新規アルカリリグニンマイクロ/サブミクロン粒子のグリーン合成、特性評価、カプセル化、および放出電位の測定
Summary
生体適合性のあるリグニンマイクロおよびサブミクロン粒子の合成と特性評価の新しい簡単な方法について説明します。これらの製剤は、ヘテロポリマーを利用するための容易なアプローチを提供するだけでなく、生物医学、製薬技術、および食品産業への適用性が期待できる多機能キャリアマトリックスの合理的な設計の代替手段を提供します。
Abstract
ヒト、獣医学、製薬、および食品技術におけるバイオポリマーマイクロ/ナノテクノロジーの適用可能性は、効果的なキャリアシステムとしてのバイオポリマーベースの粒子の大きな可能性により急速に成長しています。革新的なマイクロ/サブミクロン製剤の設計のための基本的なヘテロポリマーバイオマトリックスとしてリグニンを使用することで、生体適合性の向上を達成でき、さまざまな活性官能基を提供し、さまざまな用途向けに製剤の物理化学的特性と生物活性をカスタマイズする機会を提供します。本研究の目的は、マイクロミクロンおよびサブミクロンサイズのリグニン粒子を合成するためのシンプルで環境に優しい方法論を開発することでした。それらの物理化学的、スペクトル的、および構造的特性を評価すること。また、生物学的に活性な分子をカプセル化する能力と、シミュレートされた胃腸培地でのバイオフラボノイドの in vitro 放出の可能性を調べること。提示された方法論は、安価で環境に優しい溶媒を適用します。簡単な、わかりやすい、迅速で感度の高いプロセスで、わずかな機器、無毒の物質、およびそれらの特性評価、難水溶性の生理活性化合物であるモリンとケルセチンに対するカプセル化能力の決定、リグニンマトリックスの in vitro 放出の可能性など、簡単な方法が必要です。
Introduction
今日では、セルロース、キトサン、コラーゲン、デキストラン、ゼラチン、リグニンなどの生体高分子が、カスタマイズ可能なサイズ、物理化学的特性、および生体機能性を備えたマイクロ/サブミクロン担体を設計するための前駆体として、組織工学、3Dバイオプリンティング、in vitroでの適用性により、生物医学、製薬、および食品技術業界で増加しています疾患モデリングプラットフォーム、包装産業、エマルジョン調製、栄養素送達など1,2,3.
新しい研究は、食品包装材料5、エネルギー貯蔵6、化粧品7、疎水性分子の送達のための熱/光安定剤、強化材料、および薬物担体マトリックス8、UVバリアの改善9に使用される有利な媒体として、リグニンベースのハイドロゲルおよびマイクロおよびナノ製剤4の側面を強調しています、ナノ複合材料の強化剤として、および最近のいくつかの安全性の問題による無機ナノ粒子の代替として10,11,12。この傾向の背後にある理由は、天然ヘテロ生体高分子の生体適合性、生分解性、および非毒性、ならびにリグニン-抗酸化能およびラジカル捕捉活性、抗増殖活性、および抗菌活性の証明された生物活性である13,14,15,16,17。
科学文献では、テトラヒドロフラン(THF)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、N、N-ジメチルホルムアミド(DMF)、アセトンなどの高価で有害な溶媒の適用、および多くの機器と有毒物質を使用する複雑で間接的で退屈なプロセスを含む、リグニンベースのマイクロ/ナノスケール製剤の特性評価のためのさまざまな方法(自己組織化、抗溶媒沈殿、酸沈殿、溶媒シフト)18、およびリグニンベースのマイクロ/ナノスケール製剤の特性評価が報告されています12、19,20。
後者の欠点を克服するために、以下のプロトコルは、安価でグリーンな溶媒を使用してリグニンベースのマイクロ/サブミクロン粒子を合成するための新しい方法論を提示します。簡単な、わかりやすく、迅速で、敏感なプロセスで、わずかな機器、無毒の物質、およびそれらの特性評価と、難水溶性の生理活性化合物に対するカプセル化能力とリグニンマトリックスの in vitro 放出電位の決定のための簡単な方法が必要です。提示されたラボスケールの製造方法は、生物医科学や食品技術のさまざまな分野で応用できる簡単な特性評価手順と環境に優しい化学物質を利用して、調整可能なサイズ、高いカプセル化能力、および持続可能な in vitro 放出挙動を備えた機能性リグニン担体の製造に有利です。リグニン粒子にカプセル化された標的分子として、モリンを微粒子に、ケルセチンをサブミクロン粒子に、2つのフラボノイドを適用しました。両方のフラボノイドの構造の違い B-芳香族環の2番目の-OH基の位置だけです:-OH基はモリンの2’位とケルセチンの3’位にあるため、両方の有機化合物は位置異性体です。後者の事実は、カプセル化および/または放出の過程における両方の生理活性天然化合物の同様の挙動を推定する。
Protocol
Representative Results
Discussion
生体高分子に基づく薬物担体製剤の設計のための現代の合成方法論の主な重要な問題の中には、有害な有機試薬 – テトラヒドロフラン、アセトン、メタノール、さらには高濃度のDMSOなどの揮発性および可燃性溶媒 – の適用であり、毒性作用の発現の可能性により、生物医学、製薬産業、および食品技術への適用が制限される20。21、<sup class…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この研究は、契約番号 KΠ-06 H59/3 に基づくブルガリア科学基金と、トラキア大学の科学プロジェクト No. 07/2023 FVM の支援を受けました。
Materials
| automatic-cell counter | EVE, NanoEnTek | ||
| Citric acid | Sigma | 251275 | ACS reagent, ≥99.5% |
| digital water bath | Memmert | ||
| Eppendorf tubes, 1.5-2 mL | |||
| Ethanol | Sigma | 34852-M | absolute, suitable for HPLC, ≥99.8% |
| Folin–Ciocalteu’s phenol reagent | Sigma | F9252 | |
| freeze dryer | Biobase | ||
| gallic acid | Sigma- | BCBW7577 | monohydrate |
| HCl | Sigma | 258148 | ACS reagent, 37% |
| HNO3 | Sigma | 438073 | ACS reagent, 70% |
| lignin, alkali | Sigma | 370959 | |
| morin | Sigma | PHL82601 | |
| NaCl | Sigma | S9888 | ACS reagent, ≥99.0% |
| Na2CO3 | Sigma | 223530 | powder, ≥99.5%, ACS reagent |
| NaOH | Sigma | 655104 | reagent grade, 97%, powder |
| orbital shaker | IKA | KS 130 basic | |
| pH-meter | Consort | ||
| phosphate-buffered saline (PBS) | Sigma | RNBH7571 | |
| Quercetin hydrate | Sigma | STBG3815V | |
| statistical software for Excel | Microsoft Corporation | XLSTAT Version 2022.4.5. | |
| Tween 80 | Sigma | P8074 | BioXtra, viscous liquid |
| ultracentrifuge | Hermle | Z 326 K | |
| Ultrapure water system | Adrona | INTEGRITY+ | |
| ultrasound homogenizer | Bandelin Sonopuls | HD 2070 | |
| UV/Vis spectrophotometer | Hach-Lange | DR 5000 |
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