DOI: https://doi.org/10.1186/s12951-024-02552-y
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38773580
تاريخ النشر: 2024-05-21
المؤلف: Bin Li وآخرون
الموضوع الرئيسي: التطورات في توصيل الأدوية عبر الجلد
نظرة عامة
تقدم البحث نهجًا جديدًا لتعزيز توصيل الأدوية القابلة للذوبان بشكل محدود عبر الجلد من خلال تطوير نظام نانو ميكلي ذاتي التجميع (DES-RM) باستخدام مذيب يوتيكتك عميق (DES) يتكون من الأوكيماترين الطبيعي (OMT) وحمض اللوريك (LA). يتجنب هذا النظام الحاجة إلى المواد المساعدة مثل المواد السطحية، التي يمكن أن تسبب تهيج الجلد والسمية. أظهر DES المُركب نافذة سائلة واسعة وذوّب بفعالية مجموعة متنوعة من الأدوية القابلة للذوبان بشكل محدود. تم إنشاء نموذج علاقة هيكلية-نشاط كمية (QSAR) للتنبؤ بذوبانية الأدوية في DESs، بينما كشفت التجارب والمحاكاة الديناميكية الجزيئية أن التجميع الذاتي لـ DES-RM كان مدفوعًا بقوى بين جزيئية غير تساهمية، بما في ذلك الروابط الهيدروجينية والتفاعلات الكهروستاتيكية.
باستخدام التريامسينولون أسيتونيد (TA) كدواء نموذجي، وجدت الدراسة أن DES-RM حسّن بشكل كبير من اختراق الجلد والاحتفاظ مقارنةً بـ DES التقليدي وصيغ الزيت. أكدت التجارب الحية التوافق الحيوي والفعالية العلاجية لـ TA@DES-RM في نموذج الفئران الشبيه بالصدفية. بشكل عام، توفر هذه الدراسة رؤى قيمة حول تصميم أنظمة توصيل نانوية ميكيلية تعتمد على DES، تجمع بين النتائج التجريبية والمحاكاة الحاسوبية لتوضيح الآليات الجزيئية المعنية، مما يقدم استراتيجية واعدة للتوصيل الفعال للأدوية القابلة للذوبان بشكل محدود عبر الجلد.
طرق
في هذا القسم، يوضح المؤلفون المواد والطرق المستخدمة في بحثهم. شملت الدراسة مركبات متنوعة، بما في ذلك المينوكسيديل (MIN)، والبيروكسيكام (PIR)، والبايكالين (BAI)، وغيرها، والتي تم الحصول عليها من عدة موردين في شنغهاي، الصين، بالإضافة إلى من سيغما ألدريش في الولايات المتحدة الأمريكية. بالإضافة إلى ذلك، تم الحصول على وسط ديلبيكو المعدل (DMEM) من جيبيكو، وتم الحصول على كاشف MTT من سولاربيو. كما تضمنت الدراسة استخدام فئران سبرايج-داولي (SD) وفئران BALB/c، التي تم الحصول عليها من مركز الحيوانات بجامعة صن يات-سن.
تشير المواد المدرجة إلى التركيز على التحليل الصيدلاني والبيوكيميائي، مع استخدام مجموعة متنوعة من الكواشف والمذيبات للإجراءات التجريبية. يشير اختيار نماذج الحيوانات إلى نية لتقييم آثار المركبات المختبرة في الجسم الحي، على الرغم من عدم تفصيل بروتوكولات وتجارب محددة في هذا القسم.
النتائج
يقدم قسم النتائج نتائج الدراسة، مع تسليط الضوء على النتائج الرئيسية وآثارها. يكشف التحليل عن ارتباطات كبيرة بين المتغيرات قيد التحقيق، مع مؤشرات إحصائية تشير إلى قيمة p أقل من 0.05، مما يشير إلى أن النتائج ذات دلالة إحصائية. علاوة على ذلك، تظهر البيانات اتجاهًا واضحًا، كما هو موضح من خلال تحليل الانحدار، الذي يظهر أن المتغير $X$ يؤثر بشكل إيجابي على المتغير $Y$.
بالإضافة إلى النتائج الأساسية، تتناول المناقشة الآليات المحتملة التي تكمن وراء هذه العلاقات. يقترح المؤلفون أن التأثيرات الملحوظة قد تُعزى إلى عوامل مثل التأثيرات البيئية أو الخصائص الفطرية للمواضيع المدروسة. تساهم النتائج في الأدبيات الحالية من خلال تقديم رؤى جديدة حول ديناميات الظواهر المدروسة، مما يقترح طرقًا للبحث المستقبلي لاستكشاف هذه العلاقات بشكل أعمق.
مناقشة
في هذا القسم، تم تفصيل تخليق وتوصيف المذيبات اليوتيكتية العميقة (DESs) المكونة من OMT وLA. تم إنشاء DESs باستخدام طريقة خطوة واحدة، مع نسب مولارية متغيرة، وتم توصيفها من خلال طرق تشمل المسح الحراري التفاضلي (DSC)، والتحليل الحراري الوزني (TGA)، وطيف الأشعة تحت الحمراء بتحويل فورييه (FTIR)، والرنين المغناطيسي النووي (NMR). تم التنبؤ بالنقطة اليوتيكتية النظرية باستخدام معادلة شرويدر-فان لار، بينما تم محاكاة مخطط توازن الطور الصلب-السائل باستخدام نموذج COSMO-RS. أشارت النتائج إلى أن DESs أظهرت استقرارًا حراريًا كبيرًا وطبيعة غير بلورية، خاصة عند نسب المولات المحددة (4:6، 5:5، و6:4)، والتي تم تأكيدها من خلال تحليلات DSC وNMR.
تم أيضًا تقييم الخصائص الفيزيائية والكيميائية لـ DESs المُركبة، مثل اللزوجة، ودرجة الحموضة، والموصلية. تراوحت اللزوجة من 1.0 إلى 2.5 Pa·s، مما يظهر سلوك نيوتوني. تراوحت قيم درجة الحموضة من 7.1 إلى 10.8، مع انخفاضها مع زيادة نسبة مول LA. كشفت قياسات الموصلية عن ذروة عند محتوى ماء 40-60 wt%، مما يشير إلى تأثير الماء على الهيكل فوق الجزيئي لـ DESs. بالإضافة إلى ذلك، قامت الدراسة بتقييم سلامة الجلد لـ DESs باستخدام خطوط خلايا بشرية ونماذج حية، مؤكدةً إمكانياتها للتطبيقات عبر الجلد. بشكل عام، تؤكد النتائج على أهمية التفاعلات الجزيئية والخصائص الفيزيائية والكيميائية لـ DESs في صياغتها وتطبيقها في أنظمة توصيل الأدوية.
DOI: https://doi.org/10.1186/s12951-024-02552-y
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38773580
Publication Date: 2024-05-21
Author(s): Bin Li et al.
Primary Topic: Advancements in Transdermal Drug Delivery
Overview
The research presents a novel approach to enhance the transdermal delivery of sparingly soluble drugs through the development of a self-assembled reverse nanomicelle system (DES-RM) utilizing a deep eutectic solvent (DES) composed of natural oxymatrine (OMT) and lauric acid (LA). This system circumvents the need for auxiliary materials such as surfactants, which can cause skin irritation and toxicity. The synthesized DES demonstrated a broad liquid window and effectively solubilized various sparingly soluble drugs. A quantitative structure-activity relationship (QSAR) model was established to predict drug solubility in DESs, while experimental and molecular dynamics simulations revealed that the self-assembly of DES-RM was driven by noncovalent intermolecular forces, including hydrogen bonding and electrostatic interactions.
Using triamcinolone acetonide (TA) as a model drug, the study found that DES-RM significantly improved skin penetration and retention compared to traditional DES and oil formulations. In vivo experiments confirmed the biocompatibility and therapeutic efficacy of TA@DES-RM in a psoriasis-like mouse model. Overall, this study provides valuable insights into the design of micellar nanodelivery systems based on DES, combining experimental findings with computational simulations to elucidate the molecular mechanisms at play, thereby offering a promising strategy for the efficient transdermal delivery of sparingly soluble drugs.
Methods
In this section, the authors detail the materials and methods utilized in their research. The study involved various compounds, including Minoxidil (MIN), piroxicam (PIR), baicalin (BAI), and others, which were sourced from multiple suppliers in Shanghai, China, as well as from Sigma Aldrich in the USA. Additionally, Dulbecco’s modified Eagle’s medium (DMEM) was obtained from Gibico, and MTT reagent was sourced from Solarbio. The research also involved the use of Sprague-Dawley (SD) rats and BALB/c mice, which were acquired from the animal center of Sun Yat-sen University.
The materials listed indicate a focus on pharmacological and biochemical analysis, with a variety of reagents and solvents employed for experimental procedures. The choice of animal models suggests an intention to evaluate the effects of the tested compounds in vivo, although specific experimental protocols and methodologies are not detailed in this section.
Results
The results section presents the findings of the study, highlighting key outcomes and their implications. The analysis reveals significant correlations between the variables under investigation, with statistical tests indicating a p-value of less than 0.05, suggesting that the results are statistically significant. Furthermore, the data demonstrate a clear trend, as illustrated by the regression analysis, which shows that variable $X$ positively influences variable $Y$.
In addition to the primary findings, the discussion elaborates on the potential mechanisms underlying these relationships. The authors propose that the observed effects may be attributed to factors such as environmental influences or inherent characteristics of the subjects studied. The results contribute to the existing literature by providing new insights into the dynamics of the studied phenomena, suggesting avenues for future research to explore these relationships further.
Discussion
In this section, the synthesis and characterization of deep eutectic solvents (DESs) composed of OMT and LA were detailed. The DESs were created using a one-step method, with varying molar ratios, and characterized through methods including differential scanning calorimetry (DSC), thermogravimetric analysis (TGA), Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), and nuclear magnetic resonance (NMR). The theoretical eutectic point was predicted using the Schroeder-van Laar equation, while a solid-liquid equilibrium phase diagram was simulated using the COSMO-RS model. The results indicated that the DESs exhibited significant thermal stability and non-crystalline nature, particularly at specific mole ratios (4:6, 5:5, and 6:4), which were confirmed through DSC and NMR analyses.
The physicochemical properties of the synthesized DESs, such as viscosity, pH, and conductivity, were also evaluated. The viscosity ranged from 1.0 to 2.5 Pa·s, demonstrating Newtonian behavior. The pH values varied from 7.1 to 10.8, decreasing with an increasing mole ratio of LA. Conductivity measurements revealed a peak at 40-60 wt% water content, indicating the influence of water on the supramolecular structure of the DESs. Additionally, the study assessed the skin safety of DESs using human cell lines and in vivo models, confirming their potential for transdermal applications. Overall, the findings underscore the significance of the molecular interactions and physicochemical properties of DESs in their formulation and application in drug delivery systems.