توصيفگر ها :
پلي ان ايزوپروپيل آكريل آميد , كيتوسان , سندروم خشكي چشم , پليمر منقوش مولكولي , انسولين
چكيده فارسي :
سندروم خشكي چشم اختلالي در لايه اشكي چشم است كه به دليل كمبود اشك يا تبخير بيش از حد آن ايجاد مي‌شود. وجود گيرنده‌‌هاي انسولين در سطح چشم و غدد اشكي نشان مي‌دهد كه انسولين داروي مناسبي براي بهبود و ايجاد پايداري شرايط سطح چشم است. بنابراين توسعه فرمولاسيون¬هايي كه بتواند زمان ماندگاري انسولين را در چشم افزايش داده و دارورساني به غدد اشكي و سلول‌‌هاي قرنيه را تسهيل كند، بسيار مفيد خواهد بود. در پژوهش حاضر هيدروژل كامپوزيتي پلي¬ان ايزوپروپيل آكريل آميد-كيتوسان جهت درمان سندروم خشكي چشم مورد استفاده قرار گرفت. در اين راستا، ابتدا ميكروذره¬هاي منقوش حاوي انسولين از آلجينات با استفاده از روش امولسيون-ژل تهيه شد. در ادامه، كوپليمر پلي ان ايزوپروپيل آكريل آميد-كيتوسان توسط پليمريزاسيون راديكال آزاد تهيه شد و هيدروژل كامپوزيتي بر پايه پلي ان ايزوپروپيل آكريل آميد-كيتوسان حاوي 10، 15، 25 و 35 ميلي¬گرم بر ميلي¬ليتر از ميكروذره¬ها منقوش حاوي انسولين تهيه شد. مشخصه¬يابي كوپليمر، ميكروذره¬هاي منقوش و هيدروژل¬هاي كامپوزيتي از نظر ريزساختار و خواص تورم، تخريب-پذيري، سميت سلولي، رئولوژيكي و رهايش دارو انجام شد. نتايج نشان داد ميكروذره¬هاي منقوش با اندازه ذرات حدود 10 ميكرومتر و سطح متخلخل اصلاح¬شده تهيه شد كه رفتار جذب و رهايش پاسخگو به اسيديته از خود نشان دادند. نتايج طيف¬سنجي فروسرخ با تبديل فوريه، رزونانس مغناطيس هسته و پراش پرتو ايكس نشان داد كه كوپليمريزاسيون كيتوسان و پلي ان ايزوپروپيل آكريل آميد با موفقيت انجام پذيرفت. آناليزهاي حرارتي انجام شده بر روي كوپليمر نشان¬دهنده كاهش دماي تغيير حالت كوپليمر از 5/0±30 به 5/0 ± 32 درجه سانتي¬¬گراد شد. در ادامه، هيدروژل¬هاي كامپوزيتي با ساختاري متخلخل با اندازه تخلخل 10 تا 80 ميكرومتر تهيه شد. نتايج نشان داد كه دماي تغيير حالت نمونه¬ها از 5/0 ± 32 در نمونه خالص به 5/0±1/31 درجه سانتي¬گراد در نمونه حاوي 15 ميلي¬گرم بر ميلي¬ليتر ميكروذره رسيد كه كارايي بهتر فرمولاسيون را در بازه¬هاي دمايي وسيع‌تري ممكن مي¬سازد. همچنين، درصد تورم در محلول اشك مصنوعي با افزايش غلظت ميكروذره به طور قابل توجهي كاهش يافت كه با محيط چشم تطابق بيشتري دارد و منجر به فشارهاي ناشي از تورم در چشم نمي¬شود. همچنين تخريب سه روزه هيدروژل خالص با افزايش غلظت ميكروذره¬ها به تخريب تقريبي در بازه پنج تا هفت روز رسيد كه براي كنترل رهايش دارو، كاهش دفعات استعمال و راحتي بيمار بهترين شرايط فراهم باشد. علاوه بر اين، مدول ذخيره در دماي 37 درجه سانتي¬گراد براي نمونه حاوي 15 ميلي¬گرم بر ميلي¬ليتر ميكروذره و نمونه فاقد ميكروذره به ترتيب 61 و 34 پاسكال محاسبه شد كه نشان¬دهنده بهبود خواص مكانيكي و مقاومت اين نمونه است به طوريكه مناسب قرارگيري در محيط چشم باشد. همچنين رهايش داروي نمونه بهينه در دو دماي 25 و 37 درجه سانتي¬گراد و اسيديته چشم سالم (4/6) و چشم بيمار (4/7) بررسي شد. بنابر نتايج بدست آمده، در 24 ساعت ابتداي رهايش در اسيديته 4/7 و دماي 37 درجه سانتي¬گراد 1/3 ± 7/17 درصد انسولين رها شد. درحاليكه در همين دما و اسيديته 4/6 اين مقدار به 1/4 ± 8/6 درصد كاهش يافت. روند مشابه در پاسخ به تغييرات اسيديته محيط در دماي 25 درجه سانتي¬گراد مشاهده شد، با اين تفاوت كه در اين دما، مقدار داروي رها شده در اسيديته 4/6 و 4/7 به ترتيب11/2 ± 23/4 و 3/5 ± 77/8 درصد بود. بنابراين فرمولاسيون تهيه شده رهايش بهينه خود را در اسيديته 4/7 و دماي 37 درجه سانتي¬گراد در طول مدت يك هفته نشان داد و مي-تواند در كنترل رهايش دارو در شرايط بيماري، كاهش دفعات استفاده و راحتي بيمار سودمند باشد. همچنين، رفتار سلولي نمونه¬ها با آزمون آلاماربلو در مقابل سلول¬هاي اپيتليال قرنيه انسان بررسي شد و نتايج نشان داد نمونه حاوي 15 ميلي¬گرم بر ميلي¬ليتر ميكروذره با افزايش شدت فلوئورسانس از 9/0 ± 64/5 به 3/0 ± 27/7 در روز هفتم زيست¬سازگاري بالايي با سلول¬هاي اپيتليال قرنيه در شرايط آزمايشگاهي دارد كه نشان¬دهنده ايمني اين نمونه به عنوان قطره چشمي در تماس با بافت چشم است. به طور خلاصه، هيدروژل كامپوزيتي تهيه شده بر پايه كوپليمر كيتوسان-پلي¬نايپم حاوي 15 ميلي¬گرم بر ميلي¬ليتر ميكروذره مي¬تواند مشخصاتي مطابق با نيازهاي اين سيستم دارورسان در جهت بهبود آسيب‌هاي ناشي از خشكي چشم ارائه دهد.
چكيده انگليسي :
Dry eye syndrome is a disorder in the tear film caused by insufficient tears or excessive evaporation, leading to disruptions in ocular surface homeostasis. The presence of insulin receptors on the eye's surface suggests that insulin could serve as a suitable drug to improve ocular conditions. This study explores the use of a hydrogel composite based on poly(N-isopropylacrylamide)-chitosan containing molecularly imprinted alginate microsphres for the treatment of dry eye syndrome. Microspheres containing insulin were synthesized using alginate through an emulsion-gelation method. Subsequently, the poly(N-isopropylacrylamide)-chitosan copolymer was synthesized via free radical polymerization. Hydrogel composites based on poly(N-isopropylacrylamide)-chitosan, incorporating microspheres with insulin concentrations of 10, 15, 25, and 35 mg/mL, were prepared. Characterization of the copolymer, insulin-imprinted microspheres, and composite hydrogels was conducted for structural, swelling, degradation, cytotoxicity, rheological, and drug release properties. Thermal analysis demonstrated a reduction in the composite's transition temperature from 32.5 ± 0.5 to 30.0 ± 0.5ºC. Results also indicate that porous hydrogel composites with pore sizes ranging from 10 to 80 micrometers were synthesized and the composite containing 15 mg/mL insulin-imprinted microspheres exhibited an improved mechanical modulus of 61 kPa at 37ºC, compared to 34 kPa for the microsphere-free sample. The optimal formulation demonstrated controlled drug release over one week at 37ºC and pH levels of 6.4 (healthy eye) and 7.4 (dry eye). In the first 24 hours, 17.3 ± 1.7% of insulin was released in an environment mimicking dry eye conditions (pH 7.4, 37ºC), while the release decreased to 8.6 ± 1.4% in a healthy eye environment (pH 6.4, 37ºC). Moreover, the biocompatibility of the hydrogel composite was assessed using an AlamarBlue assay with human corneal epithelial cells. The composite with 15 mg/mL insulin-imprinted microspheres demonstrated a significant increase in fluorescence intensity from 5.64 ± 0.9 to 7.27 ± 0.3 on the seventh day, indicating excellent biocompatibility and safety. In summary, the developed chitosan-poly(N-isopropylacrylamide) hydrogel composite containing 15 mg/mL insulin-loaded microspheres exhibits promising characteristics for addressing dry eye syndrome, offering controlled drug release, enhanced rheological properties, and excellent biocompatibility.
