誠信認證:
工商注冊信息已核實!領(lǐng)域: | 其他 | ||
樣品: | 人體骨骼 | 項目: | 流變在醫(yī)藥上的應用 |
參考: | 耐馳儀器 |
方案文件名 | 下載 |
---|---|
流變在醫(yī)藥上的應用——愈傷載藥凝膠(流變儀) |
下載此篇方案 |
流變在醫(yī)藥上的應用——愈傷載藥凝膠
DSC/TG/STA應用方案 2024-06-03
什么是凝膠?凝膠,是那些由無機小顆粒和有機大分子等組成的混合體系,一般呈液態(tài)或半固體形態(tài)。凝膠材料具備許多優(yōu)異的性能,使其在制藥中得到廣泛應用。良好的生物相容性使得大多數(shù)凝膠都可以被人體完全吸收;緩釋控釋特性有助于實現(xiàn)病灶區(qū)的原位治療;良好的穩(wěn)定性使凝膠能夠長期停留以達到持續(xù)緩釋治療的功效;良好的流動性使其易于涂抹和吸收;相比較于含油含蠟的半固態(tài)制劑,凝膠制劑不會污染我們的衣物…以及還有許多其他優(yōu)良特性。
圖1 凝膠的分類
組成上看,如圖1所示。凝膠可分為單相凝膠和兩相凝膠兩類。在兩相凝膠中,一種是通過范德華力維持在一起的連續(xù)相凝膠體系,一種是通過靜電相互作用保持在一起的,例如化氫氧化鋁凝膠。觸變性就是這種兩相凝膠最重要的特性,當這種凝膠被剪切時,例如經(jīng)歷了強烈的搖晃,分子間的弱鍵合作用被破壞,從而形成溶膠。靜置時,顆粒自由碰撞,再次發(fā)生絮凝,凝膠結(jié)構(gòu)重建。因此,這種類型的凝膠在溶膠和凝膠之間來回變化,不同應用場景下的流動行為強烈影響著產(chǎn)品的使用過程。
其次是單相凝膠,同樣也有兩種類型,不可逆和可逆兩種。它們都存在一個三維網(wǎng)絡(luò)交聯(lián)結(jié)構(gòu)來使凝膠保持穩(wěn)定,但在不可逆體系中,由于結(jié)構(gòu)是通過共價鍵交聯(lián)的,這個網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不能被破壞。然而在可逆體系中,這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是由較弱的相互作用(如氫鍵)保持的,是熱可逆的。因此,凝膠在不同溫度下的流動性和穩(wěn)定性便是我們在該類凝膠材料上的研究重點。
在單相凝膠中,還有兩類比較特殊的凝膠,一個是條件觸發(fā)凝膠,它實際上是一種不可逆的凝膠。在使用之前,它顯示為液體,當受到溫度、pH、離子濃度以及引發(fā)劑等的觸發(fā)時,它可以在指定區(qū)域內(nèi)發(fā)生交聯(lián)形成不可逆凝膠,以達到定點釋放藥物的效果。因此膠凝點的設(shè)計是關(guān)鍵,如膠凝溫度和膠凝時間。本文的重點也是在該類凝膠上。
水凝膠是另一種不可逆的單相凝膠。水凝膠可以廣泛用于填充載體,以支撐我們的皮膚甚至器官。想要能夠起到支撐填充的作用,就需要較高的強度,那么在流變中就可以用模量這個概念來表征這種支撐強度了。
骨折怎么治?大家多多少少應該都見過,把錯位的骨頭擺正后打上石膏,靜養(yǎng)數(shù)月使骨頭生長愈合。打石膏的作用在哪呢?就是為了保證骨頭斷裂處處于閉合的狀態(tài),只有骨頭的斷面緊密連接在一起,其中的神經(jīng)血管等組織結(jié)構(gòu)才能快速生長使斷骨重連。骨頭非常的硬,斷面往往又不平整,是很難緊密貼合在一起的,因此修復需要很長的時間,經(jīng)常是按月來計算的。那么我們不妨換個思路,在斷裂的骨裂縫中間填入柔軟的凝膠填料,把斷面充分連接起來,就能促進其愈合生長,那這個就是骨愈傷凝膠,如圖2所示。
圖2 骨愈傷凝膠輔助骨裂縫愈合示意圖
那這種凝膠需要怎樣的流變性質(zhì)呢?為了能夠充分填滿整個裂縫,需要該凝膠在注射階段具有不錯的流動能力,能夠充分自適應骨裂縫的形狀。填滿整個裂縫之后,又能夠盡快將這個形狀固定住,不再流動,即便病人進行簡單的活動也不會使得凝膠從骨縫中流出,形成具有一定強度的凝膠狀態(tài),充分連接骨裂縫,促進其愈合。那么病人被注射了該骨愈傷凝膠,需要多長時間才能由液體狀態(tài)轉(zhuǎn)變具有一定強度不會流動的凝膠呢?到底需要靜養(yǎng)多久才能進行簡單的活動呢?這就可以通過流變學的指標來進行評價了。
圖3 骨愈傷凝膠的溫度掃描---確定存儲使用溫度條件
該凝膠主要是一類以溶液狀態(tài)給藥后,在用藥部位立即發(fā)生相轉(zhuǎn)變,由液態(tài)轉(zhuǎn)化形成半固體凝膠的制劑。主要有溫度敏感型、pH敏感型以及離子敏感型等等。影響骨愈傷凝膠發(fā)生這種相轉(zhuǎn)變的因素主要就是溫度了,圖3就是該骨愈傷凝膠的單頻振蕩溫度掃描曲線,可以看出在冰箱冷藏存儲條件4℃下G’’>G’,顯示為類液體行為,具有良好的流動性,能夠穩(wěn)定存儲;28℃左右開始發(fā)生凝膠化轉(zhuǎn)變G’=G’’;隨后當溫度到達37℃左右時,剛好在體溫附近,凝膠模量最大,完成凝膠。該配方非常完美地契合整個存儲以及使用場景。
圖4 不同酶含量骨愈傷凝膠的單頻時間掃描---確定凝膠時間
使用溫度沒有問題,那愈傷凝膠需要多長時間能夠由液體轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w形成具有一定強度的凝膠,可以通過單品時間掃描測試來進行表征,在發(fā)生凝膠之前,在流變曲線上顯示為G’’>G’的類液體行為,當G’=G’’時到達凝膠點,凝膠開始形成三位網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),初具結(jié)構(gòu),整體形狀開始固定不再發(fā)生流動變化。經(jīng)過凝膠點以后,G’>G’’,展示為類固體的行為,且模量不斷增加直至走平徹底形成凝膠。圖4為兩種骨愈傷凝膠材料在37℃時測試結(jié)果。1#添加50phr酶,2#添加25phr酶。可以發(fā)現(xiàn)酶的含量直接影響材料的凝膠時間,酶含量越高凝膠時間越快。酶含量多了是可以促進凝膠化時間,提高材料的模量。當然這個量肯定也不是越多越好,因此我們可以通過流變的數(shù)據(jù)和其他生物數(shù)據(jù)來共同分析得到最佳的配方配比。
從本文的測試可以看出,流變的測試并不僅僅是拘泥于,測一個樣品的黏度是多少,模量是多少,流變的測試是可以完全貼合并模擬實際使用應用場景的。測試或許并沒有太大的難度,難的在于思考如何設(shè)計這樣的測試實驗,如何用得到的數(shù)據(jù)來分析指導我們的應用。因此最重要的點可能并不是我們流變本身,而是首先充分了解自己產(chǎn)品本身在使用過程的各種變化行為,然后才能通過包括流變等的各種測試手段來輔助研究其各種行為。
作者
楊陽
耐馳儀器公司應用實驗室
Copyright ?2007-2024 ANTPEDIA, All Rights Reserved
京ICP備07018254號 京公網(wǎng)安備1101085018 電信與信息服務業(yè)務經(jīng)營許可證:京ICP證110310號