طراحی حامل دارویی هوشمند بر پایه کربوکسی متیل‌سلولز-آکریل‌آمید به‌عنوان سامانه حلقه-بسته رسانش دارو و بررسی سینتیکی رهایش انسولین

محورهای موضوعی : شیمی تجزیه

لیلا ذوالقدر ¹ , بهمن واشقانی فراهانی ² , حسین قاسم زاده ³

1 - دانشجوی کارشناسی ارشد گروه شیمی، دانشکده علوم، دانشگاه بین المللی امام خمینی(ره)، قزوین، ایران
2 - دانشیار گروه شیمی، دانشکده علوم، دانشگاه بین المللی امام خمینی(ره)، قزوین، ایران
3 - استادیار گروه شیمی، دانشکده علوم، دانشگاه بین المللی امام خمینی(ره)، قزوین، ایران

تاریخ دریافت : 1396/07/20 تاریخ پذیرش : 1396/10/20 تاریخ انتشار : 1397/09/01

کلید واژه: گلوکز اکسیداز, کربوکسی‌متیل‌سلولز, هیدروژل هوشمند, الگوی سینتیکی, حلقه- بسته,

چکیده مقاله :

واژه دیابت ملیتوس (DM) دربرگیرنده گروهی از نقص‌های متابولیک است که با زیاد شدن طولانی قند خون مشخص می‌شود و ناشی از نارسایی در ترشح یا فعالیت انسولین است. در این پژوهش، حامل دارویی هیدروژلی هوشمند بر پایه کربوکسی متیل سلولز- پلی‌آکریل‌آمید(CMC-g-pAAm) طراحی شد که با رسانش حلقه-بسته قادر به رهایش انسولین است. آنزیم گلوکز اکسیداز (GOX) برای کنترل رهایش انسولین و پاسخگویی به غلظت‌های متفاوت قند در هیدروژل به دام انداخته شد. تولید هیدروژل‌های هوشمند از طریق واکنش بسپار رادیکالی بین کربوکسی متیل‌سلولز و آکریل‌آمید انجام گرفت. اثبات بارگذاری داروی انسولین با استفاده از آزمون‌های طیف‌سنجی فروسرخ تبدیل فوریه (IR-FT)، تجزیه گرما وزن‌سنجی (TGA/DTG) و میکروسکوپی الکترونی روبشی (SEM) بررسی شد. حساسیت به قند هیدروژل با جذب در ناحیه مریی- فرابنفش (UV-Vis) در طول موج 280 نانومتر مورد بررسی قرار گرفت. بهینه‌سازی مشخصه‌های بارگذاری در هیدروژل‌ها با استفاده از روش طراحی آزمایش فاکتوریال بررسی و در نهایت رهایش انسولین با استفاده از الگوهای سینتیک مورد بررسی قرار گرفت.

چکیده انگلیسی:

The present investigation was aimed to develop an intelligent closed-loop insulin delivery system based on carboxymethyl cellulose-g-polyacrylamide )CMC-g-PAAm( hydro gel. To control the release of insulin in response to the concentration of glucose, glucose oxidase )GOx( was immobilized in the hydro gel. The hydro gels were prepared by polymerization of AAm in the presence of CMC via a free radical polymerization method. Fourier-transform infrared spectroscopy )FTIR(, thermo gravimetric analysis )TGA/DTG(, and scanning electron microscope )SEM( were used to characterize the structure of the insulin loaded hydro gels. The sensitivity of the intelligent drug carrier to glucose concentration was investigated by UV-Vis Spectroscopy at 280nm.Optimization of the hydro gels loading characteristics was studied by full factorial design. Finally, insulin release from the synthesized drug delivery system was investigated by various kinetic models

منابع و مأخذ:

[1]. Maraschin, J.F.; Advances in Experimental Medicine and Biology 771, 9–12, 2012.

[2]. Gu, Z.; Dang, T.T.; Ma, M.; Tang, B.C.; Cheng, H.; Jiang, S.; Dong, Y.; Zhang, Y.; Anderson, D.G.; ACS Nano 7, 6758-6766, 2013.

[3]. Owens, D.R.; Zinman, B.; Bolli, G.B.; Lancet 358, 739-746, 2001.

[4]. Wu, Q.; Wang, L.; Yu, H.J.; Chen, Z.F.; Chemical Reviews 111, 7855-7875, 2011.

[5]. Peppas, N.A.; Journal of Drug Delivery Science and Technology 14, 247-256, 2004.

[6]. Uchiyama, T.; Kiritoshi, Y.; Watanabe, J.; Ishihara, K.; Biomaterials 24, 5183-5190, 2003.

[7]. Chu, M.K.L.; Chen, J.; Gordijo, C.R.; Chiang, S.; Ivovic, A.; Koulajian, K.H.; Giacca, A.; Wu, X.Y.; Sun, Y.; Lab on a Chip 12, 2533-2539, 2012.

[8]. Sarmento, B.; Martins, S.; Ribeiro, A.; Veiga, F.; Neufeld, R.; Ferreira, D.; International Journal of Peptide Research and Therapeutics 12, 131-138, 2006.

[9]. Zhang, K.;  Quan, C.;  Huang, H.;  Taulier, N.; Wu, X.Y.; J Pharmacol Pharmacother 56, 611-620, 2004.

[10]. Gordon, G.S.; Moses, A.C.; Silver, R.D.; Flier, J.S.; Carey, M.C.; Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America  82, 7419-7423, 1985.

[11]. Tan, H.; Luan, H.; Hu, Y.; Hu, X.; Macromolecular Research 21, 392-399, 2013.

[12]. Adimi, M.; Attar, H.; Barati, A.; Seifkordi, A.; Bakhtiari, M.; International Journal of Biosciences 5, 129-137, 2014.

[13]. Shyong, Y.J.; Lin, R.F.; Soung, H.Sh.; Wei, H.H.; Hsueh, Y.Sh.; Chang, K.Ch.; Lin, F.H.; Journal of Materials Chemistry B 3, 2331-2340, 2015.

[14]. Gao, X.;  Cao, Y.;  Song, X.; Zhang, Z.;  Zhuang, X.; He, C.;  Chen, X.; Macromolecular Bioscience 14, 565-575, 2014.

[15]. Gu, Z.h.;  Aimetti, A.A.;  Wang, Q.;  Dang, T.T.; Zhang, Y.;  Veiseh, O.; Cheng, H.;  Langer, R.S.;  Anderson, D.G.; ACS Nano 7, 4194-4201, 2013.

[16]. Barbucci, R.; Leone, G.; Vecchiullo, A.; Journal of Biomaterials Science, Polymer Edition 15, 607-619, 2004.

[17]. Matsumoto, A.; Ishii, T.; Nishida, J.; Matsumoto, H.; Kataoka, K.; Miyahara, Y.; Angewandte Chemie 51, 2124-2128, 2012

[18]. Rani, M.; Agarwal, A.; Negi, Y.S.; Bioresource Technology 5, 2765-2807, 2010.

[19] Senthil, A.; Sivakumar, T.; Narayanaswamy, V.B.; Pharmaceutical and Pharmacological Letters 3, 496-506, 2011.

[20]. Ahmed, E.M.; Journal of Advanced Research 6, 105-121, 2013.

[21]. Tan, H.; Luan, H.; Hu, Y.; Hu, X.; Macromolecular Research 21, 392-399, 2012.

[22].  Saeedi, M.;  Akbari, J.;  Enayatifard, R.; Morteza-Semnani, K.;  Tahernia, M.;  Valizadeh, H.; Iranian Journal of Pharmaceutical Research 8, 241-249, 2009.

[23]. Fu, Y.; Kao, W.J.; Expert Opinion on Drug Delivery 7, 429-444, 2010.

[24]. Dash, S.; Murthy, P.N.; Nath, L.; Chowdhury, P.; Drug Research 67, 217-223, 2010.

[25]. Manjusha, R.; Anuja, A.; Bioresource Technology 4, 2765-2807, 2010

[26]. Ravaine, V.; Ancla, C.; Catargi, B.; Journal of Controlled Release 132, 2-11, 2008.

[27]. Gu, Z.h.; Dang, T.T.; Ma, M.; Tang, B.C.; Cheng, H.; Jiang, S.H.; Dong, Y.; Zhang, Y.; Anderson, D.G.; ACS Nano 7, 6758–6766, 2013.

[28]. Pickup, J.C.; Zhi, Z.L.; Khan, F.; Saxl, T.; Birch, D.J.; Medicinal Research Reviews 24, 604-610, 2008.

[29]. Elleri, D.; Dunger, D.B.; Hovorka, R.; BMC Medicine 120, 1-9, 2011.

[30]. Mohy, Eldin, M.S.; Omer, A.M.; Soliman, E.A.; Hassan, E.A.; Desalination and Water Treatment 51, 3196-3206, 2013.

[31]. Amoozgar, Z.; Rickett, T.; Park, J.; Tuchek, Ch.; Shi, R.; Yeo, Y.; Acta Biomaterialia 8(5),1849-1858, 2012.

[32]. Zhang, K.; Changling, Q.; Huang, H.; Nicolas, T.; Xiao, Y.W.; Journal of Pharmacy and Pharmacology 56, 611-620, 2004.

[33]. Madyn, M.; Benjamin, K.S.; Hector, L.R.; Roberto, C.; Juan, J.T.; Karel, H.; Biotecnología Aplicada 29,29-34, 2012.