TEMPO-nanocellulóz/Ca 2+ hidrogélek: ibuprofen gyógyszer diffúzió és in vitro citokompatibilitás

Fiorati Andrea

2 INSTM, Országos Anyagtudományi és Technológiai Konzorcium, Politecnico di Milano helyi egység, 20133 Milano, Olaszország

Nicola Contessi Negrini

2 INSTM, Országos Anyagtudományi és Technológiai Konzorcium, Politecnico di Milano helyi egység, 20133 Milano, Olaszország

Elena Baschenis

Lina Altomare

2 INSTM, Országos Anyagtudományi és Technológiai Konzorcium, Politecnico di Milano helyi egység, 20133 Milano, Olaszország

Silvia Faré

2 INSTM, Országos Anyagtudományi és Technológiai Konzorcium, Politecnico di Milano helyi egység, 20133 Milano, Olaszország

Alberto Giacometti Schieroni

3 Istituto di Scienze e Tecnologie Chimiche (SCITEC-CNR), Via A. Corti 12, 20133 Milano, Olaszország; ti.rnc.camsi@ittemocaig (A.G.S.); ti.rnc.camsi@inavoip (D.P.); ti.orebil@ihcidnemr (R.M.)

Daniele Piovani

3 Istituto di Scienze e Tecnologie Chimiche (SCITEC-CNR), Via A. Corti 12, 20133 Milano, Olaszország; ti.rnc.camsi@ittemocaig (A.G.S.); ti.rnc.camsi@inavoip (D.P.); ti.orebil@ihcidnemr (R.M.)

Raniero Mendichi

3 Istituto di Scienze e Tecnologie Chimiche (SCITEC-CNR), Via A. Corti 12, 20133 Milano, Olaszország; ti.rnc.camsi@ittemocaig (A.G.S.); ti.rnc.camsi@inavoip (D.P.); ti.orebil@ihcidnemr (R.M.)

Monica Ferro

Franca Castiglione

Andrea Mele

3 Istituto di Scienze e Tecnologie Chimiche (SCITEC-CNR), Via A. Corti 12, 20133 Milano, Olaszország; ti.rnc.camsi@ittemocaig (A.G.S.); ti.rnc.camsi@inavoip (D.P.); ti.orebil@ihcidnemr (R.M.)

Carlo Punta

2 INSTM, Országos Anyagtudományi és Technológiai Konzorcium, Politecnico di Milano helyi egység, 20133 Milano, Olaszország

Lucio Melone

2 INSTM, Országos Anyagtudományi és Technológiai Konzorcium, Politecnico di Milano helyi egység, 20133 Milano, Olaszország

Társított adatok

Absztrakt

Stabil, hangolható reológiai tulajdonságokkal rendelkező hidrogéleket állítunk elő Ca2+ -ionok hozzáadásával a 2,2,6,6-tetrametil-piperidin-1-oxil (TEMPO) -oxidált és ultrahanggal kezelt cellulóz nanoszálak (TOUS-CNF) vizes diszperzióihoz. A gélesedés a polivalens kationok és a TOUS-CNF-ekre bevezetett karbonsav egységek közötti kölcsönhatás révén következett be az oxidációs folyamat során. Mind a dinamikus viszkozitásértékek, mind az álplasztikus reológiai viselkedés a Ca 2+ koncentráció növelésével nőtt, megerősítve a kétértékű kation térhálósító hatását. A hidrogélek megfelelő szabályozott felszabadulású rendszereknek bizonyultak egy gyógyszermodell (ibuprofen, IB) diffúziós együtthatójának nagyfelbontású mágikus szög-fonó (HR-MAS) magmágneses rezonancia (NMR) spektroszkópiával történő mérésével. Az IB-t szabad molekulaként és β-ciklodextrinnel (IB/β-CD) 1: 1 arányban előre kialakított komplexként használták, ez utóbbi esetben alacsonyabb diffúziós együtthatót mutatva. Végül a TOUS-CNFs/Ca 2+ hidrogélek citokompatibilitását in vitro közvetett és közvetlen vizsgálatokkal igazolták L929 egér fibroblaszt sejtvonalon, 7 nap múlva az életképes sejtek százalékos arányának elérése 70% fölött.

1. Bemutatkozás

Az orvosbiológiai célú hidrogélek előállításához használt lehetséges természetes eredetű polimerek közül a cellulóz nanoszálak (CNF) kiemelkedő alternatívaként jelentek meg, köszönhetően a cellulóz magas rendelkezésre állásának, alacsony költségének és jó biokompatibilitásának [16,17,18,19, 20]. A CNF-ek előállítására alkalmas módszer a cellulóz elsődleges hidroxiljainak megfelelő karboxilcsoportokká történő regioszelektív oxidációján alapszik, amelyet 2,2,6,6-tetrametil-piperidin-1-oxil (TEMPO) katalizál NaBr/NaClO jelenlétében. oxidáló rendszer. A nanoméretű szálak vizes diszperzióinak megszerzését megkönnyíti egy ultrahangos kezelés [20,21,22,23]. A TEMPO oxidált és ultrahanggal kezelt cellulóz nanoszálakról (TOUS-CNF) sokoldalú építőelemként számoltak be nanoszerkezetű anyagok tervezésénél, sokféle felhasználási lehetőséggel [24,25,26,27,28,29,30,31, 32].

Sőt, arról már beszámoltunk, hogy a TOUS-CNF-ek vizes diszperziói érdekes reológiai tulajdonságokkal bírnak, az alacsony viszkozitású oldatoktól kezdve a nagyon viszkózus gélekig a rostkoncentráció függvényében [33,34]. Az elektrolitok (pl. Al 3+, Fe 3+, Zn 2+, Cu 2+, Ca 2+) további hozzáadása a TOUS-CNF diszperzióihoz kiszűri a felületes töltéseket, amelyek a lánc mobilitásának csökkenéséhez vezetnek, és ennek következtében a fibrillák közötti keresztkötésre [34]. Ilyen körülmények között a gélesedés gyorsan megtörténik, és a kapott gélek mechanikai és reológiai tulajdonságai a kation jellegének és koncentrációjának változtatásával módosíthatók [35,36]. Az ilyen hidrogélek felhasználhatók a biomedicinában az aktív hatóanyagok szabályozott felszabadulására [37], a fibroblasztadhézió fokozására [35,36], valamint az egér fibroblaszt sejtjeinek növekedését támogató makropórusos hidrogél állványok előállítására [38,39,40]. . Ebben a tekintetben a TOUS-CNF-ek különösen vonzóak a biokészítés területén. Valójában számos mű leírja más polimerekkel (pl. Algináttal [12,41], zselatinnal [42], pektinnel [43]) kevert felhasználásukat a (bio) tinták nyomtathatóságának javítása és a nyomtatott alak hűségének javítása érdekében. állványok.

2,2,6,6-tetrametil-piperidin-1-oxil-oxidált és ultrahanggal kezelt cellulóz nanoszálak (TOUS-CNF) -Ca 2+ hidrogélek gyártási sémája.