American Journal of Drug Delivery and Therapeutics Offener Zugang

Abstrakt

Sicherer Designansatz für die Toxizität von Silica-Nanokapseln

Kaczerewska Olga

Mesoporöse Silica-Nanokapseln sind ein bekanntes und führendes Nanocontainersystem, das in mehreren Bereichen (Korrosionsschutz, Antifouling, Arzneimittelverabreichung) eingesetzt wird. Es wurde jedoch bereits berichtet, dass das monomere kationische Tensid Hexadecyltrimethylammoniumbromid (CTAB), das als Vorlage bei der Synthese dieser Nanokapseln verwendet wird, ersetzt werden sollte, da es eine Quelle der Toxizität der Nanokapseln darstellt. In dieser Arbeit untersuchen wir den Ersatz von CTAB durch dimere Tenside, die als Gemini-Tenside bekannt sind. In der Literatur bereits vorhandene Arbeiten zeigen, dass Gemini-Tenside tendenziell eine geringere Toxizität für Süßwasser- und Meereslebewesen aufweisen als ihre herkömmlichen Analoga. Daher kann diese Studie als ein „Safe-by-Design“-Ansatz zur Synthese von Silica-Nanokapseln angesehen werden, bei dem ein kommerzielles Tensid (CTAB) durch ein Gemini-Tensid (QSB2-12) ersetzt wird. Unter Verwendung beider Tenside hergestellte Nanokapseln wurden mittels verschiedener Techniken (BET, FTIR, DLS, TGA, SEM) vollständig charakterisiert, während die kurzfristige Expositionswirkung gegenüber vier Meeresspezies (den grünen Mikroalgen Nannochloropsis gaditana und Tetraselmis chuii, der Kieselalge Phaeodactylum tricornutum und dem Kleinkrebs Artemia salina) untersucht wurde.  

Eine Nanokapsel ist eine nanoskalige Hülle, die aus einem ungiftigen Polymer hergestellt wird. Es handelt sich um vesikuläre Strukturen aus einem Polymerfilm, der ein inneres Flüssigkeitszentrum im Nanomaßstab darstellt. Nanokapseln haben zahlreiche Verwendungsmöglichkeiten, darunter vielversprechende medizinische Anwendungen zur Verabreichung von Medikamenten, zur Verbesserung der Ernährung, für Nutraceutika und als selbstheilende Materialien. Die Vorteile von Veranschaulichungstechniken liegen im Schutz dieser Substanzen vor dem Schutz unter ungünstigen Bedingungen, in der kontrollierten Freisetzung und in der präzisen Zielausrichtung. Nanokapseln können möglicherweise als MRI-gesteuerte Nanoroboter oder Nanobots verwendet werden, obwohl noch Schwierigkeiten bestehen. Die durchschnittliche Größe der für verschiedene Anwendungen verwendeten Nanokapseln liegt zwischen 10 und 1000 nm. Abhängig von der Gestaltung und Verwendung der Nanokapsel kann die Größe jedoch spezifischer sein.  

Nanocapsule structure comprises of nanovesicular framework that is shaped in a center shell game plan. The shell of an ordinary nanocapsule is made of a polymeric layer or covering. The kind of polymers utilized is of biodegradable polyester, as nanocapsules are frequently utilized in natural frameworks. Poly-e-caprolactone (PCL), poly(lactide) (PLA), and poly(lactide-co-glicolide) (PLGA) are commonplace polymers utilized in nanocapsule formation. Other polymers incorporate thiolated poly(methacrylic corrosive) and poly(N-vinyl Pyrrolidone). As manufactured polymers have demonstrated to be increasingly unadulterated and reproducible when thought about normally happening polymers, they are frequently favored for the development nanocapsules. Be that as it may, some regular happening polymers, for example, chitosan, gelatin, sodium alginate, and egg whites are utilized in some medication conveying nanocapsules. Other nanocapsule shells incorporate liposomes, alongside polysaccharides and saccharides. Polysaccharides and saccharides are utilized due to their non-poisonousness and biodegradability. They are appealing to use as they take after organic membranes.   The center of a nanocapsule is made out of an oil surfactant that is explicitly chosen to facilitate with the chose tranquilize inside the polymeric layer. The particular oil utilized must be profoundly solvent with the medication, and non-harmful when utilized in an organic domain. The oil-tranquilize emulsion must have low dissolvability with the polymer film to guarantee that the medication will be conveyed all through the framework appropriately and be discharged at the best possible time and area. At the point when the correct emulsion is gotten, the medication ought to be consistently scattered all through the whole inner depression of the polymeric film. 

Die Herstellungsmethode hängt von den Anforderungen an ein beliebiges Medikament oder eine beliebige Substanz ab. Diese Verfahren hängen von den physikochemischen Eigenschaften des Kernmaterials, des Wandmaterials und der gewünschten Größe ab. Die gängigsten Methoden zur Herstellung von Nanokapseln sind Nanofällung, Emulsionsdispersion und lösliche Dispersion. Bei der Nanofällungsmethode, auch lösliche Dispersionsmethode genannt, werden Nanokapseln durch die Herstellung einer kolloidalen Suspension zwischen zwei getrennten Phasen hergestellt. Die organische Phase besteht aus einer Lösung und einer Mischung organischer Lösungsmittel. Die wässrige Phase besteht aus einer Mischung von Nichtlösungsmitteln, die einen Oberflächenfilm bildet. Die organische Phase wird langsam in die flüssige Phase infundiert, die dann aufgewirbelt wird, um die kolloidale Suspension zu bilden. Wenn die kolloidale Suspension geformt ist, wird sie aufgewirbelt, bis sich Nanokapseln zu bilden beginnen. Größe und Form der Nanokapsel hängen von der Infusionsgeschwindigkeit sowie der Rührgeschwindigkeit ab. Eine weitere gängige Methode zur Herstellung von Nanokapseln ist die Emulsionsdispersionsmethode. Diese Technik besteht aus drei Phasen: natürliche, flüssige und Verdünnungsphase. Bei dieser Strategie wird die natürliche Phase der wässrigen Phase unter Zuständen hoher Unruhe zugefügt, wodurch eine Emulsion entsteht. Während dieses Vorgangs wird der Emulsion Wasser zugefügt, wodurch die löslichen Stoffe diffundieren. Die Folge dieser Emulsionsverbreitung ist die Bildung von Nanokapseln. 

 Eine weitere wirksame Methode zur Herstellung von Nanokapseln ist die Lösungsmittelverdampfung. Bei diesem Verfahren werden aus Lösungsmitteln einfache oder doppelte Emulsionen gebildet und zur Bildung einer Nanopartikelsuspension verwendet. Durch schnelle Homogenisierung oder Ultraschallbehandlung wird die Größe kleiner Moleküle in der Nanopartikelsuspension bestimmt. Wenn die Suspension stabil ist, werden die Lösungsmittel entweder durch kontinuierliches Rühren bei Raumtemperatur oder durch Verringerung des Umgebungsdrucks verdampft.