بررسی کارآیی هیدروژلهای درجا ژل شونده بر پایه صمغ ژلان اصلاح شده با استفاده از واکنش های کلیک برای دارورسانی موثر چشمی
Evaluation of in situ forming hydrogels based on modified gellan gum via click reactions for efficient ocular drug delivery
مجریان: مرضیه فتحی
خلاصه روش اجرا: برای تهیه هیدروژلهای هوشمند و درجا ژل شونده ابتدا واکنشهایی برای اصلاح شیمیایی پلیمرها مورد نیاز است. به منظور تهیه هیدروژلها ابتدا واکنشهای شیمیایی لازم برای اصلاح پلیمرهای طبیعی انجام خواهد گرفت تا به صورت بهینه ای از آنها برای تشکیل هیدروژل ها بااز طریق روش های کلیک استفاده شود: 1. تهیه هیدروژل با استفاده از روش شیف-باز 1-1- واکنش اکسیده شدن صمغ ژلان طبق مقالات بررسی شده نسبت صمغ ژلان به سدیم پریودات 1:1 استفاده خواهد شد. دو گرم صمغ ژلان در 100 میلی لیتر آب دیونیزه در بالن سه دهانه در حمام روغن با دمای 40 درجهی سانتیگراد کمی حل کرده و سپس تمام بالون با فویل پیچیده شده و تحت گاز نیتروژن گاززدایی میشود. طبق محاسبات سدیم پریودات به مقدار 64/2 گرم به واکنش اضافه شده و با کاغذ pH متر pH با سولفوریک اسید 5/0 مولار بر روی سه تنظیم و 4 ساعت در تاریکی تحت گاز نیتروژن روی استیرر در دمای 40 درجهی سانتیگراد همزده میشود. بعد از چهار ساعت جهت حذف سدیم پریداتهایی که وارد واکنش نشده بودند اتیلن گلیکول به نسبت هم مولار با سدیم پریدات (690 میکرو لیتر) اضافه میشود. پس از 10 دقیقه برای رسوبگیری 30 میلیلیتر استون سرد در 80- درجهی سانتیگراد بر روی سوسپانسیون اضافه میگردد و رسوب سفید رنگی حاصل خواهد شد. سپس در سانتریفیوژ به مدت ۵ دقیقه با دور 13000 قرار داده شده و رسوب دوباره با 100 میلی لیتر آب و 100 میلی لیتر استون سرد، شست و شو داده میشود. بار سوم شست و شو فقط با استون خالص انجام میشود. پس از سانترفیوژ به مدت نیم ساعت در دسیکاتور قرار داده میشود تا به طور کامل خشک شود و جهت نگهداری در فالکونهایی که با گاز N2 کاملاً گاززدایی شده در فریزر نگهداری خواهند شد. از طیف FT-IR برای بررسی وارد شدن گروه آلدهیدی استفاده خواهد شد. 2-1- واکنش تهیه هیدروژل صمغ ژلان و پلیمرهای آمیندار پلیمر آمیندار طییعی مانند کیتوسان و یا سنتزی مانند پلی اتیلن ایمین با غلظت 5 درصد وزنی در آب مقطر و یا محلول اسید استیک به مدت نیم ساعت حل میشوند. سپس پلیمر اکسید شده با مقادیر مختلف در محلول نمک فسفات با خاصیت بافری (PBS) با 4/7 pH= در دمای ۴۰ درجه به مدت نیم ساعت حل میشوند. سپس این محلول به پلیمر آمیندار اضافه میشود. خصوصیات رئولوژیکی این پلیمرها و رفتار ویسکوالاستیک آنها توسط رئومتری تعیین خواهد شد. 2. تهیه هیدروژل با روش تیول-ان 1-2- اصلاح شیمیایی پلیاتیلن گلیکول (PEG) با آکریلوئیل کلراید اصلاح شیمیایی PEG مطابق رفرنسهای گزارش شده انجام خواهد شد [109, 110]. بدین منظور در یک بالن 50 میلی لیتری دو دهانه 7/1 گرم PEG اضافه میشود. 10 میلیلیتر تولوئن به داخل بالن اضافه و روی استیرر تا حل شدن کامل PEG همزده میشود. یک دهانه بالن به گاز اینرت و بالای بالن به خروجی و دهانهی دیگر به درپوش متصل میشود. سپس 1 میلی لیتر تری اتانول آمین (TEA) از دهانهی درپوشدار افزوده میشود. در نهایت 186 میکرولیتر آکریلوئیل کلراید به محیط واکنش اضافه میشود که رنگ محیط بلافاصله به زرد تغییر رنگ پیدا میکند. سپس کل بالن در همان شرایط همزدن و تحت گاز خنثی فویل پیچی شده تا در طول شب واکنش صورت میپذیرد. این واکنش به آب شدید حساس بوده و در حضور آب آکریلوئیک اسید تولید میشود. بعد از اتمام زمان واکنش، نمک تولید شده در محیط واکنش (تری اتیل آمونیوم کلراید) با استفاده از سانتریفیوژ ( rpm12000 به مدت min 10) جداسازی خواهد شد. محلول صاف شده پلیمر سنتز شده در تولوئن (پلیاتیلن گلیکول متاکریلات (PEGMA)) در بالن 100 میلیلیتری جمعآوری خواهد شد و جهت افزایش غلظت به دستگاه تبخیر در خلا متصل خواهد گردید تا حجم محلول به حدود 5 سی سی تقلیل یابد. 40 میلی لیتر نرمال هگزان (n-hexane) به مدت 10 دقیقه داخل فریزر با دمای 70- درجهی سانتیگراد قرار داده خواهد شد. سپس محلول صاف و غلیظ شده داخل بالن به حلال بشر اضافه میشود تا پلیمر رسوب کند. سپس رسوب را با استفاده از کاغذ واتمن صاف میشود و بار دیگر با 20 میلی لیتر نرمال هگزان (n-hexane) دمای 70- درجهی سانتیگراد شستشو داده خواهد شد. رسوب داخل بشر جمعآوری شده و جهت خشک شدن حلال زیر دسیکاتور قرار داده خواهد شد. 3- واکنش تیوله شدن صمغ ژلان یک گرم صمغ ژلان در ۵۰ میلیلیتر آب مقطر تحت حرارت و گرما حل شده و در ادامه ۰/۳ میلیلیتر تیول گلیکول اسید و ۰/۳ میلیلیتر اسید کلریک(۷ نرمال) به محلول اضافه خواهد شد. مخلوط حاصل به مدت ۳ ساعت تحت دمای ۸۰ درجهی سانتیگراد قرار داده میشود و سپس با ۱۰۰ میلیلیتر متانول رسوب داده میشود و رسوب حاصل با متانول شسته خواهد شد. برای تایید انجام واکنش از صمغ ژلان تیوله شده و صمغ ژلان طیف FT-IR گرفته خواهد شد و با صمغ ژلان واکنش نداده مقایسه خواهد شد. برای اندازه گیری میزان تیوله شدن صمغ ژلان از متود المان استفاده میشود. 4- تهیه ی هیدروژل پلیمر تیوله شده/PEGMA برای تهیه ی هیدروژل از پلیمر تیوله شده (100 میلیگرم در 1 میلی لیتر محلول استیک اسید) و PEGMA (100 میلیگرم در PBS) حل و با هم مخلوط میگردند. واکنش مورد انتظار افزایش مایکل در دمای آزمایشگاه و یا با افزایش دما انجام خواهد شد. در صورت نیاز برای انجام واکنش از روش پلیمریزاسیون رادیکال آزاد به کمک آغازگر مناسب و یا تابش UV-Vis و یا با اضافه کردن افزودنی های دیگر مانند یونهای دو ظرفیتی و یا یون نقره انجام خواهد شد. جهت تعیین دقیق خصوصیات ویسکوالاستیک نمونه ها بررسی رئومتری انجام خواهد شد. 5- تعیین مشخصات فیزیکی و شیمیایی پلیمرهای اصلاح شده و هیدروژلهای حاصل بررسی ساختار پلیمرهای اصلاح شده و همچنین هیدروژلهای سنتز شده با استفاده از روشهای FT-IR، SEM، XRD و رئومتری انجام خواهد شد. خواص تورمی و تخریب پلیمرها در شرایط آزمایشگاهی نیز بررسی خواهد شد. 6- بارگذاری داروی تیمولول مالئات و بررسی رهش دارو داروی تیمولول در حین سنتز هیدروژلها به محلول پلیمرها قبل از تشکیل هیدروژل اضافه خواهد شد و بررسی رهش داروی بارگذاری شده و پخش شده در ساختار هیدروژلها در دما و pHهای مختلف با استفاده از اسپکتروفتومتری UV در طول موج 295 نانومتر بررسی خواهد شد. 7- بررسی سمیت سلولی جهت بررسی زیست سازگاری و عدم سمیت هیدروژلهای سنتز شده از تستهای سمیت سلولی با استفاده از روش MTT بر روی سلولهای بنیادی مزانشیمی انسانی (Human Mesenchymal Stem Cells) و همچنین انجام تست همولیز استفاده خواهد شد.
اطلاعات کلی طرح 
| مرحله جاری طرح | خاتمه قرارداد و اجرا |
| کد طرح | 68875 |
| عنوان فارسی طرح | بررسی کارآیی هیدروژلهای درجا ژل شونده بر پایه صمغ ژلان اصلاح شده با استفاده از واکنش های کلیک برای دارورسانی موثر چشمی |
| عنوان لاتین طرح | Evaluation of in situ forming hydrogels based on modified gellan gum via click reactions for efficient ocular drug delivery |
| نوع طرح | طرح تحقیقاتی |
| اولویت طرح | توسعه فناوریهای نوین برای دارورسانی |
| نوع مطالعه | طرح تحقیقاتی-پژوهشی |
| تحقیق در نظام سلامت | بلی |
| آیا طرح پایاننامه دانشجویی است؟ | خير |
| مقطع پایان نامه | |
| مدت اجرا - ماه | 24 |
| نوآوری و ضرورت انجام تحقیق | در زﻣﻴﻨﻪی درﻣﺎنﻫﺎی ﭼﺸﻤﻲ ﺑﺎ وﺟﻮد در دﺳﺖ داﺷﺘﻦ داروﻫﺎی ﻣﻨﺎﺳﺐ ﺑﺮای درﻣﺎن ﻋﻮارض ﭼﺸﻤﻲ، روش ﻣﻨﺎﺳﺐ ﺑﺮای ﺑﻪ ﻛﺎرﮔﻴﺮی اﻳﻦ داروﻫﺎ حاصل نشده است. ﻋﺪم ﺗﻮاﻧﺎﻳﻲ دارورﺳﺎﻧﻲ ﻣﺆﺛﺮ ﺑﻪ ﭼﺸﻢ ﻧﺎﺷﻲ از ﻓﻴﺰﻳﻮﻟﻮژی و آﻧﺎﺗﻮﻣﻲ وﻳـﮋه اﻳـﻦ ارﮔـﺎن ﻣـﻲﺑﺎﺷـد.هدف از این پروژه توسعه هیدروژلهای جدید با استفاده از وارد کردن گروههای عاملی به ساختار پلیمرهای اولیه جهت رسیدن به هیدروژلها با خصوصیات ژلشوندگی سریع و خصوصیات مکانیکی مطلوب میباشد. هیدروژلهای سنتز شده در زمینه ی دارورسانی چشمی مورد بررسی قرار خواهند گرفت. بهبود مدت زمان ماندن دارو روی قرنیه (تا زمانیکه دارو جذب شود) از روشهای اصلی برای بهبود دارورسانی چشمی است. پلیمرهای مورد برررسی در این کار به دلیل داشتن گروههای عاملی، برای اصلاح و اکسید کردن و ایجاد گروههای آلدهیدی بسیار مناسب هستند. از طریق اکسیداسیون گروههای آلدهیدی ایجاد میشود که میتوانند با گروههای آمینی واکنش دهند. به دلیل فراوانی گروههای عاملی، اصلاح پلیمرها، امکان واکنش کلیک و شیف باز متنوعی را برای سنتز هیدروژلهای جدید فراهم میکند. |
| اهداف اختصاصی | مطابق اهداف اختصاصی طرح برای تهیه هیدروژل‏های هوشمند و درجا ژل شونده ابتدا واکنش‏هایی برای اصلاح شیمیایی پلیمرها مورد نیاز است. به منظور تهیه هیدروژل‏ها ابتدا واکنش‏های شیمیایی لازم برای اصلاح پلیمرهای طبیعی انجام خواهد گرفت تا به صورت بهینه‏ای از آن‏ها برای تشکیل هیدروژل استفاده شود:
|
| چکیده انگلیسی طرح | In the field of ocular treatments, despite having appropriate drugs for the treatment of ocular complications, There is no proper method for using these drugs. Low drug passage through eye barriers and tissue barriers, small eye space, continuous production and excretion of tears and blinking are among the factors involved in making ocular treatments ineffective. New ocular drug delivery systems were designed to achieve an effective treatment level. One of the most important categories of polymeric materials used for medicinal purposes are hydrogels. The pores in the hydrogels allow the drug to be easily inserted into them and used as a drug delivery system. Hydrogels are classified into two categories, physical and chemical, based on the type of cross-linking that forms the lattice structures. In order to solve these problems, extensive studies have recently been performed on click-through and Schiff-base reactions in the manufacture of hydrogels based on chemical cross-links. Features of click reactions that make them suitable for making biomaterials and hydrogels include the availability of reactants, high efficiency, high reaction rate, high selectivity. Simple reaction conditions, insensitivity to a variety of functional groups, and simple product separation were noted. Considering the importance and efficiency of hydrogels in modern drug delivery systems, in the present project, new hydrogel systems based on the biodegradable polymer of gellan gum will be designed and studied. Reaction conditions will be optimized to achieve hydrogels with suitable mechanical properties, gel time and temperature for ocular release application. Modifications will be made as well as the structure and specifications of the synthesized hydrogels using various techniques such as FT-IR, XRD, SEM and rheometry. The properties of swelling and degradation of hydrogels will be investigated in vitro. Cytotoxicity testing will be performed on synthetic hydrogels to evaluate their biocompatibility and then thymolol as a model drug used to treat glaucoma, In the structure of the hydrogel, its loading and release under physiological conditions will be examined. |
| کلمات کلیدی | هیدروژل در جا ژل شونده، پلیمر طبیعی، واکنش شیف-باز، واکنش کلیک، دارورسانی چشمی |
| ذینفعان نتایج طرح |
اطلاعات مجری و همکاران
| نام و نامخانوادگی | سمت در طرح |
|---|---|
| حمید عرفان نیا | همکار اصلی |
| مرضیه فتحی | مجری اول (اصلی-هیات علمی) |
| سیده نازنین امیریعقوبی تبریز | همکار اصلی |
| گلناز شجری | همکار اصلی |
اطلاعات تفضیلی
| حوزه خبر | خبر |
|---|---|
| رسانه ها و مردم | عنوان خبر متن خبر |
| متخصصان و پژوهشگران | عنوان خبر هیدروژل درجا ژل شونده بر پایه ی پلیمرهای طبیعی برای دارورسانی تیمولول مالئات موثر بود.متن خبر هیدروژل های درجا ژل شونده کاندیدای مناسبی برای افزایش زمان ماندگاری دارو در دارورسانی چشمی هستند. در این مطالعه، هیدروژل های ژل شونده درجای سریع با استفاده از صمغ ژلان اصلاح شده و کیتوزان حاوی تیمولول مالئات سنتز و با تکنیک های مختلف شناسایی شدند. مطالعات رئولوژیکی رفتار خود ترمیمی، تیکسوتروپی و خواص چسبندگی مخاطی را برای هیدروژل های سنتز شده نشان دادند. نتایج تست سمیت سلولی بر روی سلول های بنیادی مزانشیمی (BMSCs) تایید کردند که هیدروژل های توسعه یافته سمی نیستند. برای هیدروژل های توسعه یافته نتایج مطالعات in vitro و ex vivo نشان داد که هیدروژل بارگذاری شده با تیمولول می توانند انتخاب مطلوبی برای دارورسانی چشمی تیمولول برای درمان گلوکوم باشند. |
| سیاستگذاران درمانی | عنوان خبر متن خبر |
| سیاستگذاران پژوهشی | عنوان خبر متن خبر |
| لینک (URL) مقاله انگلیسی مرتبط منتشر شده 1 |
