أنيونية البلمرة من كوبوليمر محبة للجهتين لإعداد كتلة كوبوليمر المذيلات استقرت بواسطة تفاعلات التراص π-π

الهدف العام من هذا العمل هو توضيح الخطوات الحاسمة اللازمة لتخليق مواد البوليمر المشترك الكتلي عن طريق بلمرة الأنيونات بفتح الحلقة، وبيان التسلسل الضروري للدراسات الخاصة بصياغة ميسيلات البوليمر المشترك الكتلي لعقار كاره للماء. يوضح هذا البروتوكول التنفيذ الصحيح للخطوات والإجراءات الضرورية لتخليق البوليمر المشترك الكتلي عن طريق البلمرة الأنيونية. وتتمثل الميزة الكبرى لبلمرة الأنيونات بفتح الحلقة في تخليق مواد ذات مردود جيد وتشتت ملوث منخفض.

بالإضافة إلى قابلية توسيع نطاق العملية. إن هذا وقت مثير لأنظمة توصيل الأدوية البوليمرية، مع وجود عدد من الأدوية التي تعتمد على التركيبة والمذيلات البوليمرية ذات الكتل، والتي تمر حالياً بمراحل متأخرة من التطوير قبل السريري أو التطوير السريري.

قم بتحضير الكواشف والمواد اللازمة لعملية النقل كما هو موضح في البروتوكول النصي. زن الميثوكسي بولي إيثيلين جلايكول بوزن جزيئي قدره 5,000. أضف mPEG إلى دورق مجفف يحتوي على قضيب تحريك، وأغلق محول الطرد باستخدام سدادة مطاطية في الأعلى.

قم بتوصيل الدورق بالموزع (manifold)، ثم قم بتطهير الدورق بغاز Argon لمدة دقيقتين إلى ثلاث دقائق. أدر الصمام إلى وضع الفراغ (vacuum) لتفريغ الدورق. قم بتدوير الدورق يدويًا، وجفف وعاء التفاعل بشكل متجانس باستخدام مجفف شعر أو مسدس حراري حتى ينصهر mPEG.

بعد مرور دقيقة واحدة، قم بكسر الفراغ عن طريق تدوير الصمام الموجود في الموزع باتجاه وضع Argon مع عدة نقرات سريعة لتبريد الدورق. احتفظ بالبادئ الجزيئي الكبيرة البوليمري تحت الفراغ لمدة ساعتين تقريباً، ثم تحت Argon قبل بدء التفاعل. بعد ذلك، قم بتركيب جهازي تقطير عالي الفراغ سبق تجفيفهما في فرن تحت غطاء سحب الأدخنة.

يُستخدم جهاز واحد لتقطير DMSO، وجهاز آخر لتقطير المونومر، وهو إيثر فينيل جليسيرول (phenyl glycerol ether). قم بتوصيل الدوارق المنفصلة بالجهازين، وثبّت كل منهما على عباءة تسخين نصف كروية، أو في حمام زيتي. قم بتوصيل المياه الباردة بالجزء العلوي من كل جهاز، وبالمنشعب.

تأكد من أن كل جهاز مثبت ومحكم الغلق جيداً. قم بتفعيل التفريغ عبر الصمام. اضبط التسخين باستخدام متحكم في درجة الحرارة، وابدأ في تحريك المحاليل.

بعد ساعتين من التقطير الدوراني لـ DMSO، أغلق صمام الفراغ العالي لجمع 20 مليلتر تقريبًا من المحلول. بعد ذلك، قم بتفريغ هذه الحصة في الدورق، وكرر العملية مرة أخرى لضمان نقاء الحصة المطلوبة التي سيتم جمعها لاحقًا. سخّن الدورق الذي يحتوي على mPEG تحت الفراغ باستخدام مسدس تسخين حتى ينصهر البوليمر، ثم قم بتطهير الدورق مرة أخرى بغاز Argon.

بعد مرور ساعتين، أغلق صمام التفريغ العالي، واجمع حجم المذيب. أوقف التسخين، وقم بكسر التفريغ من المجمع. ثم حرر غاز Argon داخل الغرفة، كما تم وصفه سابقاً.

تحت ضغط موجب من غاز الأرجون (Argon)، قم بتوصيل أحد طرفي الكانيولا بمخبار مدرج، أو مباشرةً بالدورق الذي يحتوي على mPEG، والذي يجب أن يكون أيضاً تحت ضغط الأرجون، ثم اغمر الطرف الآخر بعناية في الجزء المقطر حديثاً. قم بتوصيل فقاعة إضافية بالدورق، وأغلق تدفق الأرجون، واستخدم فقط ضغط الأرجون الناتج من جهاز التقطير. ولتجنب وقوع أي حوادث ناتجة عن ضغط الأرجون، افتح صنبور التوقف الزجاجي لمدة ثانية إلى ثانيتين، ثم أغلقه مرة أخرى لمواصلة تدفق DMSO حتى يتم النقل بالكامل.

بعد ذلك، وتحت غاز الأرجون، صِل أحد طرفي القنية من المخبار المدرج المجفف، والمغلق بسداد مطاطي، بمحلول مخزون من نaphthalene potassium بتركيز 0.3 مولار. ثم أضف فقاعة إضافية إلى المخبار المدرج، وأغلق تدفق الأرجون إلى المخبار، وبضغط أرجون موجب، انقل 5 مل من نaphthalene potassium بتركيز 0.3 مولار عبر القنية من المحلول المخزون إلى المخبار المدرج. أدخل إبرة أخرى من الموزع إلى المخبار، ثم قم بإزالة الفقاعة الإضافية.

قم بإزالة الكانولا المتصلة بالمحلول المخزون، وأدخلها بسرعة وبحذر في دورق التفاعل، ثم قم بتوصيل فقاعة إضافية. بعد ذلك، وكما تم وصفه سابقاً، أضف القاعدة قطرة بقطرة حتى يصبح المحلول داكناً. وعقب الاختفاء البطيء للون، أضف جزءاً آخر حتى يظهر اللون الداكن مرة أخرى، وكرر هذه العملية حتى يتم النقل كاملاً.

كما تم وصفه سابقاً، يتم نقل الحجم المطلوب من المونومر إلى التفاعل للوصول إلى درجة بلمرة لإيثر جليكول متعدد الفينول تبلغ حوالي 18 إلى 20 وحدة. يُترك التفاعل لمدة 48 ساعة عند 80 °C، تحت جو من Argon مع التقليب المستمر، لضمان تمام عملية البلمرة. يتم إيقاف التفاعل بإضافة قطرات من حمض الهيدروكلوريك بتركيز 1 normal والميثانول، وذلك حتى يلاحظ اختفاء اللون.

استخلص النفتالين من محلول DMSO باستخدام الهكسان. قم بإزالة 70 ملليلتر تقريبًا من DMSO عن طريق التقطير تحت الفراغ. برد محلول المعلق، ثم أضف 15 ملليلتر من THF.

أزل الملح من محلول المعلق عن طريق الطرد المركزي عند 5,000 ×g لمدة عشر دقائق. انقل الراشح، وأضفه قطرة تلو الأخرى إلى 500 milliliters من ثنائي إيثيل الإيثر البارد. اجمع الراسب عن طريق الترشيح أو الطرد المركزي.

بعد تكرار عملية الترسيب مرتين، يتم تجفيف الراسب في درجة حرارة الغرفة تحت غطاء سحب الغازات طوال الليل، ثم تحت التفريغ عند 30 °C لمدة تتراوح من 24 إلى 48 ساعة، للحصول على مردود بنسبة 85%. أصبح البوليمر المشترك الآن جاهزاً للتوصيف، كما هو موضح في البروتوكول النصي. أذب 12 mg من doxorubicin في 1 mL من acetonitrile. أضف 10 µL من triethylamine، واترك المحلول يتم تحريكه في الظلام لمدة ساعتين.

أذِب 45 مليجرام من البوليمر المشترك في واحد مليليتر من THF، مع التقليب للمدة نفسها. أضف محلول البوليمر المشترك إلى محلول الدوكسوروبيسين، واغسل القارورة التي تحتوي على البوليمر المشترك المتبقي بحجم إضافي من THF. بعد ذلك، أضف خليط البوليمر المشترك والدواء قطرة تلو الأخرى إلى قارورة سعة 20 مليليتر تحتوي على 15 مليليتر من محلول ملحي بتركيز 0.9% مع التقليب.

انقل المحلول إلى كيس ديالزة، وأجرِ الديالزة مقابل 500 milliliters من محلول ملحي بتركيز 0.9%saline. انقل ناتج الديالزة إلى أنبوب سعة 15 milliliter وقم بالطرد المركزي عند 5, 000 times g لمدة 15 minutes. بعد ذلك، انقل الطافي إلى نظام ترشيح فائق يحتوي على غشاء ديالزة.

ضع محول التحريك في نظام الترشيح الفائق، وأغلق الغطاء، ثم افتح تدفق النيتروجين. ركز محلول ميسيلات البوليمر المشترك القالب إلى حجم 4 ملليلتر، وأضف 6 ملليلتر من المحلول الملحي الطازج. بعد ذلك، ركز محلول ميسيلات البوليمر المشترك القالب إلى 4 ملليلتر مرة أخرى، واشطف الغرفة بـ 0.5 ملليلتر من المحلول الملحي، ثم أضفه إلى المحلول.

يُحفظ المحلول الناتج في قوارير بنية في درجة حرارة الغرفة وفي مكان مظلم قبل الاستخدام اللاحق. استُخدم بلمرة فتح الحلقة الأنيونية لإيثر فينيل الجليسيرول على بادئ الماكرو mPEG لتحضير البوليمر الإسهامي ثنائي الكتلة الأمفيفيللي عن طريق البروتونية العميقة لمجموعة الهيدروكسيل في mPEG. وذلك باستخدام نaphthalene potassium كأنيون جذري، يليه بلمرة مونومر إيثر فينيل الجليسيرول.

أكد توصيف البوليمر المشترك الكتلوي بواسطة كروماتوغرافيا تخلخل الهلام وتحليل مطيافية الرنين المغناطيسي النووي للبروتون وجود توزيع ضيق للوزن الجزيئي مع درجة بلمرة لإيثر الفينيل غليسيرول تبلغ 15 وحدة. وفي الوسط المائي، يتجمع البوليمر المشترك الكتلوي الأمفيفيلي لتكوين ميسيلات تتكون من لب كاره للماء محاط بغلاف محب للماء. وأكد المجهر الإلكتروني النافذ وجود شكل مورفولوجي كروي، بينما أشار تشتت الضوء الديناميكي إلى قطر هيدروديناميكي يبلغ 25 nano meters.

تم تغليف Doxorubicin بنجاح داخل ميسيلات البوليمر المشترك الكتلوي. وبالمقارنة مع الدواء المبرتن الحر في المحلول، أكد الإخماد الذاتي لـ doxorubicin، الذي رُصد بواسطة مطيافية الفلورة، دمج الدواء في الميسيلات البوليمرية، بسعة تحميل للدواء تصل إلى 14%. وقد أظهر ملف إطلاق doxorubicin من ميسيلات البوليمر المشترك الكتلوي استقراراً جيداً لهذه الصيغة عند pH متعادل، وإطلاقاً مستداماً للدواء على مدار أربعة أيام تحت ظروف ذات صلة فسيولوجياً.

بمجرد إتقان هذه التقنية، يمكنها مساعدة المتدربين في العلوم الصيدلانية على تحضير تخليق البوليمرات المشتركة ثنائية الكتلة لاستخدامها في إيصال الأدوية. ويمكن تطبيق هذا الإجراء الموصوف هنا لتخليق مجموعة واسعة من البوليمرات المشتركة باستخدام PEG كبادئ. وقد تم التركيز هنا على ضمان ممارسات مختبرية جيدة، توفر ظروفاً خالية من الماء، وتؤدي إلى الحصول على مواد عالية الجودة.

بعد مشاهدة هذا الفيديو، يجب أن أكتسب فهماً جيداً لكيفية العمل في ظروف لامائية، كما يجب أن أكون قادراً على تطبيق هذه الخطوات لتخليق البوليستر PEG أو مواد البوليستر PEG. عند القيام بأي من الأبحاث الموصوفة، من الضروري تذكر أنك تعمل تحت ظروف مضبوطة، مع مذيبات عضوية قد تكون خطرة وعوامل أخرى. علاوة على ذلك، فإن جميع الأدوية سامة، ويجب التعامل معها باستخدام الاحتياطات اللازمة.

مثل ارتداء القفازات، ومعطف المختبر، وأحذية مغلقة الأصابع، بالإضافة إلى ارتداء الكمامة عند وزن الأدوية.