سنتز و بررسی سمیت تری متیل کیتوزان کلرید به‌عنوان حامل واکسن و دارو

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه جامع امام حسین(ع)

2 دانشگاه جامع امام حسین (ع)

چکیده

تری متیل کیتوزان برای انتقال ژن، داروهای پپتیدی و واکسن‌ها از طریق مسیرهای مخاطی بینی و خوراکی به کار گرفته می‌شود. این پلیمر یک مشتق کیتوزان است که حلالیت آن در آب از طریق متیلاسیون گروه آمین نوع اول و تبدیل آن به آمونیوم افزایش پیدا کرده است. در این فرایند، متیلاسیون گروه هیدروکسی نیز انجام می‌شود که حلالیت آن در آب را کاهش می‌دهد. هدف این مطالعه بررسی سمیت تری متیل کیتوزان با وزن مولکولی بالا و درصد بیشتری از آمین نوع چهارم بوده است. به این منظور ابتدا دی متیل کیتوزان با روش متیلاسیونEschweiler-Clarke  سنتز گردید. سپس برای پرهیز از متیلاسیون گروه هیدروکسی که در شرایط قلیایی اتفاق می‌افتد ادامه متیلاسیون توسط واکنشMenshutkin  و با استفاده از یدومتان به‌عنوان عامل آلکیله­کننده و در حلال NMP انجام شد. درصد دی متیلاسیون و کواترنیزاسیون با روش‌های NMR و FTIR  تعیین شد. میزان سمیت سلولی محصول تولیدشده، با روش MTT علیه سلول‌های اپی‌تلیال Caco2 بررسی شد. فعالیت همولیتیک محصول سنتزی نیز با روش رهایش هموگلوبین در گلبول‌های قرمز انسانی انجام شد. داده‌ها از لحاظ آماری با روش ANOVA و آزمون توکی ‌بررسی شدند. پلیمر سنتز شده تا غلظت 1 میلی‌گرم بر میلی‌لیتر در سلول Caco2 فاقد سمیت بود و تا سطح 001/0 اختلاف معنادار مشاهده نشد (001/0> p). در آزمایش رهایش هموگلوبین نیز با افزایش غلظت پلیمر افزایش سمیت مشاهده نشد. بنابراین پلیمر سنتز شده می‌تواند به­عنوان یک حامل انتقال مواد زیستی به کار رود.

کلیدواژه‌ها


[1]     Chaturvedi, M.; Kumar, M.; Pathak, K. “A Review on Mucoadhesive Polymer Used in Nasal Drug Delivery System”; J. Adv. Pharm. Technol. Res. 2011, 2, 215.
[2]     Junginger, H. E.; Verhoef, J. C. “Macromolecules as Safe Penetration Enhancers for Hydrophilic Drugs—a Fiction?”; Pharm. Sci. Technol. 1998, 1, 370-376.
[3]     Sahni, J. K.; Chopra, S.; Ahmad. F. J.; Khar, R. K. “Potential Prospects of Chitosan Derivative Trimethyl Chitosan Chloride (TMC) as a Polymeric Absorption Enhancer: Synthesis, Characterization and Applications”; J. Pharm. Pharmacol. 2008, 60, 1111-1119.
[4]     Thanou, M.; Verhoef, J. C.; Marbach, P.; Junginger, H. E. “Intestinal Absorption of Octeriotide: N-trimethyl Chitosan Chloride (TMC) Ameliorates the Permeability and Absorption Properties of the Somatostatin Analogue in-vitro and in-vivo”; J. Pharm. Sci. 2000, 89, 951–7.
[5]     Illum, L.; Jabbal-Gill, I.; Hinchcliffe, M.; Fisher, A. N.; Davis, S. S. “Chitosan as a Novel Nasal Delivery System for Vaccines”; Adv. Drug. Deliv. Rev. 2001, 51, 81-96.
[6]     Strand, S. P.; Tømmeraas, K.; Vårum, K. M.; Østgaard, K. “Electrophoretic Light Scattering Studies of Chitosans with Different Degrees of N-acetylation”; Biomacromolecules 2001, 2, 1310-1314.
[7]     Rinaudo, M.; Domard, A. “Solution Properties of Chitosan”; University Joseph Fourier - Grenoble, 1989.
[8]     Werle, M.; Takeuchi, H.; Bernkop‐Schnürch, A. “Modified Chitosans for Oral Drug Delivery”; J. Pharm. Soc. 2009, 98, 1643-1656.
[9]     De Britto, D.; Celi Goy, R.; Campana Filho, S. P.; Assis, O. B. G. “Quaternary Salts of Chitosan: History, Antimicrobial Features, and Prospects”; Int.   J. Carbohyd. Chem. 2011, 12 pages.
[10]  Martins, A. F.; Facchi, S. P.; Monteiro, J. P.; Nocchi, S. R.; Silva, C. T.; Nakamura, C. V.; Girotto, E. M.; Rubira, A. F.; Muniz, E. C. “Preparation and Cytotoxicity of N, N, N-Trimethyl Chitosan/Alginate Beads Containing Gold Nanoparticles”; Int. J. Biol. Macromol. 2015, 72, 466-471.
[11]  Thanou, M.; Kotzé, A. F.; Scharringhausen, T.; Luessen, H. L.; de Boer, A. G.; Verhoef, J. C.; Junginger, H. E. “Effect of Degree of Quaternization of N-trimethyl Chitosan Chloride for Enhanced Transport of Hydrophilic Compounds Across Intestinal Caco-2 Cell Monolayers”; J. Controlled Release 2000, 64, 15-25.
[12]  Mourya, V.; Inamdar, N. N. “Trimethyl Chitosan and its Applications in Drug Delivery”; J. Mater. Sci. - Mater. Med. 2009, 20, 1057.
[13]  Verheul, R., “Tailorable Trimethyl Chitosans as Adjuvant for Intranasal Immunization”; Utrecht University, 2010.
[14]  Verheul, R. J.; Amidi, M.; Van Der Wal, S.; Van Riet, E.; Jiskoot, W.; Hennink, W. E. “Synthesis, Characterization and in Vitro Biological Properties of O-methyl Free N, N, N-Trimethylated Chitosan”; Biomaterials 2008, 29, 3642-3649.
 [15]  Sieval, A.; Thanou, M.; Kotze, A.; Verhoef, J.; Brussee, J.; Junginger, H. “Preparation and NMR Characterization of Highly Substituted N-Trimethyl Chitosan Chloride”; Carbohyd. Polym. 1998, 36, 157-165.
[16]  Rúnarsson, Ö.V.; Holappa, J.; Nevalainen, T.; Hjálmarsdóttir, M.; Järvinen, T.; Loftsson, T.; Einarsson, J.M.; Jónsdóttir, S.; Valdimarsdóttir, M.; Másson, M. “Antibacterial Activity of Methylated Chitosan and Chitooligomer Derivatives: Synthesis and Structure Activity Relationships”; Eur. Polym. J. 2007, 43, 2660-2671.
[17]  Boonyo, W.; Junginger, H. E.; Waranuch, N.; Polnok, A.; Pitaksuteepong, T. “Chitosan and Trimethyl Chitosan Chloride (TMC) as Adjuvants for Inducing Immune Responses to Ovalbumin in Mice Following Nasal Administration”; J. Controled Release 2007, 121, 168-175.
[18]  Yoshihara, E.; Nakae, T. “Cytolytic Activity of Liposomes Containing Stearylamine”; BBA-Biomembranes 1986, 854, 93-101.
[19]  Rúnarsson, Ö.V., Holappa, J.; Jónsdóttir, S.; Steinsson, H.; Másson, M. “N-Selective ‘One Pot’synthesis of Highly N-Substituted Trimethyl Chitosan (TMC)”; Carbohydr. Polym. 2008, 74, 740-744.
[20]  Muzzarelli, R. A. A.; Tanfani, F. “The N-permethylation of Chitosan and the Preparation of N-trimethyl Chitosan Iodide”;           Carbohyd. Polym. 1985, 5, 297-307.
[21]   Thanou, M. M.; Verhoef, J. C.; Romeijn, S. G.; Nagelkerke, J. F. “Effects of N-Trimethyl Chitosan Chloride, a Novel Absorption Enhancer, on Caco-2 Intestinal Epithelia and the Ciliary Beat Frequency of Chicken Embryo Trachea”;           Int. J. Pharm. 1999, 185, 73-82.
[22]  Khademi, F.; Derakhshan, M.; Yousefi-Avarvand, A.; Tafaghodi, M. “Potential of Polymeric Particles as Future Vaccine Delivery Systems/Adjuvants for Parenteral and Non-Parenteral Immunization against Tuberculosis: A Systematic Review”; Iran J. Basic Med. Sci. 2018, 21, 116.