π-π İstifleme etkileşimlerle Stabilize blok kopolimer miselleri hazırlanması için bir amfifilik kopolimerin anyonik polimerizasyonu

Bu çalışmanın genel amacı, halka açılıma dayalı anyonik polimerizasyon yoluyla blok kopolimer materyallerin sentezi için gereken kritik adımları göstermek ve hidrofobik bir ilacın blok kopolimer miseller formülasyonu için gerekli çalışma akışını ortaya koymaktır. Bu protokol, anyonik polimerizasyonla blok kopolimer sentezi için gerekli adım ve prosedürlerin doğru şekilde uygulanmasını göstermektedir. Halka açılıma dayalı anyonik polimerizasyonun en büyük avantajı, materyallerin yüksek verimle ve düşük polidispersite ile sentezlenebilmesidir.

Sürecin ölçeklenebilirliğinin yanı sıra; polimerik ilaç iletimi için heyecan verici bir dönemdir. Birçok ilaç, şu anda geç evre preklinik veya klinik geliştirme aşamasında olan formülasyonlara ve blok kopolimer misellere dayanmaktadır.

Reaktifleri ve transfer malzemelerini metin protokolünde açıklandığı şekilde hazırlayın. 5,000 moleküler ağırlığa sahip metoksipolietilen glikolü tartın. mPEG'i, içinde manyetik karıştırıcı bulunan kurutulmuş bir balona ekleyin ve yıkama adaptörünün üst kısmını bir septum ile mühürleyin.

Balonu manifolda bağlayın ve Argon ile iki ila üç dakika boyunca temizleyin. Balonu vakumlamak için vanayı vakum konumuna getirin. Balonu manuel olarak döndürün ve mPEG eriyene kadar bir saç kurutma makinesi veya ısı tabancası ile reaksiyon kabını homojen bir şekilde kurutun.

Bir dakika sonra, balonun soğumasını sağlamak için manifold üzerindeki valfi Argon konumuna doğru birkaç kez hızlıca hareket ettirerek vakumu kesin. Polimerik makrobaşlatıcıyı yaklaşık iki saat boyunca vakum altında, ardından reaksiyon başlayana kadar Argon altında tutun. Sonrasında, daha önce fırında kurutulmuş iki adet yüksek vakum distilasyon düzeneğini çeker ocak altında kurun.

Düzeneklerden biri DMSO distilasyonu, diğeri ise monomer olan fenil gliserol eterin distilasyonu içindir. Ayrı balonları iki düzeneğe bağlayın ve her birini yarım küre şeklinde bir ısıtıcı mantoya veya yağ banyosuna yerleştirin. Soğuk suyu her bir düzeneğin üst kısmına ve manifolda bağlayın.

Her bir düzeneğin sabitlendiğinden ve iyi mühürlendiğinden emin olun. Valf aracılığıyla vakumu devreye alın. Bir sıcaklık kontrol cihazı ile ısıtmayı ayarlayın ve çözeltileri karıştırmaya başlayın.

DMSO'nun iki saatlik sirkülasyon distilasyonundan sonra, yaklaşık 20 mililitre çözelti toplamak için yüksek vakum vanasını kapatın. Ardından, fraksiyonu balona boşaltın ve daha sonra toplanacak olan istenen fraksiyonun saflığını sağlamak için işlemi bir kez daha tekrarlayın. mPEG içeren balonu, polimer eriyene kadar ısı tabancasıyla vakum altında ısıtın ve ardından tekrar Argon ile doldurun.

İki saat sonra, yüksek vakum valfini kapatın ve solvent hacmini toplayın. Isıtmayı durdurun ve manifolddaki vakumu kesin. Daha önce açıklandığı gibi, hazneye Argon salın.

Argon pozitif basıncı altında, kanülün bir ucunu dereceli silindire veya yine Argon altında mPEG içeren balona doğrudan bağlayın ve diğer ucunu dikkatlice taze damıtılmış fraksiyonun içine daldırın. Balona ek bir gaz yıkama şişesi (bubbler) bağlayın, Argon akışını kapatın ve yalnızca damıtma düzeneğinden gelen Argon basıncını kullanın. Argon basıncının neden olabileceği kazaları önlemek için cam musluğu bir ila iki saniyeliğine açın ve transfer tamamen tamamlanana kadar DMSO akışını sürdürmek için tekrar kapatın.

Ardından, Argon altında, septumla sızdırmaz hale getirilmiş kuru dereceli silindirin bir ucundaki kanülü 0.3 molar naftalin potasyum stok çözeltisine bağlayın. Daha sonra, dereceli silindire ek bir gaz yıkama şişesi ekleyin, silindire giden Argon akışını kapatın ve pozitif Argon basıncı altında, stok çözeltiden dereceli silindire kanülasyon yoluyla beş mililitre 0.3 molar naftalin potasyum aktarın. Manifolddan silindire başka bir iğne yerleştirin ve ek gaz yıkama şişesini çıkarın.

Stok çözeltiye bağlı kanülü dikkatlice çıkarın, hızla reaksiyon balonuna yerleştirin ve ek bir gaz yıkama şişesi bağlayın. Ardından, daha önce açıklandığı gibi, çözelti koyu bir renk alana kadar bazı damla damla ekleyin. Rengin yavaşça kaybolmasının ardından, koyu renk tekrar görünene kadar bir porsiyon daha ekleyin ve tam transfer gerçekleşene kadar bu işlemi tekrarlayın.

Önceden açıklandığı üzere, polifenol glikol eterin polimerizasyon derecesini yaklaşık 18 ila 20 birime ulaştırmak için istenen hacimdeki monomeri reaksiyona aktarın. Tam polimerizasyonu sağlamak için reaksiyonu Argon atmosferi altında, sürekli karıştırarak 80 degrees celsius sıcaklıkta 48 saat boyunca bırakın. Renk kaybı gözlemlendiğinde, bir normal hidroklorik asit ve metanol damlatarak reaksiyonu durdurun.

Naftalini, DMSO çözeltisinden heksan ile ekstrakte edin. DMSO'nun yaklaşık 70 mililitresini vakum altında distilasyonla uzaklaştırın. Slurry çözeltisini soğutun ve 15 mililitre THF ekleyin.

Süspansiyon çözeltisindeki tuzu, 5.000 ×g'de on dakika santrifüj ederek uzaklaştırın. Süpernatantı aktarın ve soğuk dietil eterin 500 mililitresine damla damla ekleyin. Çökeleği filtrasyon veya santrifüj yoluyla toplayın.

Çöktürme işlemini iki kez tekrarladıktan sonra, çökeltiyi çeker ocak altında oda sıcaklığında gece boyunca ve ardından 30 °C'de vakum altında 24 ila 48 saat boyunca kurutun; bu işlemle %85 verim elde edilir. Kopolimer, metin protokolünde açıklandığı şekilde karakterizasyon için hazırdır. 12 mg doksorubisini 1 mL asetonitrilde çözün. 10 µL trietilamin ekleyin ve çözeltiyi karanlıkta iki saat boyunca karıştırın.

45 miligram kopolimeri bir mililitre THF içinde çözün ve aynı süre boyunca karıştırın. Kopolimer çözeltisini doksorubisin çözeltisine ekleyin ve kalıntı kopolimer içeren flakonu ek bir hacim THF ile durulayın. Ardından, kopolimer-ilaç karışımını, 15 mililitre %0,9'luk serum fizyolojik içeren 20 mililitrelik bir flakona karıştırma işlemi eşliğinde damla damla ekleyin.

Çözeltiyi bir diyaliz torbasına aktarın ve 500 mililitre %0,9'luk salin karşısında diyaliz edin. Diyalizatı 15 mililitrelik bir tüpe aktarın ve 15 dakika boyunca 5.000 ×g hızında santrifüjleyin. Ardından, süpernatanı diyaliz membranı içeren bir ultrafiltrasyon sistemine aktarın.

Karıştırma adaptörünü ultrafiltrasyon sistemine yerleştirin, kapağı kapatın ve azot akışını açın. Blok kopolimer misel çözeltisini dört mililitre hacme kadar konsantre edin ve altı mililitre taze salin ekleyin. Ardından, blok kopolimer misel çözeltisini tekrar 4 ml'ye konsantre edin, hazneyi 0,5 mililitre salin ile durulayın ve bunu çözeltiye ekleyin.

Elde edilen çözeltiyi, daha sonra kullanmak üzere oda sıcaklığında, karanlıkta ve kahverengi şişelerde saklayın. mPEG makrobaşlatıcı üzerinde fenil gliserol eterin halka açılma anyonik polimerizasyonu, mPEG'in hidroksil grubunun derin protonasyonu ile amfifilik diblok kopolimeri hazırlamak için kullanılmıştır. Radikal anyon olarak naftalen potasyum kullanılmış ve ardından fenil gliserol eter monomerinin polimerizasyonu gerçekleştirilmiştir.

Blok kopolimerin jel permeasyon kromatografisi ve proton NMR spektroskopisi analizi ile karakterizasyonu, fenil gliserol eterin 15 birimlik bir polimerizasyon derecesine ve dar bir moleküler ağırlık dağılımına sahip olduğunu doğrulamıştır. Sulu ortamlarda, amfifilik blok kopolimerler, hidrofilik bir kabukla çevrili hidrofobik bir çekirdekten oluşan miseller oluşturacak şekilde bir araya gelirler. Geçirimli elektron mikroskobu küresel bir morfolojiyi doğrulamış ve dinamik ışık saçılması 25 nano metre'lik bir hidrodinamik çap olduğunu göstermiştir.

Doksorubisin, blok kopolimer miseller içerisine başarıyla enkapsüle edilmiştir. Çözeltideki serbest protonlanmış ilaçla karşılaştırıldığında, floresans spektroskopisi ile gözlemlenen doksorubisin kendi kendine sönümlenmesi, ilacın polimerik misellere dahil olduğunu ve ilaç yükleme kapasitesinin %14'e kadar çıktığını doğrulamıştır. Doksorubisinin blok kopolimer misellerden salınım profili, bu formülasyonun nötr pH'da iyi bir stabiliteye sahip olduğunu ve fizyolojik olarak ilgili koşullar altında ilacın dört gün boyunca sürdürülebilir salınım sergilediğini göstermiştir.

Bu teknik uzmanlık seviyesinde öğrenildiğinde, eczacılık bilimleri alanındaki eğitim alan kişilerin ilaç iletiminde kullanılmak üzere sentez diblok kopolimerler hazırlamalarına yardımcı olabilir. Burada açıklanan prosedür, başlatıcı olarak PEG kullanılarak geniş bir kopolimer yelpazesinin sentezi için uygulanabilir. Burada, susuz koşullar sağlayan ve yüksek kaliteli materyallerle sonuçlanan iyi laboratuvar uygulamalarının güvence altına alınmasına vurgu yapılmıştır.

Bu videoyu izledikten sonra, susuz koşullar altında nasıl çalışılacağı konusunda iyi bir anlayışa sahip olmalı ve bu adımları PEG polyester veya PEG polyester materyallerin sentezi için uygulayabilmeliyim. Açıklanan araştırmaların herhangi birini yürütürken, potansiyel tehlikeli organik çözücüler ve diğer ajanlar ile kontrollü koşullar altında çalıştığınızı hatırlamanız esastır. Ayrıca, tüm ilaçlar toksiktir ve gerekli önlemler alınarak taşınmalıdır.

Eldiven, laboratuvar önlüğü ve kapalı uçlu ayakkabı giymek ve ilaçları tartmak istediğinizde maske takmak gibi.