biohydrogels with magnetic nanoparticles as crosslinker

Upload: arista-indriani

Post on 19-Feb-2018

226 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

  • 7/23/2019 Biohydrogels with Magnetic Nanoparticles as Crosslinker

    1/41

    Biohydrogels With Magnetic NanoparCro

    Characteristics and potential use for cantitumor drug

    AristaIndriani

  • 7/23/2019 Biohydrogels with Magnetic Nanoparticles as Crosslinker

    2/41

    Introduction

    Peluang nanoteknologi untuk material baru sebabiomedicine

    Material magnetik dengan skala nano telah digusebagai treatmen tumor malignant

    Ketika terkena frekuensi medan magnet yang tin

    nanopartikel magnetik (NP) menghasilkan panasosilasi momen magnetik mereka, mendorong regtumor

  • 7/23/2019 Biohydrogels with Magnetic Nanoparticles as Crosslinker

    3/41

    diharapkan akan meningkatkan efektivitas dmengurangi efek samping dari kemoterapi

    MNP

    s obat

    Obat

    cerdas

  • 7/23/2019 Biohydrogels with Magnetic Nanoparticles as Crosslinker

    4/41

    Hibrida Hidrogel MNPs

    MNPs digunakan sebagai agen crosslinker polimdan ikatan yang lain adl kovalen

    Hidrogel akan dimuat dengan obat antitumor dakinetika pelepasan obat akan ditentukan

    di baah pengaruh medan magnet bolak!balik

    MNP" dimasukan ke hidrogel men#adi gelNamun masih sederhana $$ secara %sik $$memungkinkan toksisitas

  • 7/23/2019 Biohydrogels with Magnetic Nanoparticles as Crosslinker

    5/41

    Materials and methods

    Materials

    &he sodium salt of carbo'ymethylcellulose (M, molecular eight *a degree of carbo'ymethylation of *-.)

    hyaluronic acid (H/01, molecular eight 2** k+a) ere supplied by "i

    0 commercial a3ueous dispersion of cobalt ferrite (o4e2O5)

    magnetite (4e6O5) NPs as provided by olorobbia (7taly)

    &he silane coupling agent (6!aminopropyl)trimetho'ysilane (0P&M"),

    N!hydro'ysuccinimide (NH"),

    N!(6!dimethylaminopropyl)!N!ethylcarbodiimidehydrochloride (8+),

    9,6!diaminopropane (+0P)

    all reagents ere purchased from "igma!0ldrich

  • 7/23/2019 Biohydrogels with Magnetic Nanoparticles as Crosslinker

    6/41

    &he functionali:ation of metal!o'ide nanoparticles

    NH2)

    "ecara singkat,

    ; ml 0P&M", sesuai dengan rasio molar 5,; relatif terkonsentrasi NP,

    ditambahkan ke suspensi yang mengandung *,; g NP

    v = v campuran etanol = air pada pH ; NP difungsikan (NP!NH2) yang diendapkan dengan

    sentrifugasi pada 95, *** rpm dan dicuci dengan eta

    dikeringkan dalam oven vakum pada 5;o dalam asemalam

    Methods

  • 7/23/2019 Biohydrogels with Magnetic Nanoparticles as Crosslinker

    7/41

    4&!7?

    dilakukan pada suhu kamar pada @io!?ad 4&" .***

    0&? spektrometer = 4&!7? dilengkapi dengan reAeksi toaksesori dilemahkan (Be kristal, 5;o "udut insiden),

    detektor merkuri!kadmium!telluride

    "emua spektrum direkam dalam rentang pan#ang ge;*!5*** cm9 NP spektrum dikumpulkan kering "amhidrogel yang dilio%lisasi dan ditempatkan pada

    kristal 0&? "pectra yang rata!rata lebih dari 92- scanresolusi 5 cm

    koreksi baseline dan smoothing, menggunakan

    C7N!7? P?O versi 2. softare

  • 7/23/2019 Biohydrogels with Magnetic Nanoparticles as Crosslinker

    8/41

    04M

    Mikroskop kekuatan atom (04M) pengukuran dilakuka

    menggunakan mikroskop "olver!Pro (N&!M+&, ?usia)

    +ispersi berair pada pH 5,; dari NP!NH2at konsentrasmg ml dianalisis kering di non!kontak modus menggudiasah kiat silikon dengan konstanta pegas mulai 2,;!

    resonansi frekuensi nominal antara 92* dan 9-* kH:

    Pengolahan data dilakukan dengan menggunakan N&

    Perangkat lunak dan C"'M "PM softare ;*

  • 7/23/2019 Biohydrogels with Magnetic Nanoparticles as Crosslinker

    9/41

    yclic voltammetry

    Dntuk menentukan kemampuan molekul untuk men#ala

    transfer elektron dan merupakan alat rutin dalam kimiaVoltametri siklik adalah dilakukan dalam sel tiga elektroda yamengandung elektroda kerja emas dikelilingi oleh platinum-sp

    elektroda, dan berair referensi kalomel jenuh elektroda (SCE)

    dengan kapiler Luggin. Sebuah !S "## $ analy%er elektroki

    digunakan sebagai unit polarisasi. &an Semua nilai-nilai poten

    menga'u SCE.

    +i baah kondisi percobaan ini, oksidasi 9 electron dari ferrocene ter#adi pada 8dalam diklorometana (H2l2) solusi dan pada 8oE *,5* F di dimetilsulfoksida (

    0P&M" adalah produk "igma!0ldrich dan digunakan seperti yang diterima o4eo4e2O5!NH2 dan 4e6O5!NH2 NP disonikasi sebelum analisis voltamogram sikl

    Karena ketika tidak dilakukan soni%kasi tidak memberikan hasil voltametri

  • 7/23/2019 Biohydrogels with Magnetic Nanoparticles as Crosslinker

    10/41

    "ynthesis of the hydrogel

    9 g M pertama kali dicampurkan dalam air deionisasi padkonsentrasi 9,;> = v

    NH" dan 8+ ditambahkan pada larutan ini pada rasio molarelatif ke mol gugus karboksil dari polisakarida

    *,; g NP!NH2 disoni%kasi setelah 5; menit, ditambahkan kecampuran dan pH diatur men#adi 5,; dengan 9 M Hl

    "etelah terbentuk, hidrogel dimurnikan dengan mencuci di a

    sampai tidak ada #e#ak 8+ atau NH" yang diungkapkan oledan spektroskopi 4&!7?

  • 7/23/2019 Biohydrogels with Magnetic Nanoparticles as Crosslinker

    11/41

    ?heological measurement

    Pengukuran dilakukan dalam rangkap tiga pada suhu kamar Pengukuran rheologi dilakukan dengan 0?2*** ?heometer (&0!7nstru

    1eatherhead, DK) penggunakan plat paralel geometri pada suhu terkontrol 2; 9o "ecara dinamis u#i menyapu stres dengan frekuensi 9 H: dilakukan p

    untuk menentukan elastis

  • 7/23/2019 Biohydrogels with Magnetic Nanoparticles as Crosslinker

    12/41

    Cater uptake

    "erapan air (CD) ditentukan secara gravimetri"ampel hidrogel lyophili:ed direndam dalam larutan air yang mengandung *pada suhu kamar, dan disimpan selama lebih dari 25 #am untuk mencapai kepembengkakan Kelebihan air diatasi dengan kertas saring dan sampel ditimdihitung dengan menggunakan persamaan berikutI

    dimana I Cs adalah berat hidrogel pada kesetimbanganI Cd adalah berat aal dari hidrogel kering

  • 7/23/2019 Biohydrogels with Magnetic Nanoparticles as Crosslinker

    13/41

    +rug loading and release

    Pelepasan +OJ dilakukan pada suhu kamardalam 9 cm kuarsa kuvet untuk spektrofotometri mengandung 6 ml pelarut (*,9; M Nal) dan kuantitas diti

    +OJ!loaded hidrogel (2,< mg M, ;,. mg H/01), disimpan dalam gelap danstimulus medan magnet bolak balik secara terus menerus (0M4)

    "ebuah kuarsa cuvette analog yang mengandung 6 ml pelarut dan kuantitasdari +OJ!loaded hidrogel (5,2 mg M, .,5 mg H/01) disimpan dalam gelap stimulus magnetik Pada interval absorbansi pada ;** nm tercatat dengan "(0nalytik#ena) dan #umlah +OJ dirilis dihitung dengan kalibrasi kurva

    Pelepasan +OJ dari H/01 +OJ!loaded dalam buer P@", pH ,5*, dipantau dpelarut dalam botol gelap mengandung kuantitas ditimbang dari +OJ!loaded

    hidrogel (5,; mg) Pada interval, DF!spektrum ali3uot dari solusi dicatat

    &erdiri dari dua solenoida terhubung ke dua bar ferit di pusat yang ditempatkakuarsa kuvet 5* kH: ?4 Benerator memberikan kekuatan sekitar 6 C

  • 7/23/2019 Biohydrogels with Magnetic Nanoparticles as Crosslinker

    14/41

    ?esult and+iscuss

  • 7/23/2019 Biohydrogels with Magnetic Nanoparticles as Crosslinker

    15/41

    "ynthesis of the functionali:ed nanoparticNP!NH2fungsionalisasi logam oksida MNP (Me'Oy) diperlukan untuk sintesis hidrogel hibr

    sebagai crosslinker agenMenggunakan 0P&M" yang membentuk ikatan kovalen (Me!O!"i)

    antara kelompok hidroksil pada permukaan MNP dan kelompok metoksi d

    silani:e NP (NP!NH2) hadir kelompok amino di permukaan yang mencegah pem

    sedimentasi NP agregat dan memungkinkan pembentukan kelompok amidic de

    karboksilat dari polisakarida

  • 7/23/2019 Biohydrogels with Magnetic Nanoparticles as Crosslinker

    16/41

    haracteri:ation of NP!NH2 @ukti visual untuk kehadiran lapisan pada oksida

    logam NP diberikan oleh stabilitas suspensinanopartikel dan silani:ed

    J!ray spektroskopi fotoelektron (JP") dariNP!NH2 menun#ukkan adanya sinyal pada5** dan 9;* eF, ascribable masing

    kehadiran N dan "i, yang tidak hadir dalamspektrum NP "tudi JP" disediakan perkiraanketebalan 0P&M" pada permukaan NP sekitardua lapisan, dan menun#ukkan adanyabanyak kelompok yang aktif amino dipermukaan

    !NH2 !NH

    +apat dikagetaran yan

    oksigen bridgin

  • 7/23/2019 Biohydrogels with Magnetic Nanoparticles as Crosslinker

    17/41

    yclic

  • 7/23/2019 Biohydrogels with Magnetic Nanoparticles as Crosslinker

    18/41

    yclicvoltammetry

    "iklik voltametri digunakan untuk mengevaluasi kehadiran, ketersediaan dan ketebaamino pada magnetit (4e6O5) dan kobalt ferit (o4e2O5) NP dalam larutan +M"O

    +isebelah kiri,

    perilaku redokso4e2O5NPdisoni%kasi(a) dandibandingkan dgdisonikasi o4e2O5!NH2NP (b)

    (b)o4e2O5!NH2 NPmengalami proses

    reduksi yang samaGini menegaskankehadirano4e2O5NPs dalamsampel

    4e6O5 NP (c) mengalami proses reduksi pada 8pc E !9,59 F, sementara NH2NP 4mengalami dua proses katodik ireversibel di 8pc E !*,-6 F dan 8pc E !9,9 F

  • 7/23/2019 Biohydrogels with Magnetic Nanoparticles as Crosslinker

    19/41

    Potensi redoks yang bersangkutan dari NP dan 0P&M" diteliti dikumpulka

    o4e2O5NP dalam +M"mengalami proses redu

    buruk di 8pc E !9,9 F men#adi tumpang tindihnilai potensial katodik dini berhubungan erat dditemukan untuk pengudalam elektroda spinel

  • 7/23/2019 Biohydrogels with Magnetic Nanoparticles as Crosslinker

    20/41

    Pertama proses 4e6O5!NH2 reductH2O molekul teradsorpsi pada perm

    sedangkan proses reduksi kedua sangat mirip dengan yang d

    voltametri 4e6O5cyclic dan dapat d(777) pengurangan ion, seperti yanggambar, pada kenyataannya, memtanggapan katodik dari 4e6O5!NH2yang men#alani proses reduksi iden

  • 7/23/2019 Biohydrogels with Magnetic Nanoparticles as Crosslinker

    21/41

    "truktur hipotesis

  • 7/23/2019 Biohydrogels with Magnetic Nanoparticles as Crosslinker

    22/41

    hasil yang paling menarik ter#adanodikI baik o4e2O5!NH2NP dbaah suatu proses oksidasi ir9,*2 F dan 8pa E 9,62 F, masin

    h i f h h b id h d l

  • 7/23/2019 Biohydrogels with Magnetic Nanoparticles as Crosslinker

    23/41

    "ynthesis of the hybrid hydrogelsI M!NH/01!NP

    "intesis dari hidrogel melibatkan pembentukan ikatan amida antara kelokarboksilat dari polisakarida dan amina primer dari agen NP!NH2crosslin

    hadapan 8+ sebagai agen mengaktifkan kelompok karboksilat dan NH"sebagai penukar proton

    Pembentmengandun

    Mengingat kelapisan lapisapermukaan Nbertindak sedari kelompobeberapa ra

    polime

    Hidrogel hibrida dicuci beberapa kali 7a tidak hadir

    setiap rilis NP, hal ini menun#ukkan e%siensi

    derivatisasi aminesilane dan baha semua NP

    disilangkan ke gel

    "ehingga setiap hidrogel hibrida sensitif terhadap

    medan magnet

    haracteri:ation of the hybrid hydrogel

  • 7/23/2019 Biohydrogels with Magnetic Nanoparticles as Crosslinker

    24/41

    haracteri:ation of the hybrid hydrogel

    menun#ukkan spektrum 4& 7? hidrogel dihibridH/01!NP (garis putus!putus)

    +alam rangka untuk memberikan bukti keberakarboksilat bebas spektrum yang terdaftar mesetelah pengobatan asam (pH 2)

    7ni menentukan pergeseran puncak adsorpsi lebih rendah di hadapan OOH

    "esuai dengan struktur polisakarida darspektrum menun#ukkan pola yang samaumum di kisaran 92**!

  • 7/23/2019 Biohydrogels with Magnetic Nanoparticles as Crosslinker

    25/41

    ?heological measurement

    Modulus penyimpanan B* dan B** kerugian moddiukur dengan analisis u#i stres menyapu

    Modulus penyimpanan (atau modulus elastisitas) adalah ukuran dari perilaku elastis gel terkait denpenyimpanan energi, modulus kehilangan (atau m

    viskositas), B** adalah ukuran dari perilaku kentaterkait dengan disipasi energi

    B* B** menun#ukkan perilaku cairan

    B*$ B** menun#ukkan lebih dari solid

  • 7/23/2019 Biohydrogels with Magnetic Nanoparticles as Crosslinker

    26/41

    &abel 2 menun#ukkan baha setiap gel yang diteliti, M!M!NP, H/01!+0P, dan H/01!NP, memiliki modulus peny(B*) lebih tinggi dari modulus loss (B**) karena sifat viskmereka

    7ni menegaskan baha NP!NH2 agen crosslinker valid karena mereka memunguntuk mendapatkan hidrogel kimia silang mirip dengan yang dihasilkan oleh klbifunctional agen diamin +0P

  • 7/23/2019 Biohydrogels with Magnetic Nanoparticles as Crosslinker

    27/41

    Cater uptake

    kemampuan hidrogel #uga diakili oleh keseimbanCD di *,9; M Nal pada suhu kamar dan pH .,;, d

    mana setiap kelompok karboksilat dari unit polisakdalam bentuk anionik

    "emua hidrogel menun#ukkan baik CD, 9*** lebih

    arena sifat hidro%lik kuat dari M dan H/01 polisakarida

  • 7/23/2019 Biohydrogels with Magnetic Nanoparticles as Crosslinker

    28/41

    ?elease of do'orubicin from do'orubicin!hydrogel!NPsbaha #umlah+OJ dilepaskan

    dari H/01 #auhlebih besardaripada yangdikeluarkan olehM, #umlah +OJ dirilis

    di baahrangsangan 0M4selalu lebih besar,

    menun#ukkan aalrilis = aktukemiringan lebihcepat dari rilisnormal sampelanaloguous

  • 7/23/2019 Biohydrogels with Magnetic Nanoparticles as Crosslinker

    29/41

    #umlah nilai yang diperoleh "truktural = k konstan geometris, dan khuparameter n, mungkin relatif menun#ukkan difusi!dikendalikan meka"ebuah hidrogel lempengan berbentuk digunakan dalam penelitian isehingga nilai parameter n menyiratkan non!4ickian (anomali) transpdiperoleh dalam semua kasus, yang berarti baha kontribusi 0M4 disehubungan dengan mekanisme dari +OJ transportasi melalui kedu+i sisi lain, nilai!nilai k yang berbeda berkaitan erat dengan spesi%k obat interaksi dan rilis ditingkatkan dengan adanya rangsangan 0M4oleh polimer!obat lemah interaksi elektrostatik

  • 7/23/2019 Biohydrogels with Magnetic Nanoparticles as Crosslinker

    30/41

  • 7/23/2019 Biohydrogels with Magnetic Nanoparticles as Crosslinker

    31/41

  • 7/23/2019 Biohydrogels with Magnetic Nanoparticles as Crosslinker

    32/41

  • 7/23/2019 Biohydrogels with Magnetic Nanoparticles as Crosslinker

    33/41

  • 7/23/2019 Biohydrogels with Magnetic Nanoparticles as Crosslinker

    34/41

  • 7/23/2019 Biohydrogels with Magnetic Nanoparticles as Crosslinker

    35/41

  • 7/23/2019 Biohydrogels with Magnetic Nanoparticles as Crosslinker

    36/41

  • 7/23/2019 Biohydrogels with Magnetic Nanoparticles as Crosslinker

    37/41

  • 7/23/2019 Biohydrogels with Magnetic Nanoparticles as Crosslinker

    38/41

  • 7/23/2019 Biohydrogels with Magnetic Nanoparticles as Crosslinker

    39/41

  • 7/23/2019 Biohydrogels with Magnetic Nanoparticles as Crosslinker

    40/41

  • 7/23/2019 Biohydrogels with Magnetic Nanoparticles as Crosslinker

    41/41