng, việc giải phóng doxorubicin (DOX) là ≤ 15% trong điều kiện axit tại dạ dày (pH < 2,0) và ≤ 94% trong điều kiện kiềm tại ruột non, đảm bảo rằng nó thể hiện các đặc tính bảo vệ và giải phóng thuốc tương đối tốt.

Từ khóa

#hydrogel nhạy cảm với nhiệt độ và độ pH #tinh bột hydroxyethyl #vận chuyển thuốc #doxorubicin #giải phóng thuốc

Tài liệu tham khảo

Kono H et al (2013) Characterization and bisphenol A adsorption capacity of β-cyclodextrin–carboxymethylcellulose-based hydrogels. Carbohyd Polym 98:784–792 Desimone MF et al (2018) Development of pH-responsive biopolymer-silica composites loaded with Larrea divaricata Cav. extract with antioxidant activity. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces 169:82–91 Hongliang Du et al (2015) The design of pH-sensitive chitosan-based formulations for gastrointestinal delivery. Drug Discovery Today 20:1004–1011 Qian C et al (2019) Injectable and self-healing polysaccharide-based hydrogel for pH responsive drug release. Int J Biol Macromol 123:140–148 Zhang X et al (2014) A novel temperature and pH dual-responsive hybrid hydrogel with polyhedral oligomeric silsesquioxane as crosslinker: synthesis, characterization and drug release properties. Polym Int 63:2030–2041 Cheng X et al (2016) An injectable, dual pH and oxidation-responsive supramolecular hydrogel for controlled dual drug delivery. Colloids Surf, B 141:44–52 Wang T et al (2017) Synthesis of an elastic b-cyclodextrin hydrogel cage by hydroxyethyl cellulose. J Appl Polym Sci. https://doi.org/10.1002/APP.44388 de Matos Fonseca J et al (2019) Chitosan microparticles embedded with multi-responsive poly( N-vinylcaprolactam-co-itaconic acid-co-ethylene-glycol dimetacrylate)-based hydrogel nanoparticles as a new carrier for delivery of hydrophobic drugs. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces 175:73–83 Tsao CT et al (2105) Chitosan-PEG hydrogel with Sol–Gel transition triggerable by multiple external stimuli. Macromol. Rapid Commun 36:332−338 Lim H-P et al (2017) Controlled delivery of oral insulin as part using pH-responsive alginate/ κ-carrageenan composite hydrogel beads. React Funct Polym 120:20–29 Zhao H et al (2016) Stimulus-responsiveness and methyl violet release behaviors of poly(NIPAAm-co-AA) hydrogels chemically crosslinked with β-cyclodextrin polymer bearing methacrylates. Carbohyd Res 428:79–86 Dadsetan M et al (2013) Controlled release of doxorubicin from pH-responsive microgels. Acta Biomater 9:5438–5446 Echaz´ u MIA et al (2018) Development of pH-responsive biopolymer-silica composites loaded with Larrea divaricata Cav. extract with antioxidant activity. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. 169:82–91 Aycan D et al (2018) Development of pH-responsive chitosan-based hydrogel modified with bone ash for controlled release of amoxicillin. Carbohyd Polym 184:401–407 Pan Y et al (2018) Dual-responsive IPN hydrogel based on sugarcane bagasse cellulose as drug carrier. Int J Biol Macromol 118:132–140 Javanabkht S et al (2019) Encapsulation of graphene quantum dot-crosslinked chitosan by carboxymethylcellulose hydrogel beads as a pH-responsive bionanocomposite for the oral delivery agent. Int J Biol Macromol 123:389–397 Siangsanoh C et al (2018) Fabrication and characterization of triple-responsive composite hydrogel for targeted and controlled drug delivery system. J Mol Liq 256:90–99 Liu H et al (2017) Facile fabrication of redox/pH dual stimuli responsive cellulose hydrogel. Carbohyd Polym 176:299–306 Ramos MLP et al (2018) Influence of GO reinforcement on keratin based smart hydrogel and its application for emerging pollutants removal. J Environ Chem Eng 6:7021–7028 Zhao W et al (2018) Visual multi-triggered sensor based on inverse opal hydrogel. Colloids Surf A 554:93–99 Wang L et al (2018) Mussel-inspired fabrication of konjac glucomannan/ microcrystalline cellulose intelligent hydrogel with pH responsive sustained release behavior. Int J Biol Macromol 113:285–293 Qilin Lu et al (2018) One-pot construction of cellulose-gelatin supramolecular hydrogels with high strength and pH-responsive properties. Carbohyd Polym 196:225–232 Jong K et al (2017) Thermo-responsive behavior of propynyl-containing hydroxyethyl starch. Colloid Polym Sci 295:307–315 Jong K et al (2017) Synthesis of pH-responsive N-acetyl-cysteine modified starch derivatives for oral delivery. J Biomater Sci Polym Ed 14:1525–1537 Jong K et al (2018) Temperature and pH dual-responsive 2-(dimethylamino) ethanethiol modified starch derivatives via a thiol-yne reaction for drug delivery. Colloid Polym Sci 296:627–636 Seki Y, Altinisik A, Demircioglu B, Tetik C (2014) Carboxymethylcellulose (CMC) -hydroxyethylcellulose (HEC) based hydrogels: synthesis and characterization. Cellulose 21:1689–1698 Yang C et al Mechanically strong dual-responsive nanocomposite double network hydrogel for controlled drug release of aspirin. J Mech Behav of Biomed Mater. https://doi.org/10.1016/j.jmbbm.2018.03.002