Tilsetningen av et pH-følsomt gel forbedrer mikroemulsjon stabilitet for målrettet fjerning av colonic ammonia

tilsetning av et pH-følsomt gel forbedrer mikroemulsjon stabilitet for målrettet fjerning av colonic ammoniakk
Abstract
Bakgrunn
Det ble fremstilt en oral W /O-mikroemulsjon for fjerning av colonic ammoniakk (ME-RCA). Effekten av denne mikroemulsjon var påvirket av fordøyelsesprosessen i mage-tarmkanalen. I denne artikkelen tar vi sikte på å vise at stabiliteten ble forbedret ved hjelp av en mikroemulsjon-basert gel for fjerning av colonic ammoniakk (MBG-RCA).
Metoder
MBG-RCA ble fremstilt ved å tilsette natrium alginat til ME -RCA. MBG-RCA og ME-RCA ble ført gjennom en simulert mage- og miljø, og mengden av tarm ammoniakk til stede ble deretter bestemt ved titrering med en standard oppløsning av saltsyre. PH i mage-væske ble målt ved anvendelse av et pH-testpapir og størrelsen og formen av mikroemulsjonene ble undersøkt under mikroskopet. 18 friske rotter ble tilfeldig delt i tre grupper, fastet i 24 timer og fikk drikke vanlig måte. Tre-veis rørene ble plassert på gastroduodenale krysset i gruppe I, og ved terminal ileum i gruppe II. Etter intragastrisk administrering av ME-RCA, mageinnholdet i gruppe I, avløpet fra den terminale ileum i gruppe II og utslipp fra anus i gruppe III ble oppsamlet. PH-verdiene i mage-saft ble målt ved pH-testpapir og de av tykktarmen ble bestemt ved en universalindikator. . Disse dyreforsøk ble også brukt for å teste effekten av MBG-RCA
resultater
MBG-RCA viste en bedre avvirkning av kunstig colonic ammoniakk enn ME-RCA (P < 0,05). Reduksjonen i pH-verdi av den kunstige tynntarm væske på grunn av ME-RCA ikke forekomme når MBG-RCA ble anvendt. I den simulerte mage prosessen, opprettholdt MBG-RCA større stabilitet og utgitt emulsjonen (ME-RCA) i colonic væske. I mage-tarmkanalen hos normale SD-rotter, redusert ME-RCA i størrelse og mistet sin stabil form etter inn i tynntarmen, mens MBG-RCA forble stabil og intakt emulsjons-dråper ble observert fra anus. Heller ikke substans hadde noen innvirkning på pH i maven, eller tykktarmen hos normale rotter (delvis fordi normale rotter ble fastet i 24 timer og fikk drikke normalt, noe som resulterte i et lavt nivå av ammoniakkproduksjon i tykktarmen). I motsetning til ME-RCA, MBG-RCA ikke redusere pH i tynntarmen.
Konklusjoner
MBG-RCA var mer stabil i mage-tarmkanalen og mer effektive til å fjerne colonic ammoniakk når en høyere konsentrasjon av ammoniakk var tilstede . Dette gjorde det mulig å oppnå målrettet fjerning av colonic ammoniakk og er en lovende metode for å hindre hepatisk encefalopati (HE) i fremtidige studier.
Bakgrunn
Ammoniakk forgiftning teori er sentral i patogenesen av hepatisk encefalopati (HE) [ ,,,0],1]. Elimineringen av ammoniakk er den viktigste metoden for å forebygge og behandle HE [2, 3]. Intestinal ammoniakk produseres hovedsakelig i tykktarmen. Til dags dato har de orale metoder som brukes for å eliminere intestinal ammoniakk vært ineffektiv. Hovedproblemet er at dagens metoder er uten nevneverdig måte å eliminere ammoniakk direkte, og klaringen er lav. For å løse disse problemene ble det fremstilt en oral vann /olje mikroemulsjon for fjerning av ammoniakk (ME-RCA). I overensstemmelse med teorien for syre-base-balanse, ble eddiksyre anvendt som vannfasen for ME-RCA for å fjerne ammoniakk, et alkalisk stoff. I tidligere eksperimenter ble det vist at ME-RCA er effektiv i å fjerne ammoniakk, men dens virkning kan påvirkes av fordøyelsesprosessen i mage-tarmkanalen [4]. Det har blitt rapportert av noen forskere at pH-sensitive geler kan svelle i tykktarmen og frigjøre legemidler på grunn av pH-gradienten i gastrointestinale væsker [5, 6]. Derfor, tilsatte vi ME-RCA til den natriumalginat-løsning og fremstilt en mikroemulsjon-basert gel for fjerning av ammoniakk (MBG-RCA), med sikte på å øke dens stabilitet i mage-tarmkanalen og for å oppnå tykktarm-spesifikk frigjøring av mikroemulsjonen å øke ammoniakk eliminasjon i tykktarmen.
Metoder
Dyrepleie pleie~~POS=TRUNC betraktninger
de eksperimentelle protokollene ble godkjent av Animal Care og bruk komité Dalian Medical University i henhold til retningslinjer fastsatt av den kanadiske Rådet for dyre Care.
Forberedelse
W /O ME-RCA og MBG-RCA ble utarbeidet av Membrane Science and Technology Center ved Dalian teknologiske universitet. ME-RCA ble fremstilt ved anvendelse av en formulering inneholdende Tween 80 (overflateaktivt middel), etylenglykol (kosurfaktant), dimetyl-silikonolje (ekstern oljefase), og en ammoniakk-absorberende med en oppløsning av 30% eddiksyre og 0,9% natriumklorid (intern fase). Masseforholdet mellom overflateaktivt middel og ko-surfaktant var 1: 1, og vektforholdet mellom oljen og blandet overflateaktivt middel var 2: 1. Vann /olje-mikroemulsjon-systemet inneholdt en 20% vannoppløsning. Mikroemulsjonen ble tilsatt til den natriumalginat-løsning i et forhold på 1:. 1, som deretter ble omrørt med en magnetisk rører i 30 minutter for å fremstille MBG-RCA
kunstige mage- fluid ble fremstilt i henhold til den kinesiske Pharmacopoeia, 2005 utgaven [Part II List]
. Pepsin (Shanghai Becky Bioteknologi Co Ltd), trypsogen (Hefei Bo Mei Bioteknologi Co Ltd), uretan (kinesisk medisinsk Clique Chemical Reagens Company), Sudan III (kinesisk Pharmaceuticals Company), og presis pH test papir (Shanghai Sanaisi Reagens Co Ltd) ble brukt i denne studien.
eliminering av colonic ammoniakk og stabiliteten i ME-RCA og MBG-RCA i et simulert gastrointestinal miljø
Passende mengder ME- RCA eller MBG-RCA (med det samme volum av ME-RCA) ble tilsatt til den kunstige væske. Klarings forekomst av kunstig colonic ammoniakk ble målt ved å simulere gastrointestinal transitt-tid og pH-miljø, i overensstemmelse med fremgangsmåten som tidligere er beskrevet [4]. Passende forhold (1: 5) [7] for begge preparater ble henholdsvis tilsatt til den kunstige mavesaft og får stå i 2 timer. Disse ble deretter tilsatt til den kunstige liten tarmsaft i 3 timer, og deretter ble ammonical kunstig tarmvæske (10 g /l ammoniakk) og fikk stå i 10 timer. Den ammonical nedre lag ble deretter benyttet i forsøkene. Størrelsen og formen på ME-RCA og MBG-RCA ble observert under mikroskopet og pH-verdier i væsker ble overvåket ved hjelp av nøyaktige pH test papir etter væskene hadde blitt igjen for å stå.
Ammoniakk i den kunstige colonic væsken var målt i henhold til internasjonale standarder (ISO 6353 /2-1983). Mengden av ammoniakk ble bestemt ved titrering ved anvendelse av en standardløsning av saltsyre (0,5 mol /L), og volumet av saltsyre forbrukt ble registrert. Mengden av ammoniakk i tykktarmen: m = 0,5 x 0,01703 x V.
prosentandel av ammoniakk fjernet: De ovennevnte forsøk ble utført tre ganger
stabilitet i mage-tarmmiljøet i normale SD-rotter
18 SD. rottene ble tilfeldig inndelt i tre grupper. 6 rotter i hver gruppe ble fastet i 24 timer og fikk drikke vanlig måte. ME-RCA (0,005 l /kg) ble brukt for intragastrisk administrasjon. Intraperitoneale injeksjoner av anestesi (10% uretan, 1000 mg /kg) ble anvendt, og operasjonen ble utført ved 37 ° C i et termostatstyrt vannbad koker. En tre-veis rør ble plassert på det gastroduodenale krysset, og mageinnholdet ble oppsamlet på 10 min, 20 min, 30 min, 60 min og 120 min etter administrering emulsjon i gruppe I. I gruppe II, en tre-veis rør var plassert på terminal ileum, og avløpene fra tynntarmen ble oppsamlet i 5 timer etter administrering. I gruppe III, ble utslipp fra anus oppsamlet ved emulsjons-dråper ble observert. MBG-RCA (0,01 l /kg) ble også brukt for intragastrisk administrasjon i ytterligere 18 rotter. Derfor ble ME-RCA eller MBG-RCA undersøkt i ulike segmenter av mage-tarmkanalen etter intragastrisk administrasjon. Endringene i de stoffene etter å ha passert gjennom magen ble undersøkt i gruppe I, i tynntarmen i gruppe II, og i hele mage-tarmkanalen i gruppe III. Etter farging med Sudan III, ble størrelsen og formen av de innsamlede innholdet i hver gruppe observert under mikroskopet. PH-verdiene av mage og tynntarm væske ble målt ved bruk av nøyaktige pH-testpapir før og etter intragastrisk administrering. PH i tykktarmen ble målt ved hjelp av universalindikator-bomullspinnen før intragastrisk administrering og når ME-RCA eller MBG-RCA ble observert i utslipp fra anus.
Statistisk analyse
Dataanalyse ble utført ved anvendelse av SPSS 13,0 programvare. Alle resultater er uttrykt som gjennomsnitt ± standardavvik av gjennomsnittet. Gjentatt måler variansanalyse ble benyttet for å teste forskjeller i pH i ME-RCA og MBG-RCA i simulerte gastrointestinale miljø og i magen på rotter. De to-utvalgs t-test ble brukt for å teste forskjeller i ME-RCA og MBG-RCA i eliminere kunstig colonic ammoniakk. De to-utvalgs t-test ble brukt for å teste forskjeller i pH av ME-RCA og MBG-RCA i tynntarmen og tykktarmen av rotter. P < 0,05 ble ansett som statistisk signifikant.
Resultater
Sammenligning av effektiviteten av ME-RCA og MBG-RCA i å eliminere kunstig tarm ammoniakk
Etter spaltning av den enzymholdige kunstig mage og liten tarmsaft, klaring rater ME-RCA og MBG-RCA for ammoniakk i kunstig tarmvæske var 51,9 ± 1,85% og 55,92 ± 4,76%, henholdsvis. Funnene var statistisk signifikant (P
< 0,05), og clearance rate av MBG-RCA var høyere enn ME-RCA Host Sammenligning av stabiliteten i ME-RCA og MBG-RCA i den simulerte gastrointestinal miljø.
størrelse og form
ME-RCA ble sett til å hovne opp og bli en emulsjon i kunstig magevæske, og opprettholdt en stabil størrelse i den kunstige tynntarm og colonic væske. MBG-RCA-partikler kunne ses i den kunstige mage- og tarmsaft liten, og størrelsen og formen var stabile og ble emulsjonen aktig i kunstig tarmvæske. Emulsion kunne ses under mikroskopet, som bekreftet at ME-RCA ble utgitt i kunstig tarmvæske (Figur 1). Figur 1 Størrelse og form av ME-RCA og MBG-RCA i et simulert gastrointestinal miljø in vitro. A1 - ME-RCA gjennomskinnelig utseende; B1 - ME-RCA i en gastrointestinal miljø; C1 - ME-RCA i kunstig magevæske (× 100); D1 - ME-RCA i små tarmsaft (x 100); E1 - ME-RCA i tarmvæske (× 100) A2 - utseendet MBG-RCA; B2 - MBG-RCA i kunstig magevæske og liten tarmsaft; C2 - MBG-RCA i colonic væsken; D2 - MBG-RCA i colonic væske under mikroskop (× 100) (etter ankomst til magen, mikroemulsjon-gel system oppstått syre og ble en gel)
pH verdi
ME-RCA og MBG-RCA hadde ingen effekt på pH i kunstig magevæske. Både reduserte pH i kunstig tarmsaft liten, og MBG-RCA betydelig redusert virkningen av pH-verdien sammenlignet med ME-RCA (P
< 0,05). Både senket pH i kunstig tarmvæske (P
< 0,05) med tilsvarende virkning (figur 2). Figur 2 MBG-RCA betydelig redusert effekten av pH i kunstig liten tarm væske i forhold til ME-RCA og påvirkning av både på pH av kunstig ammoniakk colonic væske Host Sammenligning av stabiliteten i ME-RCA og MBG-RCA i gastrointestinale kanalen hos normale rotter
morfologiske forandringer
midlere diameter ME-RCA var mindre enn 0,1 um. ME-RCA svulmet og ble en emulsjon etter inn i rotte magen. De emulsjonsdråpene gradvis ble større i løpet av de første 30 min, og deretter holdt seg stabilt. Men de ble deformert etter å ha nådd tynntarmen. Selv om MBG-RCA forberedelse var ikke optimal, observerte vi at partiklene opprettholdt sin integritet og hadde ingen vesentlige endringer 20 minutter etter inn i magen til de nådde tynntarmen. Integrerte W /O-emulsjon-slipp utslippene ble oppdaget etter å ha passert gjennom tykktarmen (figur 3). Figur 3 Morfologiske endringer av ME-RCA og MBG-RCA i mage-tarmkanalen hos normale rotter observert ved mikroskopi. A1 - Forberedt ME-RCA; B1 - ME-RCA i magen 10 min; C1 - ME-RCA i magen 20 min; D1 - ME-RCA i magen 30 min; E1 - ME-RCA i magen 60 min; F1 - ME-RCA i magen 120 min; G1 - ME-RCA i tynntarmen; H1 - ME-RCA i tykktarmen (× 400) A2 - Forberedt MBG-RCA; B2 - MBG-RCA i magen 10 min; C2 - MBG-RCA i magen 20 min; D2 - MBG-RCA i magen 30 min; E2 - MBG-RCA i magen 60 min; F2 - MBG-RCA i magen 120 min; G2 - MBG-RCA i tynntarmen; H2 - MBG-RCA i tykktarmen (× 400)
påvirkninger på gastrointestinal Ph
magen pH forble uendret når enten ME-RCA eller MBG-RCA kom inn i magen. PH-verdien av tynntarmen redusert i rotter som ble gitt ME-RCA (P
< 0,05) og holdt seg stabil i de administreres MBG-RCA (P
> 0,05). Heller ikke substans hadde noen åpenbar påvirkning på rotte colon pH (P
> 0,05) (figur 4). Figur 4 Influence of ME-RCA og MBG-RCA på pH i magesekken, tynntarmen og tykktarmen av normale rotter.
Diskusjon
Vi brukte en W /O ME-RCA utarbeidet etter eddiksyre som et fangemiddel til fjerne ammoniakk i kunstig colonic væske. Den indre vannfase av emulsjonen var en eddiksyreoppløsning og ammoniakk ble absorbert inn i emulsjonen (mikroemulsjonen svulmet til størrelsen og formen av emulsjonen i tykktarmen) og nøytralisert med eddiksyre. Men dens ustabilitet i mage-tarmsaft begrenser videre bruk i forskning og andre programmer. I denne studien ble MBG-RCA fremstilt ved å bygge den ME-RCA i pH-følsomt gel for å forbedre dets stabilitet.
Flytende membran anvendes for å absorbere ammoniakk, må være stabilt nok og opprettholde sin integritet når den går gjennom mage-tarmkanalen før det er utvist ut av kroppen [8]. Det ideelle preparat for målrettet fjerning av ammoniakk i tykktarmen skal være upåvirket av mage- og tarmsaft liten, og opprettholde sin integritet inntil den når tykktarmen. Transport av tid og pH-verdien i mage-tarmkanalen er de viktigste faktorene som påvirker frigjøringshastighet og posisjon av orale medikamenter, og stabiliteten i flytende membran legemidler. Endringer i størrelse og form kan reflektere stabiliteten av den flytende membran. Fordi den indre vannfasen var eddiksyre, når det oppløses, pH-verdien i mage-tarmsaft ville avta og mucosa kan bli skadet. Mikroemulsjoner er mer stabile og har en mye lengre holdbarhet enn emulsjoner og blir ofte brukt som medisinbærere in vitro
. Når det tas oralt, er en mikroemulsjon fortynnet av magesaften og blir en emulsjon. Dette er et viktig problem i å opprettholde stabiliteten og karakteren av mikroemulsjonen når det anvendes som et medikament bærer [9].
I den simulerte gastrointestinale miljø, ME-RCA svellet i den kunstige mavesaft og dens størrelse og form deretter holdt seg stabil i den kunstige tynntarm og colonic væske. ME-RCA hadde ingen virkning på pH-verdien av den kunstige magevæske, mens det betydelig reduserte pH-verdien av den kunstige liten tarmvæske. Vi etablerte modeller for trinnvis gastrointestinal etterforskningen ved å plassere tre-veis rør på gastroduodenal veikryss og ved terminalen ileum og samle utslipp fra anus. Vann og mat kan tas normalt når rottene våknet fra operasjonen. Normal gastrointestinal transitt kan holdes på et maksimum og observert ved hjelp av denne metoden. Det ble observert at ME-RCA ble deformert og redusert i størrelse, og senkes pH i tynntarmen i normale rotter, mens MBG-RCA åpenbart redusert endringene i forhold til ME-RCA.
Grunnen til at ME-RCA svellet i kunstig magesaft kan være knyttet til magevæske fortynning, men det har ikke resultere i en endring i mavesaft pH. Grunnen til at ME-RCA førte til en nedgang i pH-verdi i tynntarmen kan indikere en lekkasje av sure stoffer. For å overvinne svakhetene i ME-RCA og la den passere gjennom magesekken og tynntarmen for å kunne nå sitt mål i tykktarmen, la vi til en naturlig polymer, natrium alginat, for å optimalisere utarbeidelse av MBG-RCA på grunnlag ME-RCA. MBG-RCA har både fordelen av en mikroemulsjon og en gel. Dette vil kunne øke stabiliteten av legemidler og oppnå sakte frigivelse og kontrollert frigivelse av visse stoffer på grunn av sin sterke viskositet. Dessuten besitter egenskapene til en intelligent gel med kontrollert frigjøring medikament-system og utnytter den reaksjon på eksterne pH-verdi for å oppnå målrettet colonic frigjøring av ME-RCA.
Gels kan svare på temperatur, pH og ionestyrke, og kan oppnå legemiddelfrigjøring med hensyn til tid, mengde, eller plassering for å forsterke effekten av farmakodynamikk når intelligente polymermaterialer blir tilsatt for å danne intelligente geler. Legemiddelfrigjøring kan kontrolleres ved svelling og krymping. Noen forskere har utformet og syntetisert en kopolymerisering gel system som inneholder ikke bare en pH-følsomt hydrofil forbindelse, men også en hydrofob langkjedet latent forbindelse og en azoforbindelse som kan nedbrytes av bakterier. Denne formuleringen kan beskytte medikamentet fra skade på grunn av gastrisk enzymer og kontroll hevelse av gelen i tynntarmen ved å justere dens sammensetning eller endre lengden av den hydrofobe kjede. Tidlig frigjøring av medikamentet i gelen i tynntarmen kan da unngås, og medikamentet kan beskyttes før den frigjøres i tykktarmen når gelen er blitt degradert [5, 6]. En kopolymer hydrogel dannet av polyvinylalkohol og akrylsyre eller metakrylsyre, og har en beskyttende virkning på insulin i en magesyre miljø, men det begynner å frigjøre eller slippe en større mengde i de alkaliske betingelser i tarmen [10, 11].
Alginsyre uløselig i det lave pH-miljø i magesekken, mens den løser seg opp i det alkaliske miljøet i tarmen og kan også bli degradert av enzymer i kolon. Det har blitt mye brukt for sakte frigivelse og kontrollert frigivelse av medikamenter [12]. Noen studier har vist at kalsium alginat gel kan holde seg stabilt i mavesaft og sveller i tarmvæsken. Det er en god bærer som regulerer frigjøring av materialer som for eksempel sure medikamenter [13]. Chen et al [14] fremstilt et N, O-karboksymetyl kitosan og alginsyre hydrogel med et svelleforhold på 2,5 ved pH 1,2 og 6,5 ved pH 7,4. Tilsvarende mengde innkapslet bovinserumalbumin utgitt i sure forhold var 20%, mens så høyt som 80% ble utgitt i alkaliske forhold.
Som et splitter nytt legemiddel bærer, er det ingen tilgjengelig forskning på muntlig mikroemulsjon-gels for eliminering av gut ammoniakk. På bakgrunn av de ovennevnte undersøkelser, ble MBG-RCA fremstilt i henhold til endringer i mage-tarmkanalen pH, og således hadde fordelen av en intelligent gel med hensyn til pH. Vi fant ut at MBG-RCA utarbeidet på grunnlag av ME-RCA var mer effektiv på å eliminere ammoniakk og hadde større stabilitet i mage-tarmkanalen. Det lykkes beskyttet ME-RCA og kunne passere gjennom magesekken og tynntarmen. Dette indikerte at det ville være mulig å realisere målet om målrettet colonic utgivelsen av ME-RCA. I denne studien fant vi ikke en endring i colonic pH når MBG-RCA ble administrert til normale rotter. Den tidligere Forsøket viste at en høyere konsentrasjon av ammoniakk var nødvendig for MBG-RCA å fungere godt. En vesentlig forskjell i effekten av oral MBG-RCA og ME-RCA for å eliminere colonic ammoniakk har ikke blitt vist i dyrestudier fordi rottemodellen ikke inkluderer høyere nivåer av ammoniakkproduksjon i tykktarmen. I dette eksperimentet, ble normale rotter som hadde fastet i 24 timer og fikk drikke på vanlig måte, noe som førte til et lavt nivå av ammoniakkproduksjon i tykktarmen. Til tross for dette, ble de ønskede resultater oppnås. Dataene var tilstrekkelig til å vise at MBG-RCA var mer stabil i mage-tarmkanalen enn ME-RCA.
Konklusjoner
MBG-RCA opprettholdt større stabilitet i mage-tarmkanalen, og var mer effektiv i fjerning av colonic ammoniakk når en høyere konsentrasjon av colonic ammoniakk var tilstede. Dette gjorde det mulig å oppnå målrettet fjerning av ammoniakk og colonic er en lovende fremgangsmåte for å hindre HE i fremtidige studier. Det neste trinn i vår forskning er å fortsette å optimalisere sammensetningen og fremstillingen av ME-RCA og MBG-RCA for å forbedre fjerningen frekvensen av colonic ammoniakk, så vel som dens stabilitet i magesekken og tynntarmen, og pH-følsomhet i kolon. En HE dyremodell bør utvikles for å undersøke målrettet fjerning av colonic ammoniakk og å bestemme dens effektivitet på å forebygge og behandle HE.
Erklæringer
Takk
Denne studien ble støttet av Natural Science Foundation National of China ( Nei. 30970886) og Science and Technology prosjekt Dalian (No. 2008E13SF193).
Forfattere 'originale legges filer for Images Nedenfor er linkene til forfatternes opprinnelige legges filer for bilder. 12876_2010_587_MOESM1_ESM.ppt Forfatteroriginalfilen for figur 1 12876_2010_587_MOESM2_ESM.ppt Forfatteroriginalfilen for figur 2 12876_2010_587_MOESM3_ESM.ppt Forfatteroriginalfilen for figur 3 12876_2010_587_MOESM4_ESM.ppt Forfatteroriginalfilen for figur 4 12876_2010_587_MOESM5_ESM.eps Forfatteroriginalfilen for figur 5 12876_2010_587_MOESM6_ESM.eps Forfatteroriginalfilen for figur 6 12876_2010_587_MOESM7_ESM.eps Forfatteroriginalfilen for figur 7 konkurrerende interesser
forfatterne hevder at de ikke har noen konkurrerende interesser.

• Helicobacter pylori lipopolysakkarid modifikasjon, Lewis-antigen ekspresjon, og gastrisk kolonisering er kolesterol-avhengige
• Udifferensiert-type adenokarsinom i ventrikkel: prognostisk effekt av tre histologiske typer