Tilsætningen af ​​en pH-følsom gel forbedrer mikroemulsion stabilitet for den målrettede fjernelse af colon ammonia

tilsætningen af ​​et pH-følsomt gel forbedrer mikroemulsion stabilitet for den målrettede fjernelse af colon ammoniak
Abstract
Baggrund
Vi forberedt en oral W /O mikroemulsion til fjernelse af colon ammoniak (ME-RCA). Virkningen af ​​denne mikroemulsion var påvirket af fordøjelsesprocessen i mavetarmkanalen. I dette papir, vi sigter mod at vise, at stabilitet blev forbedret ved hjælp af en mikroemulsion-baseret gel til fjernelse af colon ammoniak (MBG-RCA).
Metoder
MBG-RCA blev fremstillet ved at tilsætte natrium alginat til ME -RCA. MBG-RCA og ME-RCA blev passeret gennem en simuleret gastrointestinal miljø, og mængden af ​​colon ammoniak til stede blev derefter bestemt ved titrering med en standardopløsning af saltsyre. PH i den gastrointestinale væske blev målt ved anvendelse af en pH-test papir og størrelsen og formen af ​​mikroemulsionerne blev undersøgt under mikroskopet. 18 raske rotter blev tilfældigt opdelt i tre grupper, fastet i 24 timer og fik lov til at drikke normalt. Tre-vejs rør blev anbragt på den gastroduodenale krydset i gruppe I, og ved den terminale ileum i gruppe II. Efter intragastrisk administration af ME-RCA, maveindholdet i gruppe I, udløbet fra terminale ileum i gruppe II og aflade fra anus i Gruppe III blev indsamlet. PH-værdierne i mave-saft blev målt ved pH test papir og dem af tyktarmen blev bestemt ved en universel indikator. . Disse dyreforsøg blev også anvendt til at teste effekten af ​​MBG-RCA
Resultater
MBG-RCA viste en bedre fjernelse på kunstig colon ammoniak end ME-RCA (P < 0,05). Faldet i pH-værdien af ​​kunstige lille tarmvæske grund ME-RCA forekom ikke, når MBG-RCA blev anvendt. I den simulerede gastrointestinale proces, MBG-RCA fastholdt større stabilitet og udgivet emulsionen (ME-RCA) i colon væske. I mavetarmkanalen af ​​normale SD-rotter, ME-RCA faldt i størrelse og mistet sin stabil form efter indtastning af tyndtarmen, mens MBG-RCA forblev stabile og intakte emulsions-dråber blev observeret fra anus. Hverken stof havde nogen virkning på mavens pH eller colon af normale rotter (dels fordi normale rotter blev fastet i 24 timer og fik lov til at drikke normalt, hvilket resulterede i et lavt niveau af ammoniak produktion i tyktarmen). I modsætning ME-RCA, MBG-RCA reducerede ikke pH i tyndtarmen.
Konklusioner
MBG-RCA var mere stabile i mavetarmkanalen og mere effektive til at fjerne colon ammoniak, når en højere koncentration af ammoniak var til stede . Dette gjorde det muligt at nå den tilsigtede fjernelse af colon ammoniak og er en lovende metode til at forhindre hepatisk encefalopati (HE) i fremtidige studier.
Baggrund
Ammoniak forgiftning teori er central i patogenesen af ​​hepatisk encefalopati (HE) [ ,,,0],1]. Ammoniakken er den vigtigste metode til forebyggelse og behandling af HE [2, 3]. Intestinal ammoniak produceres primært i tyktarmen. Til dato har de orale metoder, der anvendes til at fjerne tarm ammoniak været ineffektive. Det største problem er, at de nuværende metoder har ingen væsentlig måde at fjerne ammoniak direkte og clearance er lav. For at løse disse problemer, vi forberedt en mundtlig W /O mikroemulsion til fjernelse af ammoniak (ME-RCA). I overensstemmelse med teorien om syre-base balance, eddikesyre blev anvendt som vandfasen for ME-RCA for at fjerne ammoniak, et alkalisk stof. I tidligere forsøg blev det vist, at ME-RCA er effektiv til at eliminere ammoniak, men dens virkning kan påvirkes af fordøjelsesprocessen i mavetarmkanalen [4]. Det er blevet rapporteret af nogle forskere, at pH-følsomme geler kan kvælde i tyktarmen og frigive lægemidler som følge af pH-gradienten i gastrointestinale fluider [5, 6]. Derfor har vi tilføjet ME-RCA til natriumalginatopløsningen og forberedt en mikroemulsion-baseret gel til fjernelse af ammoniak (MBG-RCA), med henblik på at øge dets stabilitet i mave-tarmkanalen, og for at opnå den kolon-specifikke frigivelse af mikroemulsionen at øge ammoniak fjernelse i tyktarmen.
Metoder
Animal pleje overvejelser
de eksperimentelle protokoller blev godkendt af Animal Care og brug Udvalg Dalian Medical University i overensstemmelse med retningslinjer, der fastsættes af den canadiske Rådet om Animal Care.
Forberedelse
W /O ME-RCA og MBG-RCA blev udarbejdet af Membrane Technology center på Dalian University of Technology. ME-RCA blev fremstillet under anvendelse af en formulering indeholdende Tween 80 (overfladeaktivt middel), ethylenglycol (cotensid), dimethyl siliconeolie (eksterne fase olie), og en ammoniak absorbent med en opløsning af 30% eddikesyre og 0,9% natriumchlorid (intern fase). Masseforholdet mellem overfladeaktivt middel og co-overfladeaktivt middel var 1: 1, og masseforholdet mellem olien og blandet overfladeaktivt var 2: 1. W /O mikroemulsionssystemet indeholdt en 20% vandig opløsning. Mikroemulsionen sættes til natriumalginatopløsning i et forhold på 1:. 1, som derefter blev omrørt med en magnetisk omrører i 30 minutter til fremstilling MBG-RCA
kunstige gastrointestinal fluid blev fremstillet ifølge den kinesiske farmakopé 2005 udgave [Part II Liste].
Pepsin (Shanghai Becky Biotechnology Co. Ltd.), trypsogen (Hefei Bo Mei Biotechnology Co. Ltd.), urethan (kinesisk Medical Clique Chemical Reagent Company), Sudan III (kinesisk Pharmaceuticals Company), og præcis pH test papir (Shanghai Sanaisi Reagent Co. Ltd.) blev anvendt i denne undersøgelse.
elimineringen af ​​colon ammoniak og stabiliteten af ​​ME-RCA og MBG-RCA i et simuleret gastrointestinal miljø
passende mængder af ME- RCA eller MBG-RCA (med samme volumen af ​​ME-RCA) blev sat til den kunstige væske. De clearance af kunstig colon ammoniak blev målt ved at simulere den gastrointestinale transittid og pH-miljø, i overensstemmelse med fremgangsmåden beskrevet tidligere [4]. Passende andele (1: 5) [7] af begge præparater blev henholdsvis tilsat til den kunstige mavesaft og henstod i 2 timer. Disse blev derefter tilsat til den kunstige lille tarmvæske i 3 timer, og derefter blev ammonical kunstige colon væske (10 g /l ammoniak) og henstod i 10 timer. Den ammonical nedre lag blev derefter anvendt i eksperimenterne. Størrelsen og formen af ​​ME-RCA og MBG-RCA blev observeret under mikroskop og pH-værdierne i væskerne blev overvåget under anvendelse af præcis pH test papir efter væskerne var blevet efterladt for at henstå.
Ammoniak i den kunstige colon væske var målt i henhold til internationale standarder (ISO 6353 /2-1983). Mængden af ​​ammoniak blev bestemt ved titrering med en standardopløsning af saltsyre (0,5 mol /l), og mængden af ​​saltsyre forbrugte blev registreret. Mængden af ​​ammoniak i colon: m = 0,5 × 0,01703 × V.
procentdel af ammoniak fjernet: Ovenstående forsøg blev udført tre gange
Stabilitet i mave miljø i normale SD-rotter
18 SD. rotter blev tilfældigt opdelt i tre grupper. 6 rotter i hver gruppe blev fastet i 24 timer og fik lov til at drikke normalt. ME-RCA (0,005 L /kg) blev anvendt til intragastrisk administration. Intraperitoneale injektioner af anæstesi (10% urethan, 1000 mg /kg) blev anvendt og kirurgi blev udført ved 37 ° C i et termostatisk vandbad kedel. En tre-vejs rør blev anbragt på den gastroduodenale junction, og maveindholdet blev opsamlet ved 10 min, 20 min, 30 min, 60 min og 120 min efter emulsion administration i gruppe I. I gruppe II, en tre-vejs rør var anbragt ved den terminale ileum, og spildevandet fra tyndtarmen blev opsamlet 5 timer efter administration. I Gruppe III, blev udledninger fra anus indsamles, når blev observeret emulsion-dråber. MBG-RCA (0,01 L /kg) blev også anvendt til intragastrisk administration i yderligere 18 rotter. Derfor blev ME-RCA eller MBG-RCA undersøgt i forskellige afsnit af mave-tarmkanalen efter intragastrisk indgivelse. Ændringerne stofferne efter passage gennem maven blev undersøgt i gruppe I, i tyndtarmen i gruppe II, og i hele mave-tarmkanalen i gruppe III. Efter farvning med Sudan III, blev størrelsen og formen af ​​de indsamlede indholdet i hver gruppe observeret under mikroskopet. PH-værdierne i mavens og tyndtarmens væske blev målt ved anvendelse præcise pH test papir før og efter intragastrisk indgivelse. PH i tyktarmen blev målt ved almindelige indikator-bomuld stick før intragastrisk administration og når ME-RCA eller MBG-RCA blev observeret i udledninger fra anus.
Statistisk analyse
Dataanalyse blev udført under anvendelse af SPSS 13.0 software. Alle resultater er udtrykt som gennemsnit ± standardfejl af gennemsnittet. Gentagen foranstaltninger variansanalyse blev anvendt til at teste for forskelle i pH i ME-RCA og MBG-RCA i den simulerede gastrointestinale miljø og i maven hos rotter. De to-stikprøve t-test blev anvendt til at teste for forskelle i ME-RCA og MBG-RCA i fjerne kunstig colon ammoniak. De to-prøve t-test blev anvendt til at teste for forskelle i pH i ME-RCA og MBG-RCA i tyndtarmen og colon hos rotter. P < 0,05 blev betragtet som statistisk signifikant.
Resultater
Sammenligning af effektiviteten af ​​ME-RCA og MBG-RCA fjerne kunstig colon ammoniak
Efter fordøjelse af enzymet-holdige kunstig gastrisk og tyndtarmen væske, clearance af ME-RCA og MBG-RCA for ammoniak i den kunstige colon væske var 51,9 ± 1,85% og 55,92 ± 4,76%, hhv. Resultaterne var statistisk signifikant (P
< 0,05), og clearance på MBG-RCA var højere end ME-RCA
Sammenligning af stabiliteten af ​​ME-RCA og MBG-RCA i den simulerede gastrointestinale miljø.
størrelse og form,
ME-RCA blev set at svulme op og blive en emulsion i kunstig mavesaft, og fastholdt en stabil størrelse i det kunstige i tyndtarmen og colon væske. MBG-RCA-partikler kunne ses i den kunstige gastrisk og små tarmvæske, og størrelsen og formen forblev stabil og blev emulsion-lignende i kunstig colon væske. Emulsion kunne ses under mikroskop, som bekræftede, at ME-RCA blev udgivet i kunstig colon væske (figur 1). Figur 1 Størrelse og form af ME-RCA og MBG-RCA i et simuleret gastrointestinal miljø in vitro. A1 - ME-RCA gennemskinnelige udseende; B1 - ME-RCA i en gastrointestinal miljø; C1 - ME-RCA i kunstig gastrisk væske (× 100); D1 - ME-RCA i tyndtarmens væske (× 100); E1 - ME-RCA i colon væske (× 100) A2 - udseende MBG-RCA; B2 - MBG-RCA i kunstig mavesaft og tyndtarm fluid; C2 - MBG-RCA i colon væske; D2 - MBG-RCA i colon væske under mikroskop (× 100) (efter deres ankomst til maven, mikroemulsion-gel-system stødt syre og blev en gel)
pH-værdi
ME-RCA og MBG-RCA havde nogen virkninger på pH af kunstig mavesaft. Begge faldt pH i kunstig tyndtarmen væske, og MBG-RCA væsentligt reduceret effekten af ​​pH i forhold til ME-RCA (P
< 0,05). Begge faldt pH af kunstig colon væske (P
< 0,05) med lignende virkninger (figur 2). Figur 2 MBG-RCA reducerede effekten af ​​pH-værdien i kunstig tyndtarmens væske i forhold til ME-RCA og de påvirkninger af både på pH i kunstig ammoniakalsk colon væske betydeligt
Sammenligning af stabiliteten af ​​ME-RCA og MBG-RCA i mave skrifter af normale rotter
morfologiske forandringer
middeldiameter ME-RCA var mindre end 0,1 um. ME-RCA svulmede og blev en emulsion efter indtastning rottens mave. Emulsionsdråberne gradvist blev større inden for de første 30 min, og derefter forblev stabil. Imidlertid blev de deformeret, efter at tyndtarmen. Selvom MBG-RCA præparatet ikke var optimal, observerede vi, at partiklerne opretholdt deres integritet og havde ingen væsentlige ændringer 20 min efter indtastning maven indtil de nåede tyndtarmen. Integrerede W /O-emulsion-drop udledninger blev påvist efter passage gennem tyktarmen (figur 3). Figur 3 Morfologiske ændringer i ME-RCA og MBG-RCA i mave-tarmkanalen hos normale rotter observeret ved mikroskopi. A1 - forberedt mig-RCA; B1 - ME-RCA i maven 10 min; C1 - ME-RCA i maven 20 min; D1 - ME-RCA i maven 30 min; E1 - ME-RCA i maven 60 min; F1 - ME-RCA i maven 120 min; G1 - ME-RCA i tyndtarmen; H1 - ME-RCA i colon (× 400) A2 - Forberedt MBG-RCA; B2 - MBG-RCA i maven 10 min; C2 - MBG-RCA i maven 20 min; D2 - MBG-RCA i maven 30 min; E2 - MBG-RCA i maven 60 min; F2 - MBG-RCA i maven 120 min; G2 - MBG-RCA i tyndtarmen; H2 - MBG-RCA i colon (× 400)
Indflydelse på mave Ph
maven pH forblev uændret, når enten ME-RCA eller MBG-RCA ind i maven. PH-værdien af ​​tyndtarmen faldt i rotter administreret ME-RCA (P
< 0,05) og forblev stabil i de administrerede MBG-RCA (P
> 0,05). Hverken stof havde nogen indlysende indflydelse på rotte kolon pH (P
> 0,05) (Figur 4). Figur 4 Indflydelse af ME-RCA og MBG-RCA på pH i maven, tyndtarmen og tyktarmen af ​​normale rotter.
Diskussion
Vi anvendte en W /O ME-RCA fremstillet med eddikesyre som trapping agent til fjerne ammoniak i kunstig colon væske. Den interne vandfase af emulsionen var en eddikesyreopløsning og ammoniak blev absorberet i emulsionen (mikroemulsionen svulmede til størrelsen og formen af ​​emulsionen i kolon) og neutraliseret ved eddikesyre. Men dens ustabilitet i mave-tarm-saft begrænser den videre brug i forskning og andre applikationer. I denne undersøgelse blev MBG-RCA fremstillet ved indlejring af ME-RCA i pH-følsom gel for at forbedre dets stabilitet.
Flydende membran anvendes til at absorbere ammoniak bør være stabil nok og bevare sin integritet, mens den passerer gennem mave-tarmkanalen, indtil det udstødes ud af kroppen [8]. Den ideelle forberedelse til målrettet eliminering af ammoniak i tyktarmen bør være upåvirket af gastrisk og små tarmsaft, og bevare sin integritet, indtil det når colon. Transporttid og pH i mavetarmkanalen er de vigtigste faktorer, der påvirker frigivelsen hastighed og position af orale lægemidler, og stabiliteten af ​​flydende membran narkotika. Ændringer i størrelse og form, kunne afspejle stabiliteten af ​​den flydende membran. Fordi den indre fase vand var eddikesyre, når den opløses, vil pH af den gastrointestinale juice falde og slimhinde kan blive beskadiget. Mikroemulsioner er mere stabile og har en meget længere holdbarhed end emulsioner og anvendes ofte som lægemiddelbærere til in vitro
. Når det tages oralt, en mikroemulsion fortyndes af mavesyren og bliver en emulsion. Dette er et centralt problem i at bevare stabiliteten og karakter af mikroemulsionen når det anvendes som en lægemiddelbærer [9]. Salg In den simulerede gastrointestinale miljø, ME-RCA kvældet i den kunstige mavesaft og dens størrelse og form derefter forblev stabil i den kunstige tyndtarmen og colon væske. ME-RCA havde ingen virkning på pH af den kunstige mavesaft, mens det betydeligt reducerede pH i den kunstige lille tarmvæske. Vi etablerede modeller for den trinvise mave undersøgelse ved at placere tre-vejs rør på den gastroduodenale krydset og på terminale ileum og indsamle udledninger fra anus. Vand og mad kunne træffes normalt, når rotterne vågnede fra kirurgi. Normal gastrointestinal transit kan holdes på et maksimum og observeret ved hjælp af denne metode. Det blev observeret, at ME-RCA blev deformeret og reduceret i størrelse, og sænkede pH i tyndtarmen i normale rotter, mens MBG-RCA naturligvis reducerede disse ændringer i forhold til ME-RCA.
Grunden ME-RCA svulmede i den kunstige mavesaft kan være relateret til mavesaft fortynding, men det resulterede ikke i en ændring i mavesaft pH. Grunden ME-RCA førte til et fald i pH i tyndtarmen kan indikere en lækage af sure stoffer. For at overvinde manglerne i ME-RCA og lade den passere gennem maven og tyndtarmen med held nå sit mål i colon, vi tilføjet en naturlig polymer, natriumalginat, for at optimere fremstillingen af ​​MBG-RCA på grundlag ME-RCA. MBG-RCA har både den fordel af en mikroemulsion og en gel. Dette kunne øge stabiliteten af ​​lægemidler og opnå langsom frigivelse og kontrolleret frigivelse af visse lægemidler på grund af sin stærke viskositet. Desuden besidder de egenskaber ved en intelligent gel kontrolleret frigivelse drug-system og udnytter reaktion på eksterne pH for at opnå målrettet colon frigivelse af ME-RCA.
Gels kan reagere på temperatur, pH og ionstyrke, og kan opnå lægemiddelfrigivelse med hensyn til tiden, mængde, eller en placering til forstærke effekten af ​​farmakodynamik når intelligente polymermaterialer tilsættes til dannelse intelligente geler. Lægemiddelfrigivelse kan styres af hævelse og krympning. Nogle forskere har konstrueret og syntetiseret en copolymerisation gel, som ikke blot indeholder en pH-følsom hydrofil forbindelse, men også en hydrofob langkædet latent forbindelse og en azoforbindelse, der kan nedbrydes af bakterier. Denne formulering kan beskytte lægemidlet fra skader som følge af gastriske enzymer og kontrol hævelse af gelen i tyndtarmen ved at justere dets sammensætning eller ændre længden af ​​den hydrofobe kæde. kan så undgås tidlig frigivelse af lægemidlet inde i gelen i tyndtarmen, og lægemidlet kan beskyttes, indtil den frigives i tyktarmen, når gelen er nedbrudt [5, 6]. En copolymer hydrogel dannet af polyvinylalkohol og acrylsyre eller methacrylsyre, har en beskyttende virkning på insulin i en gastrisk surt miljø, men det begynder at frigive eller frigive en større mængde i de basiske betingelser i tarmen [10, 11].
Alginsyre insolubilizes i den lave pH-miljø i maven, mens den opløses i det alkaliske miljø i tarmen og kan også nedbrydes af tyktarmens enzymer. Det har været meget anvendt til langsom frigivelse og kontrolleret frigivelse af lægemidler [12]. Nogle undersøgelser har vist, at calciumalginatgel kan forblive stabile i mavesaft og svulme i den intestinale fluid. Det er en god bærer, der styrer frigivelsen af ​​materialer såsom sure lægemidler [13]. Chen et al [14] fremstilles en N, O-carboxymethylchitosan og alginsyre hydrogel med en kvældningsgrad 2,5 ved pH 1,2 og 6,5 ved pH 7,4. Tilsvarende mængden af ​​indkapslet bovint serumalbumin udgivet i sure betingelser var 20%, mens så højt som 80% blev udgivet i alkaliske betingelser.
Som et helt nyt lægemiddel luftfartsselskab, er der ingen tilgængelige forskning på mundtlige mikroemulsion-geler til fjernelse af tarmen ammoniak. På grundlag af de ovennævnte undersøgelser blev MBG-RCA fremstillet ifølge ændringer i mavetarmkanalen pH, og dermed har den fordel, en intelligent gel med hensyn til pH. Vi fandt, at MBG-RCA udarbejdet på grundlag af ME-RCA var mere effektiv til at fjerne ammoniak og havde større stabilitet i mave-tarmkanalen. Det lykkedes beskyttet ME-RCA og kunne passere gennem maven og tyndtarmen. Dette indikerede, at det ville være muligt at realisere målsætningen om en målrettet colon frigivelse af ME-RCA. I denne undersøgelse har vi ikke finde en ændring i colon pH når MBG-RCA blev administreret til normale rotter. Den tidligere forsøg viste, at en højere koncentration af ammoniak var nødvendig for MBG-RCA at fungere godt. En væsentlig forskel i effektiviteten af ​​oral MBG-RCA og ME-RCA til at fjerne colon ammoniak er ikke blevet vist i dyreforsøg, fordi rotte model ikke omfatter højere niveauer af ammoniak produktion i tyktarmen. I dette eksperiment blev normale rotter fastet i 24 timer og fik lov til at drikke normalt, hvilket førte til et lavt niveau af ammoniak produktion i tyktarmen. På trods af dette, blev de ønskede resultater opnås. Dataene var tilstrækkelige til at vise, at MBG-RCA var mere stabil i mavetarmkanalen end ME-RCA.
Konklusioner
MBG-RCA fastholdt større stabilitet i mave-tarmkanalen, og var mere effektiv i fjernelse af colon ammoniak, når en højere koncentration af colon ammoniak var til stede. Dette gjorde det muligt at nå den tilsigtede fjernelse af colon ammoniak og er en lovende fremgangsmåde til forebyggelse HE i fremtidige studier. Det næste skridt i vores forskning er at fortsætte med at optimere sammensætningen og udarbejdelse af ME-RCA og MBG-RCA for at forbedre fjernelsen på colon ammoniak, samt dets stabilitet i maven og tyndtarmen og pH følsomhed i colon. En HE dyremodel bør udvikles til at undersøge målrettet fjernelse af colon ammoniak og til at bestemme dens effektivitet at forebygge og behandle HE.
Erklæringer
Tak
Denne undersøgelse blev støttet af National Natural Science Foundation of China ( Nej. 30970886) og Videnskab og Teknologi Projekt Dalian (nr 2008E13SF193).
Forfattere 'oprindelige indsendt filer til Images of Nedenfor er links til forfatternes oprindelige indsendt filer til billeder. 12876_2010_587_MOESM1_ESM.ppt Forfatternes oprindelige fil til figur 1 12876_2010_587_MOESM2_ESM.ppt Forfatternes oprindelige fil til figur 2 12876_2010_587_MOESM3_ESM.ppt Forfatternes oprindelige fil til figur 3 12876_2010_587_MOESM4_ESM.ppt Forfatternes oprindelige fil til figur 4 12876_2010_587_MOESM5_ESM.eps Forfatternes oprindelige fil til figur 5 12876_2010_587_MOESM6_ESM.eps forfatternes oprindelige fil til figur 6 12876_2010_587_MOESM7_ESM.eps forfatternes oprindelige fil til figur 7 konkurrerende interesser
forfatterne erklærer, at de ikke har nogen konkurrerende interesser.

• Helicobacter pylori lipopolysaccharid modifikation, Lewis-antigenekspression, og gastrisk kolonisering er cholesterol-afhængige
• Udifferentieret type gastrisk adenocarcinom: prognostiske effekt af tre histologiske typer