عنوان پایان‌نامه
بررسی فرایند و پارامتر های موثر فیزیکی در تولید ذره زیستی کیتوزان- دی پپتید مورد کاربرد در دارورسانی
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی-داروسازی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1397.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 61332
- تاریخ دفاع
- ۱۶ دی ۱۳۹۲
- استاد راهنما
- فرید عابدین درکوش, قاسم عموعابدینی
- دانشجو
- فرزانه حاجی رسولیها
- چکیده
- تجویز داروها از راه خوراکی با مشکلاتی از قبیل انحلال پذیری اندک و جذب پایین ماده ی دارویی از این طریقه ی تجویز مواجه است. به منظور غلبه بر این مشکل، دی پپتید به عنوان ماده ای که جذب مؤثری در سیستم گوارشی دارد، در ساختار یک حامل کیتوزانی قرار داده می شود تا بتوان دارورسانی به سیستم گوارشی را به صورت هدفمند انجام داد. کیتوزان، پلیمری زیست تخریب پذیر و غیر سمی است که دارای پتانسیل بالقوه ای در زمینه های داروسازی می باشد. این زیست پلیمر پر کاربرد، علیرغم خواص مفید بسیاری که دارد، دچار ضعف در تکرارپذیری فرآیندها می باشد. در این پژوهش، یک حامل مبتنی بر کیتوزان نوین و هدفمند برای دارورسانی به روش خوراکی، ابداع و ساخته شده است. کیتوزان، تحت چندین مرحله ی اصلاح شیمیایی قرار می گیرد و هر مرحله، با هدف بهبود خواص کیتوزان برای مرحله ی بعدی سنتز و نهایتا هدفمند سازی حامل صورت می گیرد. به علاوه، به منظور معتبرسازی و قابل استناد بودن این طرح پژوهشی برای کارهای تحقیقاتی و صنعتی آتی، تمامی مراحل سنتز این حامل کیتوزانی، با استفاده از طراحی آماری آزمایش ها برای فاکتورها و پارامترهای مؤثر فیزیکی در فرآیند تولید و با بررسی و آنالیز پاسخ ها، بهینه سازی شده است. کلیه ی مراحل طراحی آزمایش ها و بهینه سازی با استفاده از نرم افزار Minitab 16 انجام شده اند. در واقع، مرحله به مرحله، بهترین شرایط سنتز برای حصول بالاترین بازده، به دست آورده شده است. در ابتدا، با هدف حفاظت گروه آمینی اولیه ی کیتوزان و بهبود انحلال پذیری آن، 9 آزمایش به روش طراحی آزمایش CCFD طراحی شده اند. پس از بررسی نتایج این آزمایش ها، شرایط بهینه ی C°122 و 4 ساعت با بازده ?88 حاصل شد. با انجام این مرحله، انحلال پذیری کیتوزان در pH قلیایی و خنثی میسر شده است؛ ضمن آن که پلیمر برای مرحله ی بعدی سنتز آماده شده است؛ همچنین، با حفاظت این گروه آمینی، بار الکتریکی مثبت این پلیمر کاتیونی برای مرحله ی نهایی سنتز حفظ شده است. در مرحله ی بعد، یک گروه کربوکسیل، جایگزین یکی از گروه های هیدروکسیل کیتوزان شده است. در این مرحله، روش طراحی آزمایش Box-Behnken به کار گرفته شد و 15 آزمایش حاصل شد. پس از بهینه سازی فرآیند، بهترین شرایط آزمایش، حاصل شدند: غلظت ?30 از NaOH، نسبت 1 به 9 از آب به ایزوپروپیل الکل و دمای C°60 که این شرایط، بازده ?100 را حاصل نمودند. در این قسمت، ضمن انحلال پذیر باقی ماندن این پلیمر در pH خنثی و قلیایی، زمینه برای یک سنتز نوین فراهم شده است؛ سنتزی که در آن، یک دی پپتید، گلایسیل-گلایسین، از طریق پیوند باند آمینی خود با گروه کربوکسیل کیتوزان اصلاح شده، به پلیمر کونژوگیت می شود؛ آن هم در شرایط بهینه ی 4 ساعت و با ماده ی فعال سازی EDC که از طراحی آزمایش ها به روش فاکتوریل کامل، پس از انجام 4 آزمایش به دست آمد. بازدهی این مرحله، برابر با ?76/52 بود. این برای نخستین بار است که کونژوگاسیون کیتوزان – دی پپتید به این طریق انجام می شود؛ کونژوگاسیون دی پپتیدی ای که هدف اصلی آن، هدفمند کردن حامل است. همچنین، کلیه ی مراحل بهینه سازی نیز برای نخستین بار است که به این صورت منسجم انجام شده اند. در راستای این طرح پژوهشی، روش آنالیز و ارزیابی جدیدی نیز ابداع شده است که نیاز به دستگاه پیچیده ی 1H NMR را حذف می کند و روش استفاده از UV را جایگزین می کند. در نهایت، با دپروتکت کردن گروه آمینی کیتوزان، حاملی زیست سازگار و هدفمند تولید می شود که می توان، داروهایی با مشکلاتی از قبیل انحلال پذیری یا فراهمی زیستی اندک را درون آن، از طریق مکانیسم تشکیل پلی الکترولیت، به صورت نانوانکپسوله درآورد.
- Abstract
- The purpose of this study is 1) to synthesize a novel chitosan derivative used in oral drug delivery applications and 2) to optimize all processes in which this derivative is obtained. The best definition of the problem is to find the optimum conditions which result in maximum yield of each stage of synthesis process. To obtain this aim, we have used design of experiments (DOE) based on analysis of variance (ANOVA) by Minitab 16 software. This novel derivative has been synthesized after three steps. All steps have been carried out according to DOE. In the first step, N-phthaloyl chitosan was synthesized under 122°C at 4 h. These temperature and time were obtained by CCD-Face Centered Design and optimization process after 9 experiments at different temperature and time conditions. Both of the factors were at three levels. The optimum condition yields a DS of 88%. In this step, a novel method for characterization of the samples was developed using uv-vis spectrophotometry. This method has resulted in elimination of using 1H NMR-spectra. In the next step, N-phthaloyl-O-carboxymethyl chitosan was synthesized under optimum conditions achieved by optimization of 15 experiments under varied conditions. These 15 runs were obtained by Box-Behnken Design for three factors: NaOH concentration, water/isopropyl alcohol ratio, and temperature. All the factors were at three levels. The optimum process was done with a concentration of 30% NaOH and a 1:9 ratio of water/isopropyl alcohol at 60°C which yields a DS of 100%. In the last step which was the most innovative section of the study, gly-gly dipeptide was conjugated to the biopolymer which had been synthesized before. The main purpose of this conjugation was to increase the drug absorption across intestinal enterocytes because intestinal enterocytes have specific transporters for peptide absorption. A Full Factorial Design resulted in 4 experiments according to the activation time and reactive agent and their two levels. The best conjugation was carried out at 4 h activation time and with EDC as a reactive agent. The maximum DS of this step was 52.76%. Finally, the primary amino group of this polymer was deprotected to achieve a positively charged carrier. This synthesized polycationic chitosan-gly-gly is a potential carrier which can form polyelectrolyte complexes upon contact with polyanionic drugs in aqueous environment. The result of this interactions is to nano-encapsulation of poorly soluble drugs in digestive system.
