Tillsats av en pH-känslig gel förbättrar mikroemulsionsstabilitet för målinriktad avlägsnande av kolon ammonia

tillsats av en pH-känslig gel förbättrar mikroemulsionsstabilitet för målinriktad avlägsnande av kolon ammoniak Bild Sammanfattning
Bakgrund
Vi framställde en oral W /O-mikroemulsion för att avlägsna colonic ammoniak (ME-RCA). Effekten av denna mikroemulsion påverkades av rötningsprocessen i mag-tarmkanalen. I denna uppsats vill vi visa att stabiliteten förbättras genom att använda en mikroemulsion-gel för avlägsnande av kolon ammoniak (MBG-RCA).
Metoder
MBG-RCA framställdes genom att tillsätta natriumalginat till ME -RCA. MBG-RCA och ME-RCA passerades genom en simulerad gastrointestinal miljö, och mängden kolon ammoniak närvarande bestämdes därefter genom titrering med en standardlösning av saltsyra. PH-värdet för den gastrointestinala fluid mättes med användning av en pH-testpapper och storleken och formen av mikroemulsionerna undersöktes under mikroskop. 18 friska råttor delades slumpmässigt in i tre grupper, fasta under 24 timmar och fick dricka normalt. Trevägs rören placerades vid den gastroduodenala föreningspunkten i grupp I, och vid den terminala ileum i grupp II. Efter intragastrisk administrering av ME-RCA, maginnehållet i grupp I, utflödet från den terminala ileum i grupp II och urladdning från anus i grupp III uppsamlades. PH-värdena i mag-tarmsaft mättes med pH-testpapper och de av kolon bestämdes genom en universell indikator. . Dessa djurförsök har också använts för att testa effekten av MBG-RCA
Resultat
MBG-RCA uppvisade en bättre avverkning av artificiell kolon ammoniak än ME-RCA (P < 0,05). Minskningen i pH-värdet hos den konstgjorda små tarmvätska på grund av ME-RCA uteblev när MBG-RCA användes. I den simulerade mag processen, MBG-RCA hållna större stabilitet och släppte emulsion (ME-RCA) i kolon vätska. I mag-tarmkanalen hos normala SD-råttor, minskade ME-RCA i storlek och förlorat sin stabil form efter att tunntarmen, medan MBG-RCA förblev stabila och intakta emulsionsdroppar observerades från anus. Varken substans haft någon effekt på pH-värdet i magen eller kolon hos normala råttor (delvis på grund av normala råttor fick fasta under 24 timmar och får dricka normalt, vilket resulterade i en låg nivå av ammoniak produktionen i kolon). Till skillnad från ME-RCA, MBG-RCA inte sänka pH i tunntarmen.
Slutsatser
MBG-RCA var mer stabila i mag-tarmkanalen och mer effektiva på att ta bort kolon ammoniak när en högre koncentration av ammoniak var närvarande . Detta gjorde det möjligt att uppnå den målinriktade avlägsnande av kolon ammoniak och är en lovande metod för att förhindra hepatisk encefalopati (HE) i framtida studier.
Bakgrund
Ammoniak förgiftning teori är central i patogenesen av lever encefalopati (HE) [ ,,,0],1]. Elimineringen av ammoniak är den huvudsakliga metoden för att förebygga och behandla HE [2, 3]. Tarm ammoniak huvudsakligen produceras i tjocktarmen. Hittills har de orala metoder som används för att eliminera intestinal ammoniak varit ineffektiva. Det största problemet är att dagens metoder har ingen signifikant sätt att eliminera ammoniak direkt och clearance är låg. För att lösa dessa problem, framställde vi en oral W /O-mikroemulsion för att avlägsna ammoniak (ME-RCA). I enlighet med teorin om syra-bas balans tillsattes ättiksyra användes som vattenfasen för ME-RCA i syfte att avlägsna ammoniak, en alkalisk substans. I tidigare experiment, var det bevisat att ME-RCA är effektiva i att eliminera ammoniak, dock dess effekt kan påverkas av matsmältningen i mag-tarmkanalen [4]. Det har rapporterats av vissa forskare att pH-känsliga geler kan svälla i tjocktarmen och frigöra läkemedel på grund av pH-gradienten i gastrointestinala vätskor [5, 6]. ME-RCA Därför har vi lagt till natriumalginat lösning och förberett en mikroemulsion baserad gel för avlägsnande av ammoniak (MBG-RCA), i syfte att öka dess stabilitet i mag-tarmkanalen och för att uppnå kolonspecifik frisättning av mikroemulsionen att öka eliminering av ammoniak i tjocktarmen.
metoder
djurvårds överväganden sälja The experimentella protokoll godkändes av Animal Care och användning kommittén Dalian Medical University i enlighet med de riktlinjer som fastställts av den kanadensiska rådet om Animal Care.
Förberedelse
W /O ME-RCA och MBG-RCA framställdes genom Membrane Science and Technology Center vid Dalian University of Technology. ME-RCA framställdes med användning av en formulering innehållande Tween 80 (ytaktivt medel), etylenglykol (hjälptensid), dimetyl-silikonolja (yttre fasen olja), och en ammoniak absorberande med en lösning av 30% ättiksyra och 0,9% natriumklorid (intern fas). Massförhållandet mellan ytaktivt medel och samverkande ytaktivt medel var 1: 1, och viktförhållandet mellan oljan och blandades tensid var 2: 1. W /O-mikroemulsion-systemet innehöll en vattenlösning 20%. Mikroemulsionen sattes till natriumalginatlösning vid ett förhållande av 1:. 1, som därefter omrördes med en magnetisk omrörare under 30 minuter för att framställa MBG-RCA
artificiell mag-vätska framställdes enligt den kinesiska farmakopén, 2005 utgåva [del II Förteckning].
Pepsin (Shanghai Becky Biotechnology Co. Ltd), trypsogen (Hefei Bo Mei Biotechnology Co. Ltd), uretan (Chinese Medical Clique Chemical Reagens Company), Sudan III (kinesiska Pharmaceuticals Company), och exakt pH-test papper (Shanghai Sanaisi reagens Co Ltd) användes i denna studie.
eliminering av kolon ammoniak och stabiliteten hos ME-RCA och MBG-RCA i en simulerad gastrointestinal miljö
Lämpliga mängder av ME RCA eller MBG-RCA (med samma volym av ME-RCA) sattes till den konstgjorda vätskan. De clearancehastigheter av konstgjord kolon ammoniak mättes genom att simulera gastrointestinala passagetiden och pH-miljö, i enlighet med den metod som tidigare beskrivits [4]. Lämpliga proportioner (1: 5) [7] i båda beredningarna var för sig tillsätts till den konstgjorda magsaften och lämnades att stå i 2 h. Dessa sattes sedan till den konstgjorda små tarmvätska i 3 timmar, och därefter ammonical artificiell colonic fluid (10 g /L ammoniak) och lämnades att stå i 10 timmar. Den ammonical undre skiktet användes sedan i experimenten. Storleken och formen av ME-RCA och MBG-RCA observerades under mikroskop och pH-värdena i vätskorna övervakades med hjälp av exakt pH-test papper efter vätskorna hade lämnats att stå.
Ammoniak i den konstgjorda kolon vätskan var mätt enligt internationell standard (ISO 6353 /2-1983). Den mängd ammoniak bestämdes genom titrering med användning av en standardlösning av saltsyra (0,5 mol /L), och volymen av saltsyra som förbrukas registrerades. Kvantiteten av ammoniak i kolon: m = 0,5 × 0,01703 × V.
Andelen ammoniak avlägsnas: Ovanstående experiment utfördes tre gånger
Stabilitet i mag miljön hos normala SD-råttor
18 SD. råttor delades slumpmässigt in i tre grupper. 6 råttor i varje grupp fick fasta under 24 timmar och får dricka normalt. ME-RCA (0,005 L /kg) användes för intragastrisk administration. Intraperitoneala injektioner av anestesi (10% uretan, 1000 mg /kg) användes och kirurgi genomfördes vid 37 ° C i ett termostatiskt vattenbad vattenkokare. En tre-vägsröret placerades vid den gastroduodenala föreningspunkten, och maginnehållet uppsamlades vid 10 min, 20 min, 30 min, 60 min och 120 min efter emulsions administrering i Grupp I. I grupp II, var en tre-vägsröret placerade vid den terminala ileum, och spillvatten från tunntarmen uppsamlades 5 timmar efter administrering. I grupp III, var utsläpp från anus in när emulsionsdroppar observerades. MBG-RCA (0,01 L /kg) användes också för intragastrisk administration i ytterligare 18 råttor. Därför var jag-RCA eller MBG-RCA undersökts i olika delar av mag-tarmkanalen efter intragastrisk administration. Ändringarna av substanser efter att ha passerat genom magen undersöktes i grupp I, i tunntarmen i grupp II, och i hela mag-tarmkanalen i grupp III. Efter färgning med Sudan III, var storleken och formen av de uppsamlade innehållet i varje grupp observerades under mikroskop. PH-värdena i mag- och tunntarmsvätskan mättes med hjälp av exakt pH-test papper före och efter intragastrisk administration. PH-värdet i tjocktarmen mättes genom universell indikator-bomull stick före intragastrisk administrering och när ME-RCA eller MBG-RCA observerades i utsläpp från anus.
Statistisk analys
Dataanalys utfördes med användning av SPSS 13,0 programvara. Alla resultat är uttryckta som medelvärde ± standardfel av medelvärdet. Upprepade mätningar variansanalys användes för att testa för skillnader i pH av ME-RCA och MBG-RCA i den simulerade gastrointestinala miljön och i magen hos råttor. Den tvåprovs t-test användes för att testa för skillnader i ME-RCA och MBG-RCA i att eliminera konstgjord kolon ammoniak. Den tvåprovs t-test användes för att testa för skillnader i pH av ME-RCA och MBG-RCA i tunntarmen och tjocktarmen hos råttor. P < 0,05 ansågs statistiskt signifikant.
Resultat
Jämförelse av effektiviteten hos ME-RCA och MBG-RCA eliminera artificiell kolon ammoniak
Efter uppslutning av enzyminnehållande artificiell mag- och tunntarmsvätska, clearance av ME-RCA och MBG-RCA för ammoniak i den konstgjorda kolon vätska var 51,9 ± 1,85% och 55,92 ± 4,76%, respektive. Resultaten var statistiskt signifikant (P Hotel < 0,05), och clearance MBG-RCA var högre än ME-RCA
Jämförelse av stabiliteten hos ME-RCA och MBG-RCA i den simulerade mag-tarmmiljön.
storlek och formen
ME-RCA sågs att svälla och bli en emulsion i artificiell magsaft, och bibehöll en stabil storlek i den konstgjorda tunntarmen och kolon vätska. MBG-RCA-partiklar kunde ses i den konstgjorda mag- och tunntarms vätska, och storleken och formen förblev stabil och blev emulsion liknande artificiell kolon vätska. Emulsion kunde ses under mikroskop, som bekräftade att ME-RCA släpptes i artificiell kolon vätska (Figur 1). Figur 1 storlek och form ME-RCA och MBG-RCA i en simulerad gastrointestinal miljö in vitro. A1 - ME-RCA genomskinligt utseende; B1 - ME-RCA i en mag-tarm miljö; C1 - ME-RCA i artificiell magsaft (x 100); D1 - ME-RCA i små tarmvätska (x 100); E1 - ME-RCA i kolonvätska (× 100) A2 - utseende MBG-RCA; B2 - MBG-RCA i artificiell magsaft och små tarmvätska; C2 - MBG-RCA i kolonvätska; D2 - MBG-RCA i kolon vätska under mikroskop (x 100) (efter ankomsten till magen, mikroemulsionen-gelsystemet stött på syra och blev en gel) katalog pH-värde
ME-RCA och MBG-RCA hade ingen effekter på pH för artificiell magsaft. Både minskade pH hos artificiell liten tarmvätska, och MBG-RCA reducerade signifikant inverkan av pH jämfört med MIG-RCA (P
< 0,05). Båda minskade pH av artificiell kolonvätska (P Hotel < 0,05) med liknande effekter (Figur 2). Figur 2 MBG-RCA minskade signifikant inverkan av pH av artificiell liten tarmvätska jämfört med ME-RCA och påverkan av både på pH av artificiell ammoniak kolon vätska
Jämförelse av stabiliteten hos ME-RCA och MBG-RCA i de gastrointestinala områdena av normala råttor
morfologiska förändringar
medeldiameter av ME-RCA var mindre än 0,1 | im. ME-RCA svällde och blev en emulsion efter att råttans mage. Emulsionsdropparna blev gradvis större inom de första 30 minuterna, och sedan fortsatt stabil. Emellertid var de deformeras efter att ha nått tunntarmen. Även om MBG-RCA preparatet var inte optimal, observerade vi att partiklarna bibehöll sin integritet och hade inga större förändringar 20 minuter efter att magen tills de nådde tunntarmen. Integrerade W /O-emulsion-drop utsläpp upptäcktes efter att ha passerat genom tjocktarmen (Figur 3). Figur 3 morfologiska förändringar av ME-RCA och MBG-RCA i mag-tarmkanalen hos normala råttor observerades i mikroskop. A1 - förberett mig-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 tunntarmen; H1 - ME-RCA i kolon (× 400) A2 - Beredd 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 tunntarmen; H2 - MBG-RCA i kolon (× 400) Review Påverkan på gastrointestinal Ph
magen pH förblev oförändrad när antingen ME-RCA eller MBG-RCA in magen. PH-värdet i tunntarmen minskade hos råttor administrerade ME-RCA (P Hotel < 0,05) och förblev stabil i de administrerade MBG-RCA (P Hotel > 0,05). Varken substans hade någon uppenbar inverkan på råttkolon pH (P Hotel > 0,05) (Figur 4). Figur 4 Inverkan av ME-RCA och MBG-RCA på pH-värdet i magsäcken, tunntarmen och tjocktarmen hos normala råttor.
Diskussion
Vi använde en W /O-ME-RCA ställdes med användning av ättiksyra som ett infångningsmedel för att avlägsna ammoniak i artificiell kolon vätska. Den inre fasen vattnet hos emulsionen var en ättiksyralösning och ammoniak absorberas i emulsionen (mikroemulsionen svällde till storleken och formen av emulsionen i kolon) och neutraliserades genom ättiksyra. Men dess instabilitet i mag-tarmsaft begränsar dess vidare användning inom forskning och andra applikationer. I denna studie var MBG-RCA framställd genom att bädda in ME-RCA i pH-känslig gel för att förbättra dess stabilitet.
Vätskemembran används för att absorbera ammoniak bör vara tillräckligt stabil och bibehålla sin integritet samtidigt som passerar genom mag-tarmkanalen tills det drivs ut ur kroppen [8]. Den idealiska förberedelse för riktad eliminering av ammoniak i tjocktarmen bör vara opåverkad av mag- och tunntarmssaft, och bibehålla sin integritet till dess att det når kolon. Transporttiden och pH i magtarmkanalen är de viktigaste faktorerna som påverkar frigör hastighet och position av orala läkemedel och stabiliteten av flytande membran droger. Förändringar i storleken och formen kan återspegla stabiliteten hos vätskemembranet. Eftersom den inre vattenfasen var ättiksyra, en gång det löser sig, pH hos mag-saft skulle minska och slemhinna kan skadas. Mikroemulsioner är mer stabila och har en mycket längre hållbarhet än emulsioner och används ofta som läkemedelsbärare in vitro
. När det tas oralt, är en mikroemulsion utspädd med magsaften och blir en emulsion. Detta är ett stort problem i att upprätthålla stabiliteten och karaktär mikroemulsion när den används som en läkemedelsbärare [9].
I simulerade gastrointestinala miljön, ME-RCA svällde i den konstgjorda magsaften och dess storlek och form sedan förblev stabil i den konstgjorda tunntarmen och kolon vätska. ME-RCA hade ingen effekt på pH hos den konstgjorda magsaften, medan den signifikant reducerad pH-värdet hos den konstgjorda små tarmvätska. Vi etablerade modeller för stegvis gastrointestinal utredning genom att placera tre-vägs rör vid den gastroduodenala korsningen och i terminala ileum och samla utsläpp från anus. Vatten och mat kan tas normalt när råttorna vaknade från kirurgi. Normal gastrointestinal transit kan hållas vid ett maximum och observeras med denna metod. Det konstaterades att ME-RCA blev deformerade och reduceras i storlek, och sänkte pH-värdet i tunntarmen hos normala råttor, medan MBG-RCA reducerade uppenbarligen dessa förändringar jämfört med ME-RCA.
Anledningen ME-RCA svällde i den konstgjorda magsaften kan ha samband med magsaft utspädning, men det resulterade inte i en förändring i magsaft pH. Anledningen till ME-RCA ledde till en minskning av pH i tunntarmen kan tyda på ett läckage av sura ämnen. För att åtgärda bristerna i ME-RCA och låt den passera genom magen och tunntarmen att framgångsrikt nå sitt mål i tjocktarmen, har vi lagt till en naturlig polymer, natriumalginat, att optimera förberedelserna inför MBG-RCA på grundval ME-RCA. MBG-RCA har både fördelen av en mikroemulsion och en gel. Detta kan öka stabiliteten av läkemedel och uppnå långsam frisättning och kontrollerad frisättning av vissa läkemedel på grund av sin starka viskositet. Dessutom besitter det egenskaperna hos en intelligent gel kontrollerad frisättning läkemedelssystem och utnyttjar responsen på externa pH till uppnå målinriktad kolon frisättning av ME-RCA.
Geler kan svara på temperatur, pH och jonstyrka, och kan uppnå frisättning av läkemedel med avseende på tid, kvantitet eller plats för att förstärka effekten av farmakodynamik när intelligenta polymera material tillsätts för att bilda intelligenta geler. Läkemedelsfrisättning kan regleras genom svallning och krympning. Vissa forskare har utformat och syntetiserat en sampolymerisation gelsystem, som innehåller inte bara ett pH-känsligt hydrofil förening utan också en hydrofob långkedjig latent förening och en azo-förening som kan brytas ned av bakterier. Denna formulering kan skydda läkemedlet från skador på grund av gastriska enzymer och kontroll svullnad av gelén i tunntarmen genom att justera dess sammansättning eller att ändra längden på den hydrofoba kedjan. Tidig frisättning av läkemedlet i gelén i tunntarmen kan sedan undvikas, och läkemedlet kan skyddas tills den frisätts i tjocktarmen när gelén har brutits ned [5, 6]. En sampolymer hydrogel som bildas av polyvinylalkohol och akrylsyra eller metakrylsyra, har en skyddande effekt på insulin i en magsyra miljö, men börjar det att släppa eller släppa en större mängd i alkaliska förhållanden i tarmen [10, 11].
Alginsyra insolubilizes i det låga pH-miljön i magen, medan det löses i den alkaliska miljön i tarmen och kan också brytas ned genom kolonenzymer. Det har använts i stor utsträckning för långsam frisättning och kontrollerad frisättning av läkemedel [12]. Vissa studier har visat att kalcium alginatgel kan förbli stabila i magsaft och svälla i tarmvätska. Det är en bra bärare som styr frisättningen av sådana material som sura läkemedel [13]. Chen m.fl. [14] förberett en N, O-karboximetylkitosan och alginsyra hydrogel med en svällande förhållande av 2,5 vid pH 1,2 och 6,5 vid pH 7,4. På motsvarande sätt, mängden av inkapslat bovinserumalbumin släpptes i sura betingelser var 20%, medan så hög som 80% släpptes under alkaliska betingelser.
Som en helt ny läkemedelsbärare, det finns ingen tillgänglig forskning på orala mikroemulsions geler för eliminering av tarmen ammoniak. På grundval av de studier som nämns ovan, MBG-RCA framställd i enlighet med förändringar i mag-tarmkanalen pH, och därmed hade fördelen av en intelligent gel med avseende på pH. Vi fann att MBG-RCA utarbetats på grundval av ME-RCA var mer effektiva på att eliminera ammoniak och hade större stabilitet i mag-tarmkanalen. Den skyddade framgångsrikt ME-RCA och kunde passera genom magen och tunntarmen. Detta indikerade att det skulle vara möjligt att uppnå målet riktad kolon frisättning av ME-RCA. I denna studie har vi inte hittat en förändring i kolon pH när MBG-RCA administrerades till normala råttor. Den tidigare experiment visade att en högre koncentration av ammoniak var nödvändigt för MBG-RCA att fungera bra. En signifikant skillnad i effektivitet oral MBG-RCA och ME-RCA för att eliminera kolon ammoniak har inte visats i djurstudier, eftersom råttmodellen inte innehöll högre halter av ammoniakproduktion i tjocktarmen. I detta experiment var normala råttorna fasta under 24 timmar och får dricka normalt, vilket ledde till en låg nivå av ammoniakproduktion i kolon. Trots detta har de önskade resultaten uppnås. Uppgifterna var tillräckliga för att visa att MBG-RCA var mer stabila i mag-tarmkanalen än ME-RCA.
Slutsatser
MBG-RCA hållna större stabilitet i mag-tarmkanalen och var mer effektiv vid avlägsnande av kolon ammoniak när en högre koncentration av kolon ammoniak var närvarande. Detta gjorde det möjligt att uppnå den målinriktade avlägsnande av kolon ammoniak och är en lovande metod för att förhindra HE i framtida studier. Nästa steg i vår forskning är att fortsätta att optimera sammansättningen och framställningen av ME-RCA och MBG-RCA för att förbättra avverkning av kolon ammoniak, liksom dess stabilitet i magen och tunntarmen och pH-känslighet i kolon. En HE djurmodell bör utvecklas för att undersöka riktad borttagning av kolon ammoniak och bestämma dess effektivitet på att förebygga och behandla HE.
Förklaringar
Tack
Denna studie stöddes av National Natural Science Foundation i Kina ( nr 30970886) och Science and Technology Project Dalian (nr 2008E13SF193).
Authors 'ursprungliga inlämnade handlingarna Images of Nedan finns länkar till författarnas original lämnat filer för bilder. 12876_2010_587_MOESM1_ESM.ppt Författaroriginalfilen för figur 1 12876_2010_587_MOESM2_ESM.ppt Författaroriginalfilen för figur 2 12876_2010_587_MOESM3_ESM.ppt Författaroriginalfilen för figur 3 12876_2010_587_MOESM4_ESM.ppt Författaroriginalfilen för figur 4 12876_2010_587_MOESM5_ESM.eps Författaroriginalfilen för figur 5 12876_2010_587_MOESM6_ESM.eps författar~~POS=TRUNC för figur 6 12876_2010_587_MOESM7_ESM.eps författar~~POS=TRUNC för figur 7 konkurrerande intressen
författarna förklarar att de inte har några konkurrerande intressen.

• Helicobacter pylori lipopolysackarid modifiering, Lewis antigenuttryck, och gastrisk kolonisering är kolesterolberoende
• Odifferentierad typ adenocarcinom: prognostiska effekterna av tre histologiska typer