A adição de um gel sensível ao pH melhora a estabilidade da micro-emulsão para a remoção específica de ammonia

cólon A adição de um gel sensível ao pH melhora a estabilidade da micro-emulsão para a remoção específica de amoníaco cólon
Resumo
fundo
Preparamos um microemulsão W /o oral para a remoção de amoníaco do cólon (ME-RCA). O efeito desta microemulsão foi influenciada pelo processo de digestão no tracto gastrointestinal. Neste artigo, pretendemos mostrar que a estabilidade foi melhorada através de um gel à base de microemulsão para a remoção de amônia do cólon (MBG-RCA).
Métodos
MBG-RCA foi preparada por adição de alginato de sódio ao ME -RCA. MBG-RCA e ME-RCA foram passados ​​através de um ambiente gastrointestinal simulada, e a quantidade de amoníaco presente cólon foi então determinada por titulação com uma solução padrão de ácido clorídrico. O pH do fluido gastrointestinal foi medida utilizando um teste de papel de pH e o tamanho e forma das microemulsões foram examinadas ao microscópio. 18 ratos saudáveis ​​foram divididos aleatoriamente em três grupos, em jejum durante 24 horas e deixou-se beber normalmente. tubos de três vias foram colocados na junção gastroduodenal no Grupo I, e no íleo terminal no Grupo II. Após a administração intragástrica de ME-RCA, o conteúdo do estômago do grupo I, o efluente do íleo terminal no Grupo II e de descarga a partir do ânus do grupo III foram recolhidos. Os valores de pH do suco gastrointestinal foram medidos pelo teste de papel de pH e os do cólon foram determinados por um indicador universal. . Estas experiências com animais também foram usados ​​para testar o efeito da MBG-RCA
Resultados
MBG-RCA mostrou uma taxa de remoção de amônia melhor cólon artificial do que ME-RCA (P < 0,05). A diminuição do valor do pH do fluido intestinal artificial, devido ao pequeno-ME-RCA não ocorrer quando MBG-RCA foi usada. No processo gastrointestinal simulada, MBG-RCA mantido uma maior estabilidade e lançou a emulsão (ME-RCA) no fluido do cólon. No tracto gastrointestinal de ratos normais SD, ME-RCA diminuiu em tamanho e perderam a sua forma estável após a entrada no intestino delgado, enquanto MBG-RCA emulsão permaneceu-gotas estáveis ​​e intactas foram observados a partir do ânus. Nem a substância teve qualquer efeito sobre o pH do estômago ou no cólon de ratos normais (ratos normais, em parte, porque foram submetidos a jejum durante 24 horas e deixou-se beber normalmente, o que resultou num baixo nível de produção de amoníaco no cólon). Ao contrário ME-RCA, MBG-RCA não reduziu o pH do intestino delgado.
Conclusões
MBG-RCA era mais estável no tracto gastrointestinal e mais eficaz na remoção de amónia do cólon quando uma concentração mais elevada de amónia estava presente . Isto tornou possível para conseguir a remoção alvo de amônia do cólon e é um método promissor para evitar encefalopatia hepática (HE) em estudos futuros.
Fundo
teoria Amoníaco de intoxicação é central na patogênese da encefalopatia hepática (HE) [ ,,,0],1]. A eliminação do amoníaco é o principal método de prevenção e tratamento de HE [2, 3]. amoníaco intestinal é produzida principalmente no cólon. Até à data, os métodos orais utilizados para eliminar amónia intestinais têm sido ineficazes. O principal problema é que os métodos atuais não têm forma significativa de eliminar amônia diretamente ea taxa de eliminação é baixa. A fim de resolver estes problemas, preparamos uma microemulsão W /O oral para a remoção de amoníaco (ME-RCA). De acordo com a teoria do equilíbrio ácido-base, de ácido acético foi usada como a fase de água para ME-RCA a fim de remover a amónia, uma substância alcalina. Em experiências anteriores, provou-se que ME-RCA é eficaz na eliminação de amoníaco, no entanto, o seu efeito pode ser influenciada pelo processo digestivo no tracto gastrointestinal [4]. Tem sido relatado por alguns investigadores que geles sensíveis ao pH podem inchar no cólon e libertar medicamentos devido ao gradiente de pH nos fluidos gastrointestinais [5, 6]. Portanto, adicionou-ME-RCA para a solução de alginato de sódio e preparado um gel à base de microemulsão para a remoção de amoníaco (MBG-RCA), com o objectivo de aumentar a sua estabilidade no tracto gastrointestinal e para conseguir a libertação específico do cólon de microemulsão para aumentar a eliminação de amônia no cólon.
Métodos
considerações de cuidados de animal
os protocolos experimentais foram aprovados pelo Comitê de Cuidado e Uso animal da Universidade médica de Dalian, em conformidade com as orientações fixadas pelo Conselho canadense de animal Care.
Preparação
W /o ME-RCA e MBG-RCA foram preparados pelo Ciência membrana e Centro de Tecnologia da Universidade de Tecnologia de Dalian. A ME-RCA foi preparado usando uma formulação contendo Tween 80 (tensioactivo), etileno glicol (co-agente tensioactivo), dimetil óleo de silicone (fase de óleo externo), e um amónia absorvente com uma solução de ácido acético a 30% e cloreto de sódio a 0,9% (interna Estágio). A proporção em massa de agente tensioactivo e co-tensioactivo era de 1: 1, e a proporção em massa do óleo e agente tensioactivo misturado foi de 2: 1. O sistema de microemulsão W /O continha uma solução aquosa a 20%. A microemulsão foi adicionada à solução de alginato de sódio a uma razão de 1:. 1, que foi então agitada por um agitador magnético durante 30 minutos para preparar a MBG-RCA
O fluido gastrointestinal artificial foi preparado de acordo com a Farmacopeia Chinesa, 2005 edição [Parte II Lista].
pepsina (Shanghai Becky Biotecnologia Co. Ltd), trypsogen (Hefei Bo Mei Biotecnologia Co. Ltd), uretano (Chinese Medical Clique Chemical Reagent Company), Sudan III (chinês Pharmaceuticals Company), e preciso papel de teste do pH (Xangai Sanaisi Reagente Co. Ltd) foram utilizados neste estudo.
a eliminação do amoníaco do cólon e a estabilidade de Me-RCA e MBG-RCA num ambiente gastrointestinal simulada
quantidades apropriadas de ME- RCA ou MBG-RCA (com o mesmo volume de Me-RCA) foram adicionados ao líquido artificial. As taxas de depuração de amoníaco cólon artificial foram medidos por simulando o tempo de trânsito gastrointestinal e ambiente de pH, de acordo com o método previamente descrito [4]. proporções adequadas (1: 5) [7] de ambas as preparações foram, respectivamente, adicionados a suco gástrico artificial e deixada em repouso durante 2 horas. Estas foram então adicionados ao fluido do intestino delgado artificial durante 3 horas, e, em seguida, o fluido do cólon artificial amoniacal (10 g L /amoníaco) e deixou-se repousar durante 10 horas. A camada inferior amoniacal foi então utilizado nas experiências. O tamanho ea forma de ME-RCA e MBG-RCA foram observados sob o microscópio e os valores de pH nos fluidos foram monitoradas usando papel de teste pH precisas depois que os fluidos tinham sido deixados em repouso.
Amônia no fluido do cólon artificial foi medido de acordo com as normas internacionais (ISO 6353 /2-1983). A quantidade de amoníaco foi determinado por titulação com uma solução padrão de ácido clorídrico (0,5 mol /L), e o volume de ácido clorídrico consumida foi registada. A quantidade de amônia no cólon: m = 0,5 × 0,01703 × V.
A percentagem de amoníaco removidos: As experiências anteriores foram realizadas três vezes
Estabilidade no ambiente gastrointestinal em ratos SD normais
18 SD. os ratos foram divididos ao acaso em três grupos. 6 ratos em cada grupo foram submetidos a jejum durante 24 horas e deixou-se beber normalmente. ME-RCA (0,005 L /kg) foi utilizada para a administração intragástrica. As injecções intraperitoneais de anestesia (10% uretano, 1,000 mg /kg) foram utilizados e a cirurgia foi levada a cabo a 37 ° C em um banho termostático de água chaleira. Um tubo de três vias foi colocada na junção gastroduodenal, e o conteúdo do estômago foram recolhidas a 10 min, 20 min, 30 min, 60 min e 120 min após a administração da emulsão no Grupo I. No Grupo II, de um tubo de três vias foi colocado no íleo terminal, e os efluentes do intestino delgado foram recolhidas 5 horas após a administração. No Grupo III, as descargas a partir do ânus foram coletadas quando foram observados emulsão-gotas. MBG-RCA (0,01 L /kg) também foi utilizada para a administração intragástrica em mais 18 ratos. Portanto, ME-RCA ou MBG-RCA foi investigada em diferentes segmentos do trato gastrointestinal após a administração intragástrica. As alterações às substâncias após a passagem pelo estômago foram investigados no Grupo I, no intestino delgado, no Grupo II, e em todo o tracto gastrointestinal no grupo III. Após a coloração com Sudan III, o tamanho e forma dos conteúdos recolhidos em cada grupo, foram observadas ao microscópio. Os valores da gástrico e fluido intestinal pequena de pH foram medidos usando papel de teste do pH exacto antes e depois da administração intragástrica. O pH do cólon foi medida por vara indicador de algodão universal antes da administração intragástrico e quando ME-RCA ou MBG-RCA foi observada em descargas do ânus. A análise estatística

A análise dos dados foi realizada usando SPSS 13.0. Todos os resultados são expressos como média ± erro padrão da média. análise de medidas repetidas de variância foi utilizada para testar as diferenças no pH de Me-RCA e MBG-RCA no ambiente gastrointestinal simulada e no estômago de ratos. O teste t de duas amostras foi usado para testar as diferenças de ME-RCA e MBG-RCA em eliminar amônia cólon artificial. O teste t de duas amostras foi usado para testar as diferenças no pH da ME-RCA e MBG-RCA no intestino delgado e cólon de ratos. P < 0,05 foi considerado estatisticamente significativo.

Resultados da comparação da eficácia da ME-RCA e MBG-RCA na eliminação artificial cólon amônia
Após a digestão do gástrico artificial e fluido intestinal pequeno, taxas de depuração de conter enzima ME-RCA e MBG-RCA para amônia no fluido do cólon artificial foram 51,9 ± 1,85% e 55,92 ± 4,76%, respectivamente. Os resultados foram estatisticamente significativos (P Art < 0,05), ea taxa de depuração da MBG-RCA foi superior ME-RCA
Comparação da estabilidade do ME-RCA e MBG-RCA no ambiente gastrointestinal simulada.
tamanho e forma
ME-RCA foi visto a inchar e tornar-se uma emulsão em fluido gástrico artificial, e mantido um tamanho estável no fluido intestinal e do cólon pequena artificial. partículas MBG-RCA pode ser visto no fluido intestinal gástrica e pequena artificial, e o tamanho e forma manteve-se estável e tornou-emulsão como no fluido colónico artificial. Emulsão poderia ser visto sob o microscópio, que confirmou que ME-RCA foi lançado no fluido do cólon artificial (Figura 1). Figura 1 Tamanho e forma de ME-RCA e MBG-RCA em um ambiente gastrointestinal simulada in vitro. A1 - ME-RCA aparência translúcida; B1 - ME-RCA num ambiente gastrointestinal; C1 - ME-RCA em fluido gástrico artificial (× 100); D1 - ME-RCA na pequena fluido intestinal (× 100); E1 - ME-RCA no líquido cólon (× 100) A2 - aparência de MBG-RCA; B2 - MBG-RCA no fluido intestinal fluido e pequenas gástrico artificial; C2 - MBG-RCA no fluido do cólon; D2 - MBG-RCA no fluido do cólon sob o microscópio (× 100) (depois de chegar ao estômago, o sistema de micro-emulsão-gel encontrou ácido e tornou-se um gel)
valor de pH
ME-RCA e MBG-RCA não tinha efeitos sobre o pH do fluido gástrico artificial. Tanto a diminuição do pH do fluido intestinal artificial pequeno, e MBG-RCA reduziu significativamente o impacto do pH em comparação com ME-RCA (P
< 0,05). Tanto a diminuição do pH do fluido do cólon artificial (P
< 0,05) com efeitos semelhantes (Figura 2). Figura 2 MBG-RCA reduziu significativamente o impacto do pH do fluido intestinal artificial pequena em comparação com ME-RCA e as influências de ambos sobre o pH do fluido do cólon amoniacal artificial
Comparação da estabilidade de Me-RCA e MBG-RCA no trato gastrointestinal de ratos normais
alterações morfológicas
O diâmetro médio da ME-RCA foi inferior a 0,1 mm. ME-RCA inchou e tornou-se uma emulsão depois de entrar no estômago do rato. As gotículas da emulsão gradualmente tornou-se maior nos primeiros 30 minutos, e, em seguida, manteve-se estável. No entanto, eles foram deformadas depois de atingir o intestino delgado. Embora a preparação MBG-RCA não era ideal, observou-se que as partículas mantiveram a sua integridade e não teve mudanças significativas 20 min depois de entrar no estômago até chegarem ao intestino delgado. W /O descargas emulsão gota-integrados foram detectados após a passagem através do cólon (Figura 3). Figura 3 As alterações morfológicas de ME-RCA e MBG-RCA no trato gastrointestinal de ratos normais observados por microscopia. A1 - Preparado ME-RCA; B1 - ME-RCA no estômago 10 min; C1 - ME-RCA no estômago 20 min; D1 - ME-RCA no estômago 30 min; E1 - ME-RCA no estômago 60 min; F1 - ME-RCA no estômago 120 min; G1 - ME-RCA no intestino delgado; H1 - ME-RCA em dois pontos (× 400) A2 - Preparado MBG-RCA; B2 - MBG-RCA no estômago 10 min; C2 - MBG-RCA no estômago 20 min; D2 - MBG-RCA no estômago 30 min; E2 - MBG-RCA no estômago 60 min; F2 - MBG-RCA no estômago 120 min; G2 - MBG-RCA no intestino delgado; H2 - MBG-RCA em dois pontos (× 400)
Influências sobre Ph gastrointestinal
O pH do estômago permaneceu inalterada quando qualquer ME-RCA ou MBG-RCA entrou no estômago. O valor do pH do intestino delgado em ratos diminuiu administrados ME-RCA (P
< 0,05) e permaneceu estável em aqueles administrados MBG-RCA (P
> 0,05). Nem a substância teve qualquer influência óbvia no pH do cólon de rato (P
> 0,05) (Figura 4).
Figura 4 Influência da ME-RCA e MBG-RCA no pH do estômago, intestino delgado e cólon de ratos normais. Discussão
Foi utilizado um W /S-ME-RCA preparado utilizando o ácido acético como um agente de captação de remover a amónia no líquido cólon artificial. A fase aquosa interna da emulsão era uma solução de ácido acético e amónia foi absorvido na emulsão (microemulsão aumentou para o tamanho e forma da emulsão no cólon) e neutralizou-se com ácido acético. No entanto, a sua instabilidade no suco gastrointestinal limita a sua utilização em pesquisas e outras aplicações. Neste estudo, MBG-RCA foi preparado por incorporação de a-ME-CD em gel sensível ao pH para melhorar a sua estabilidade.
A membrana líquida utilizada para absorver amoníaco deve ser suficientemente estável e mantenha a sua integridade durante a passagem através do tracto gastrointestinal até que é expelido para fora do corpo [8]. A preparação ideal para a eliminação direccionada de amoníaco no cólon deve ser afectada por suco intestinal gástrica e pequena, e manter a sua integridade até que ele atinja o cólon. tempo de transporte e pH do trato gastrointestinal são os principais fatores que afetam a velocidade de execução ea posição de medicamentos orais, e a estabilidade das drogas membrana líquida. Alterações na dimensão e forma podem reflectir a estabilidade da membrana líquida. Uma vez que a fase aquosa interna foi o ácido acético, uma vez que se dissolva, o pH do suco gastrointestinal e mucosa iria diminuir poderia ser danificado. As microemulsões são mais estáveis ​​e têm uma vida útil muito mais longa do que as emulsões e muitas vezes são utilizados como veículos de fármacos in vitro
. Quando administrado por via oral, uma microemulsão é diluída pelo suco gástrico e torna-se uma emulsão. Este é um problema fundamental na manutenção da estabilidade e o carácter da microemulsão quando é utilizado como um veículo de fármaco [9].
No ambiente gastrointestinal simulada, ME-RCA inchada em fluido gástrico artificial e a sua dimensão e forma, em seguida manteve-se estável no fluido intestinal e do cólon pequena artificial. ME-RCA teve nenhum efeito sobre o pH do fluido gástrico artificial, ao mesmo tempo que reduziu significativamente o pH do fluido intestinal artificial pequeno. Nós estabelecemos modelos para a investigação gastrointestinal passo a passo, colocando tubos de três vias na junção gastroduodenal e no íleo terminal e recolhendo as descargas a partir do ânus. Água e alimentos poderiam ser tomadas normalmente quando os ratos acordou da cirurgia. trânsito gastrointestinal normal pode ser mantida a um máximo e observadas utilizando este método. Observou-se que ME-RCA tornou-se deformado e reduzido em tamanho, e reduziu o pH do intestino delgado em ratos normais, enquanto MBG-RCA, obviamente, reduziu essas alterações em comparação com o ME-RCA.
A razão pela qual ME-RCA inchou no suco gástrico artificial pode ser relacionada à diluição do fluido gástrico, no entanto, não resultou numa alteração de pH do suco gástrico. A razão pela qual ME-RCA levou a uma diminuição do pH no intestino delgado pode indicar uma fuga de substâncias ácidas. De modo a ultrapassar as deficiências de Me-RCA e permitir que ela passe através do estômago e intestino delgado para alcançar com sucesso o seu objectivo do cólon, que adicionado um polímero natural, o alginato de sódio, para optimizar a preparação da MBG-RCA com base da ME-RCA. MBG-RCA tem a vantagem de tanto uma microemulsão e um gel. Isto pode aumentar a estabilidade da droga e atingir de libertação lenta e controlada de libertação de certos fármacos, devido à sua forte viscosidade. Além disso, ela possui as características de um sistema de libertao de fmaco controlada gel inteligente e utiliza a resposta ao pH externo para alcançar alvo libertação colónica de Me-RCA.
Geles podem responder a temperatura, pH e força iónica, e pode atingir a libertação do fármaco em relação ao tempo, a quantidade, localização, ou para melhorar os efeitos de farmacodinâmica quando os materiais de polímero inteligentes são adicionados para formar géis inteligentes. A libertação do fármaco pode ser controlada por inchamento e o encolhimento. Alguns investigadores têm desenhados e sintetizados um sistema de gel de copolimerização, que contém não só um composto hidrófilo sensível ao pH, mas também um composto latente de cadeia longa hidrofóbica e um composto azo que pode ser degradada por bactérias. Esta formulação pode proteger a droga de danos devido às enzimas gástricas e controlar o inchaço do gel no intestino delgado através do ajuste da sua composição ou alterar o comprimento da cadeia hidrofóbica. A libertação antecipada do fármaco dentro do gel no intestino delgado pode então ser evitado, e o fmaco pode ser protegido até que seja libertado no cólon, quando o gel foi degradada [5, 6]. Um hidrogel copolímero formado por álcool polivinílico e ácido acrílico ou metacrílico, tem um efeito protector sobre a insulina em um ambiente ácido gástrico, no entanto, ele começa a libertar ou libertar uma quantidade maior nas condições alcalinas do intestino [10, 11].
ácido algínico insolubilizes no ambiente de baixo pH do estômago, ao mesmo tempo que se dissolve no meio alcalino do intestino e também podem ser degradados pelas enzimas do cólon. Tem sido amplamente utilizados para a libertação lenta e controlada de libertação de drogas [12]. Alguns estudos têm mostrado que o gel de alginato de cálcio pode permanecer estável no suco gástrico e inchar no fluido intestinal. É uma boa transportador, que controla a libertação de substâncias, tais como fármacos ácidos [13]. Chen et al [14] preparado de um quitosano N, O-carboximetilquitosano e hidrogel de ácido algínico com uma razão de inchamento de 2,5 a pH 1,2 e 6,5 a pH 7,4. Do mesmo modo, a quantidade de albumina do soro bovino encapsulado lançado em condições ácidas foi de 20%, enquanto que tão alto quanto 80% foi liberado em condições alcalinas.
Como um portador de drogas novo, não há pesquisa disponível sobre microemulsão géis orais a eliminação de amoníaco intestino. Com base nos estudos acima mencionados, MBG-RCA foi preparado de acordo com as mudanças no pH tracto gastrointestinal, e, portanto, tinha a vantagem de um gel inteligente em relação ao pH. Descobrimos que MBG-RCA preparado a base de Me-RCA foi mais eficaz na eliminação de amoníaco e teve uma maior estabilidade no tracto gastrointestinal. -Lo protegido com sucesso ME-RCA e pode passar através do estômago e do intestino delgado. Isto indicou que seria possível realizar o objectivo de libertação colónica alvo de Me-RCA. Neste estudo, não encontramos uma mudança no pH do cólon quando MBG-RCA foi administrado a ratos normais. A experiência anterior mostrou que uma concentração mais elevada de amónia foi necessário para MBG-RCA para funcionar bem. Uma diferença significativa na eficácia oral de MBG-RCA e ME-RCA para eliminar amónia cólon não tem sido mostrado em estudos em animais, porque o modelo de rato não incluir níveis mais elevados de produção de amoníaco no cólon. Nesta experiência, os ratos normais foram mantidos em jejum durante 24 horas e deixou-se beber normalmente, o que levou a um baixo nível de produção de amoníaco no cólon. Apesar disso, os resultados desejados foram atingidos. Os dados foram suficientes para demonstrar que MBG-RCA foi mais estável no trato gastrointestinal do que ME-RCA.
Conclusões
MBG-RCA mantido uma maior estabilidade no trato gastrointestinal e foi mais eficaz na remoção de amônia do cólon quando uma concentração mais elevada de amónia do cólon estava presente. Isto tornou possível para atingir o alvo remoção de amónia e do cólon é um método promissor para a prevenção de HE em estudos futuros. O próximo passo na nossa pesquisa é continuar a optimizar a composição e preparação de Me-RCA e MBG-RCA, a fim de melhorar a taxa de remoção de amónia do cólon, bem como a sua estabilidade no estômago e intestino delgado e sensibilidade ao pH no cólon. Um modelo animal que devem ser desenvolvidos para investigar a remoção alvo de amônia do cólon e para determinar sua eficácia na prevenção e tratamento de HE.
Declarações
Agradecimentos
Este estudo foi apoiado pela National Science Foundation Natural da China ( No. 30970886) eo Projeto de Ciência e Tecnologia de Dalian (No. 2008E13SF193).
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Os autores declaram que não têm interesses conflitantes.

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