Salamat sa pagbisita sa Nature.com. Ang bersyon sang browser nga imo ginagamit may limitado nga suporta para sa CSS. Para sa pinakamaayo nga eksperyensya, ginarekomendar namon nga maggamit ka sang isa ka gin-update nga browser (ukon i-off ang compatibility mode sa Internet Explorer). Sa subong, agud masiguro ang padayon nga suporta, ipakita namon ang site nga wala sing mga estilo kag JavaScript.
Ang mga insulin nanoparticles (NPs) nga may mataas nga loading content nakakita sang nagkalainlain nga mga aplikasyon sa nagkalainlain nga mga porma sang dosis. Ini nga buluhaton nagatuyo sa pag-ebalwar sang epekto sang mga proseso sang freeze-drying kag spray-drying sa istruktura sang insulin-loaded chitosan nanoparticles, nga may ukon wala sang mannitol bilang isa ka cryoprotectant. Gin-usisa man namon ang kalidad sining mga nanoparticle paagi sa pagsolbar liwat sa ila. dehydration, ang kadakuon sang partikulo sang chitosan/sodium tripolyphosphate/insulin cross-linked nanoparticles gin-optimize nga mangin 318 nm, ang PDI 0.18, ang encapsulation efficiency 99.4%, kag ang loading 25.01%. Pagkatapos sang rekonstitusyon, ang tanan nga mga nanoparticles, luwas sa mga nanoparticles, gin-free paagi sa isa ka pamaagi nga wala nagagamit sang mannitol, ginmentinar ang ila spherical particle structure. Kon ipaanggid sa mannitol-containing nanoparticles nga na-dehydrate sang bisan diin nga spray, ang mannitol-free spray-dried nanoparticles nagpakita man sang pinakagamay nga mean particle size (376 nm) kag ang pinakamataas nga loading content (25.02%) nga may kaanggid nga encapsulation rate (DI987%) kag PDI. (0.20) paagi sa mga teknik sa pagpamala ukon pag-freeze-drying. Ang mga uga nga nanoparticle paagi sa spray drying nga wala sing mannitol nagresulta man sa pinakamadasig nga pagguwa sang insulin kag ang pinakamataas nga pagkaepektibo sang cellular uptake. Ginapakita sini nga buluhaton nga ang spray drying maka-dehydrate sang mga insulin nanoparticles nga wala nagakinahanglan sang mga cryoprotectants kon ipaanggid sa naandan nga mga pamaagi sa pag-freeze, nga nagahimo sang mas daku nga pagpamala kapasidad, mas manubo nga mga kinahanglanon sa pagdugang kag mga gasto sa operasyon nga may daku nga bentaha.
Sugod sang natukiban ini sang 19221,2,3, ang insulin kag ang mga preparasyon sini sa parmasyutiko nakaluwas sang kabuhi sang mga pasyente nga may type 1 diabetes (T1DM) kag type 2 diabetes (T1DM). Apang, bangod sang iya mga kinaiya subong isa ka protina nga may mataas nga kabug-aton sang molekula, ang insulin madali nga matipon, ginaguba sang mga proteolytic enzymes, ginadula sang una nga epekto sang Pepeople. nga may type 1 diabetes nagakinahanglan sang mga indyeksion sang insulin sa bug-os nila nga kabuhi. Madamo nga mga pasyente nga una nga nadayagnos nga may type 2 diabetes ang nagakinahanglan man sang malawig nga mga indyeksion sang insulin. Ang adlaw-adlaw nga mga indyeksion sang insulin isa ka seryoso nga ginahalinan sang adlaw-adlaw nga kasakit kag kahuol para sa sini nga mga indibidwal, nga may negatibo nga mga epekto sa panglawas sang hunahuna. Bilang resulta, ang iban nga mga porma sang paghatag sang insulin nga nagatuga sang diutay nga kahuol, pareho sang pag-inom sang insulin, amo ang malapad nga pagdumala, gintun-an5 bangud may potensyal sila nga mapasag-uli ang kalidad sang kabuhi sang ginabanta 5 bilyones ka tawo nga may diabetes sa bug-os nga kalibutan.
Ang teknolohiya sang nanoparticle naghatag sang isa ka daku nga pag-uswag sa mga pagtinguha sa pagkuha sang oral insulin4,6,7. Isa nga epektibo nga naga-encapsulate kag nagaamlig sang insulin gikan sa pagkaguba para sa target nga pagdul-ong sa partikular nga mga duog sang lawas. Apang, ang paggamit sang mga pormulasyon sang nanoparticle may pila ka mga limitasyon, labi na bangod sang mga isyu sa kalig-on sang mga suspensyon sang partikulo. Ang iban mahimo nga matabo sa tion sang pagtipig sang bioavailability insulin-loaded nanoparticles8. Dugang pa, ang kemikal nga kalig-on sang polymer matrix sang nanoparticles kag insulin dapat man binagbinagon agud masiguro ang kalig-on sang insulin nanoparticles (NPs). Sa karon, ang teknolohiya sang freeze-drying amo ang bulawan nga sulundan para sa paghimo sang malig-on nga NPs samtang ginapunggan ang indi luyag nga mga pagbag-o sa tion sang pagtipig9.
Apang, ang freeze-drying nagakinahanglan sang pagdugang sang mga cryoprotectants agud malikawan ang spherical structure sang NPs nga maapektuhan sang mechanical stress sang mga ice crystals. Ini ang nagapanubo sing daku sang loading sang insulin nanoparticles pagkatapos sang lyophilization, bangud ang cryoprotectant naga-okupar sang kalabanan sang ratio sang kabug-aton. Bangod sini, ang mga NPs masami nga ginapatubas sang NPs masami nga makita nga ginapatubas sang insulin. indi nagakabagay sa paghimo sang mga pormulasyon sang uga nga pulbos, pareho sang oral tablets kag oral films, bangud sang kinahanglanon sang madamo nga uga nga nanoparticles agud matigayon ang therapeutic window sang insulin.
Ang spray drying isa ka kilala kag barato nga proseso sa industriya para sa paghimo sang mga uga nga pulbos gikan sa mga hugna sang likido sa industriya sang parmasyutiko10,11. Ang pagkontrol sa proseso sang pagporma sang partikulo nagahatag sang nagakaigo nga pag-encapsulate sang pila ka bioactive compounds 12, 13 .Dugang pa, nangin isa ini ka epektibo nga teknik para sa paghanda sang mga protina ukon encapsulated administrasyon. Sa tion sang pagpamala sang spray, ang tubig madasig nga nagaalisngaw, nga nagabulig sa paghupot sang temperatura sang particle core nga manubo11,14, nga nagapahanugot sang aplikasyon sini sa pag-encapsulate sang mga sangkap nga sensitibo sa init. Antes sang pagpamala sang spray, ang materyal nga ginahaklapan dapat nga ma-homogenize sing maayo upod sa solusyon nga nagaunod sang mga sangkap nga na-encapsulate, pareho sang pag-freeze sang U1114. ang homogenization antes sang encapsulation sa spray-drying nagapauswag sang encapsulation efficiency sa tion sang dehydration. Sanglit ang proseso sang spray-drying encapsulation wala nagakinahanglan sang cryoprotectants, ang spray-drying mahimo gamiton sa paghimo sang uga nga NPs nga may mataas nga loading content.
Ini nga pagtuon nagareport sang produksyon sang insulin-loaded NPs paagi sa cross-linking sang chitosan kag sodium tripolyphosphate gamit ang ion gel nga pamaagi. Ang ion gelation isa ka pamaagi sa paghanda nga nagapahanugot sang produksyon sang mga nanoparticles paagi sa electrostatic interactions sa tunga sang duha ukon kapin pa nga mga ionic species sa idalom sang pila ka mga kondisyon. Ang duha ka freeze-drying kag spray-drying gingamit sa pag-optimize sang gin-optimize nga mga teknik chitosan/sodium tripolyphosphate/insulin cross-linked nanoparticles. Pagkatapos sang dehydration, ang ila morpolohiya gin-analisar paagi sa SEM. Ang ila ikasarang sa pag-recombinate gin-ebalwar paagi sa pagtakus sang ila kadakuon nga distribusyon, surface charge, PDI, encapsulation efficiency, kag loading content. Ang kalidad sang resolubilized nanoparticles nga nahimo paagi sa ila dehydration nga mga pamaagi gin-ebalwar man paagi sa pagkumparar sang ila insulin proteksyon, pamatasan sa pagpaguwa, kag pagkaepektibo sang pagkuha sang selula.
Ang pH sang ginsamo nga solusyon kag ang ratio sang chitosan kag insulin amo ang duha ka yabi nga mga butang nga nagaapektar sa kadakuon sang partikulo kag pagkaepektibo sang pag-encapsulation (EE) sang katapusan nga NPs, bangud direkta ini nga nagaapektar sa proseso sang ionotropic gelation. Ang pH sang ginsamo nga solusyon ginpakita nga may mataas nga kaangtanan sa kadakuon sang partikulo kag pagkaepektibo sang pag-encapsulation (Fig. 1A, samtang ginapakita gikan sa Fig. 1a). 4.0 tubtob 6.0, ang average nga kadakuon sang partikulo (nm) nagnubo kag ang EE nagdugang sing daku, samtang sang ang pH nagtaas sa 6.5, ang average nga kadakuon sang partikulo nagsugod sa pagdugang kag ang EE nagpabilin nga wala magbag-o. Samtang ang ratio sang chitosan sa insulin nagadugang, ang average nga kadakuon sang partikulo nagadugang man. Dugang pa, wala sing naobserbahan nga mga pagbag-o sa partikulo sang wala naobserbahan mass ratio sang chitosan/insulin nga mas mataas sangsa 2.5:1 (w/w) (Fig. 1b). Gani, ang pinakamaayo nga mga kondisyon sa paghanda sa sini nga pagtuon (pH 6.0, chitosan/insulin mass ratio sang 2.5:1) gingamit sa paghanda sang insulin-loaded nanoparticles para sa dugang nga pagtuon. Sa idalom sini nga kondisyon sang paghanda, ang average nga kadakuon sang insulin particles ang na-optimize 318 nm (Fig. 1c), ang PDI 0.18, ang embedding efficiency 99.4%, ang zeta potential 9.8 mv, kag ang insulin loading 25.01% (m/m). Base sa mga resulta sang transmission electron microscopy (TEM), ang mga na-optimize nga nanoparticles roughly spherical kag uniformly uniformly size (Fig. 1c. 1d).
Parameter optimization sang insulin nanoparticles: (a) ang epekto sang pH sa mean diameter kag encapsulation efficiency (EE) sang insulin nanoparticles (ginhanda sa 5:1 mass ratio sang chitosan kag insulin); (b) chitosan kag Impluwensya sang mass ratio sang insulin sa mean diameter kag encapsulation efficiency (EE) sang insulin NPs (ginhanda sa pH 6); (c) distribusyon sang kadakuon sang partikulo sang gin-optimize nga mga nanopartikulo sang insulin; (d) TEM micrograph sang gin-optimize nga insulin NPs .
Nahibaluan gid nga ang chitosan isa ka mahuyang nga polyelectrolyte nga may pKa nga 6.5. Positibo ini nga may karga sa acidic media bangod ang panguna nga amino group sini ginaproton sang mga ion sang hidroheno15. Gani, masami ini ginagamit subong isa ka carrier sa pag-encapsulate sang negatibo nga karga nga mga macromolecules. Sa sini nga pagtuon, ang chitosan gingamit sa pag-encapsulate sang isa ka isolectric point sang insulin 5.3.Bangod ang chitosan ginagamit bilang isa ka materyales sa paghabon, sa pagdugang sang iya proporsyon, ang kadamulon sang naguwa nga layer sang mga nanoparticles nagadugang man, nga nagaresulta sa mas daku nga average nga kadakuon sang partikulo. Dugang pa, ang mas mataas nga lebel sang chitosan mahimo nga mag-encapsulate sang mas madamo nga insulin. Sa amon kaso, ang EE amo ang pinakamataas kon ang ratio sang chisan kag insulin naglab-ot sa 25, kag wala sing daku nga pagbag-o. sa EE sang ang ratio padayon nga nagadugang.
Magluwas sa ratio sang chitosan kag insulin, ang pH may importante man nga papel sa paghanda sang NPs.Gan et al. 17 nagtuon sang epekto sang pH sa kadakuon sang partikulo sang chitosan nanoparticles. Nakita nila ang padayon nga pagnubo sang kadakuon sang partikulo tubtob nga ang pH naglab-ot sa 6.0, kag ang isa ka daku nga pagtaas sa kadakuon sang partikulo naobserbahan sa pH > 6.0, nga nagahisanto sa amon mga obserbasyon. Ini nga hitabo bangod sang kamatuoran nga sa pagdugang sang pH sang molekula sang insulin nagakuha sang negatibo nga karga, gani nagapabor sa t electrostatic interactions sa chitosan/sodium tripolyphosphate (TPP) complex, nga nagresulta sa gamay nga kadakuon sang partikulo kag mataas nga EE. Apang, sang ang pH gin-adjust sa 6.5, ang mga grupo sang amino sa chitosan gin-deprotonate, nga nagresulta sa chitosan folding. Gani, ang mataas nga pH nagaresulta sa mas manubo nga pagkaladlad sang mga amino ion sa TPP kag nagresulta sa mas daku nga cross-linr katapusan nga average nga kadakuon sang partikulo kag mas manubo nga EE.
Ang pag-analisar sang mga kinaiya sang morpolohiya sang mga freeze-dried kag spray-dried NPs makagiya sa pagpili sang mas maayo nga mga teknik sa dehydration kag pagporma sang pulbos. Ang ginapasulabi nga pamaagi dapat maghatag sang kalig-on sang bulong, uniporme nga korte sang partikulo, mataas nga pagkarga sang bulong kag maayo nga pagkatunaw sa orihinal nga solusyon. Sa sini nga pagtuon, agud mas maayo nga mapaanggid ang duha ka mga teknik, ang insulin NPs nga wala sing 1% ukon manniol nga mga teknik gingamit sa tion sang dehydration. ginagamit bilang isa ka bulking agent ukon cryoprotectant sa nagkalainlain nga mga pormulasyon sang dry powder para sa freeze drying kag spray drying. Para sa lyophilized insulin nanoparticles nga wala sing mannitol, subong sang ginapakita sa Figure 2a, ang isa ka mataas nga porous nga istruktura sang pulbos nga may dalagku, iregular kag magaras nga mga ibabaw naobserbahan sa idalom sang scanning microscopy microscopy (SEMs ang mga partikulo). natukiban sa pulbos pagkatapos sang dehydration (Fig. 2e). Ini nga mga resulta nagapakita nga ang kalabanan nga mga NP nadunot sa tion sang freeze-drying nga wala sing bisan ano nga cryoprotectant. Para sa freeze-dried kag spray-dried insulin nanoparticles nga nagaunod sang 1% mannitol, ang mga spherical nanoparticles nga may mahining nga mga ibabaw naobserbahan (Fig. 2e, Infulin). ang mga nanoparticle nga gin-spray-dried nga wala sing mannitol nagpabilin nga spherical apang nagakurot sa ibabaw (Fig. 2c). Ang mga spherical kag wrinkled nga mga ibabaw ginahambalan pa gid sa pag-release behavior kag cellular uptake tests sa idalom. Base sa makita nga hitsura sang mga dried NPs, pareho nga spray-dried NPs nga wala sing mannitol kag NPs nga gin-spray-dried kag gin-spray nga may mannitol naghatag sang pino nga mga pulbos sang NPs (Fig. 2f,g,h). Kon mas daku ang surface area sa tunga sang mga particle surface, mas mataas ang solubility kag gani mas mataas ang release rate.
Morpolohiya sang nagkalainlain nga dehydrated insulin NPs: (a) SEM nga laragway sang lyophilized insulin NPs nga wala sing mannitol; (b) SEM nga laragway sang lyophilized insulin NPs nga may mannitol; (c) spray-dried insulin NPs nga wala sing mannitol SEM nga laragway sang ; (d) SEM nga laragway sang insulin NPs nga gin-spray-dried gamit ang mannitol; (e) laragway sang lyophilized insulin NPs powder nga wala sing mannitol; (f) laragway sang lyophilized insulin NPs nga may mannitol; ( g) Imahe sang spray-dried insulin NPs powder nga wala sing mannitol; (h) laragway sang spray-dried insulin NPs powder nga may mannitol.
Sa tion sang freeze-drying, ang mannitol nagapanghikot bilang isa ka cryoprotectant, nga nagahupot sang mga NP sa isa ka amorphous nga porma kag nagapugong sang kahalitan sang mga kristal sang yelo19. Sa kabaliskaran, wala sing tikang sa pagyelo sa tion sang spray drying. Gani ang mannitol wala ginakinahanglan sa sini nga pamaagi. Sa pagkamatuod, ang mga spray-dried NPs nga wala sing manitol naghatag sing mas pino nga mga NP subong sang una ginlaragway.Apang, ang mannitol mahimo gihapon nga mag-akto bilang isa ka filler sa proseso sang spray-drying sa paghatag sa mga NP sang mas spherical nga istruktura20 (Fig. 2d), nga nagabulig sa pag-angkon sang uniporme nga paggawi sang pagpaguwa sang amo nga mga encapsulated NPs. Dugang pa, maathag nga ang pila ka dalagku nga mga partikulo mahimo nga makita sa pareho nga freeze-dried kag spray-dried NPs nga nagaunod sang insulin (Fig. 2d). 2b,d), nga mahimo bangod sang pagtipon sang mannitol sa utok sang partikulo upod sa nasulod nga insulin. Sa.Chitosan layer.Talalupangdon nga sa sini nga pagtuon, agud masiguro nga ang spherical nga istruktura nagapabilin nga wala sing kasawayan pagkatapos sang dehydration, ang ratio sang mannitol kag chitosan ginahuptan sa 5:1, agud nga ang daku nga kadamuon sang filler makapadaku man sang kadakuon sang partikulo sang uga nga NPs..
Ang Fourier transform infrared attenuated total reflection (FTIR-ATR) spectroscopy nagkilala sang pisikal nga sinagol sang hilway nga insulin, chitosan, chitosan, TPP kag insulin. Ang tanan nga dehydrated NPs ginkilala paagi sa paggamit sang FTIR-ATR spectroscopy. Talalupangdon, ang mga intensidad sang banda sang 1641, 1543 kag 14 cm 1641 naobserbahan sa NP gin-freeze-dried gamit ang mannitol kag sa NPs nga gin-spray-dried gamit kag wala sang mannitol (Fig. 3). Subong sang ginreport sang una, ining mga pagtaas sa kabakod may kaangtanan sa cross-linking sa tunga sang chitosan, TPP kag insulin. Ang pag-usisa sa interaksiyon sa tunga sang chitosan kag insulin nagpakita nga sa FTIR spectra sang insulin-loaded chitosan chitosan, ang chitosan nga nabug-usan sang insulin, nga natapikan, nga nagadugang sang carbonyl intensity (1641 cm-1) kag amine (1543 cm-1) belt. Ang mga grupo sang tripolyphosphate sang TPP ginaangot sa mga grupo sang ammonium sa chitosan, nga nagaporma sang banda sa 1412 cm-1.
FTIR-ATR spectra sang libre nga insulin, chitosan, pisikal nga mga sinagol sang chitosan/TPP/insulin kag NPs nga gin-dehydrate paagi sa nagkalainlain nga mga pamaagi.
Dugang pa, ini nga mga resulta nagahisanto sa mga ginpakita sa SEM, nga nagpakita nga ang mga encapsulated NPs nagpabilin nga wala sing kasawayan pareho sang gin-spray kag gin-freeze-dried gamit ang mannitol, apang sa pagkawala sang mannitol, ang spray-drying lamang ang nakahimo sang mga encapsulated particles. Sa kabaliskaran, ang FTIR-ATR spectrals nga mga resulta sang mga NP nga wala sing mannitol nga gin-freeze pareho gid sa ang pisikal nga sinagol sang chitosan, TPP, kag insulin. Ini nga resulta nagapakita nga ang mga cross-link sa tunga sang chitosan, TPP kag insulin wala na sa NPs nga gin-freeze-dried nga wala sing mannitol. Ang istruktura sang NPs naguba sa tion sang freeze-drying nga wala sing cryoprotectant, nga makita sa mga resulta sang SEM (Fig. 2Aa sa mga resulta sang dehydrated morphology sang BaIR). insulin NPs, ang lyophilized, spray-dried, kag mannitol-free NPs lamang ang gingamit para sa mga eksperimento sa rekonstitusyon kag mannitol-free NPs bangod sang pagkadunot sang mannitol-free NPs sa tion sang dehydration. pag istorya.
Ang dehydration ginagamit para sa malawig nga pagtipig kag pagproseso liwat sa iban nga mga pormulasyon. Ang ikasarang sang uga nga NPs sa pag-reconstitute pagkatapos sang pagtipig importante gid para sa ila paggamit sa nagkalainlain nga mga pormulasyon pareho sang mga tableta kag mga pelikula. Natalupangdan namon nga ang average nga kadakuon sang partikulo sang spray-dried insulin NPs sa pagkawala sang mannitol nagdugang lamang sing diutay pagkatapos sang pag-reconstitute, Sa pihak nga bahin ang kadakuon sang partikulo. ang spray-dried kag freeze-dried nga insulin nanoparticles nga may mannitol nagdugang sing daku (Table 1). Ang PDI kag EE wala sing daku nga pagbag-o (p > 0.05) pagkatapos sang pagtingob liwat sang tanan nga NP sa sini nga pagtuon (Table 1). Ini nga resulta nagapakita nga ang kalabanan sang mga partikulo nagpabilin nga wala sing kasawayan pagkatapos sang pagtunaw liwat. lyophilized kag spray-dried mannitol nanoparticles (Table 1). Sa kabaliskaran, ang insulin load content sang NPs spray-dried nga wala sing mannitol nagpabilin nga pareho sang una (Table 1).
Nahibaluan gid nga ang pagkarga sang mga nanoparticles kritikal kon ginagamit para sa mga katuyuan sa pagdul-ong sang bulong. Para sa mga NP nga may manubo nga mga pagkarga, kinahanglan ang tuman kadamo nga materyal agud malab-ot ang therapeutic threshold. Apang, ang mataas nga viscosity sang amo nga mataas nga konsentrasyon sang NP nagadul-ong sa kahalitan kag kabudlayan sa oral nga administrasyon kag sa pag-inject sa mga pormulasyon, sa magkatuhay nga paagi, ang NP mahimo nga magdugang. gamiton man sa paghimo sang mga tableta kag viscous biofilms23, 24, nga nagakinahanglan sang paggamit sang madamo nga NPs sa manubo nga lebel sang pagkarga, nga nagaresulta sa dalagku nga mga tabletas kag madamol nga mga biofilms nga indi nagakabagay para sa oral nga mga aplikasyon. Gani, ang mga dehydrated NPs nga may mataas nga insulin load ginahandum gid.Ang amon mga resulta nagapakita nga ang mataas nga karga sang mga insulin-free-spray sang manniol-dried NPs makahatag sang madamo nga makagalanyat nga mga bentaha para sa sining alternatibo nga mga pamaagi sa pagdul-ong.
Ang tanan nga dehydrated NPs gintago sa refrigerator sa sulod sang tatlo ka bulan. Ang mga resulta sang SEM nagpakita nga ang morpolohiya sang tanan nga dehydrated NPs wala magbag-o sing daku sa sulod sang tatlo ka bulan nga pagtipig (Fig. 4). Pagkatapos sang pag-reconstitute sa tubig, ang tanan nga NPs nagpakita sang diutay nga pagnubo sa EE kag nagpaguwa sang ginabanta nga gamay nga kadamuon (~5%) sang insulin sa sulod sang tatlo ka bulan nga pagtipig (T 2).Apang, ang average nga kadakuon sang partikulo sang tanan nga nanoparticles nagdugang.Ang kadakuon sang partikulo sang NPs nga gin-spray-dried nga wala sing mannitol nagdugang sa 525 nm, samtang ang spray-dried kag freeze-dried NPs nga may mannitol nagdugang sa 872 kag 921 nm, sa magkatuhay (Table 2).
Morpolohiya sang nagkalainlain nga dehydrated insulin NPs nga gintago sa sulod sang tatlo ka bulan: (a) SEM nga laragway sang lyophilized insulin NPs nga may mannitol; (b) SEM nga laragway sang spray-dried insulin nanoparticles nga wala sing mannitol; (c) nga wala sing mannitol SEM nga mga laragway sang spray-dried insulin NPs.
Dugang pa, ang mga precipitates nakita sa gin-reconstitute nga mga insulin nanoparticles nga gin-spray-dried gamit ang mannitol kag gin-freeze-dried (Fig. S2). Mahimo nga ini gintuga sang dalagku nga mga partikulo nga wala nagabitay sing nagakaigo sa tubig. Ang tanan nga mga resulta sa ibabaw nagapakita nga ang teknik sa pagpamala sang spray makaamlig sa mga nanoparticles sang insulin gikan sa dehydration kag mataas nga pagkarga sang nanoparticles sang insulin nakuha nga wala sing bisan ano nga mga filler ukon cryoprotectants.
Ang pagtipig sang insulin gintestingan sa pH = 2.5 medium nga may pepsin, trypsin, kag α-chymotrypsin sa pagpakita sang ikasarang sa pag-amlig sang NPs batok sa enzymatic digestion pagkatapos sang dehydration. Ang pagtipig sang insulin sang dehydrated NPs ginkumparar sa bag-o lang ginhanda nga NPs, kag ang hilway nga insulin gingamit bilang negatibo nga kontrol, Sa sini nga pagtuon nga may hilway nga pagdula sang insulin sa 4 h. ang tanan nga tatlo ka enzymatic nga mga pagbulong (Fig. 5a–c). Sa kabaliskaran, ang pagtesting sa pagdula sang insulin sang mga NP nga gin-freeze-dried gamit ang mannitol kag ang mga NP nga gin-spray-dried nga may ukon wala sing mannitol nagpakita sing mas mataas nga proteksyon sining mga NP batok sa enzymatic digestion, nga kaanggid sa bag-o lang ginhanda nga insulin NPs ( figure 1Pac- ang bulig sang pepsinnoparticle sa pepsinno). trypsin, kag α-chymotrypsin, kapin sa 50%, 60%, kag 75% sang insulin ang mahimo maprotektahan sa sulod sang 4 h, sa pagsunod (Fig. 5a–c). Ini nga ikasarang sa pag-amlig sang insulin mahimo nga magdugang sang tsansa sang mas mataas nga pagsuyop sang insulin sa dugo25. Ini nga mga resulta nagapakita nga ang pag-spray sang pagpamala nga may ukon wala sing manniol kag pag-freeze sang manniol indi mahimo amligan ang ikasarang sa pag-amlig sang insulin sang mga NP pagkatapos sang dehydration.
Proteksyon kag pagpaguwa sang pamatasan sang dehydrated insulin NPs: (a) proteksyon sang insulin sa solusyon sang pepsin; (b) pag-amlig sang insulin sa solusyon sang trypsin; (c) pag-amlig sang insulin paagi sa α-chymotrypsin solution; ( d) Ang pagpaguwa sang pamatasan sang dehydrated NPs sa pH = 2.5 nga solusyon; (e) ang pagpaguwa sang pamatasan sang dehydrated NPs sa pH = 6.6 nga solusyon; (f) ang pagpaguwa sang pamatasan sang dehydrated NPs sa pH = 7.0 nga solusyon.
Ang bag-o nga ginhanda kag ginhimo liwat nga uga nga insulin NPs gin-incubate sa nagkalainlain nga mga buffer (pH = 2.5, 6.6, 7.0) sa 37 °C, nga naga-simulate sang pH nga palibot sang tiyan, duodenum, kag ibabaw nga gamay nga tinai, sa pag-usisa sang epekto sang insulin sa resistensya sa insulin. Ang pamatasan sang pagpaguwa sa nagkalainlain nga mga palibot. Tipik sang gastrointestinal tract. Sa pH = 2.5, ang insulin-loaded NPs kag resolubilized dry insulin NPs nagpakita sang una nga pagbuto sang pagbuto sa sulod sang una nga isa ka oras, nga ginsundan sang mahinay nga pagpaguwa sa sulod sang masunod nga 5 ka oras (Fig. 5d). Ining madasig nga pagpaguwa sa umpisa amo ang labing pareho nga resulta sang madasig nga pagdula sang mga mole bug-os nga na-immobilize sa internal nga istruktura sang partikulo. Sa pH = 6.5, ang insulin-loaded NPs kag gin-reconstitute nga dry insulin NPs nagpakita sang isa ka matalunsay kag mahinay nga pagguwa sa sulod sang 6 h, bangud ang pH sang test solution kaanggid sa NPs-prepared solution (Fig. 5e). Sa pH = 7, ang NPs halos indi na ma-decompose sa una nga duha oras (Fig. 5f). Ini bangud ang deprotonation sang chitosan nagakatabo sa mas mataas nga pH, nga nagaresulta sa indi tanto ka compact nga polymer network kag pagpaguwa sang loaded insulin.
Dugang pa, ang insulin NPs nga gin-spray-dried nga wala sing mannitol nagpakita sang mas madasig nga profile sang pagpaguwa sangsa iban nga dehydrated NPs (Fig. 5d–f). Subong sang ginlaragway na, ang gin-reconstitute nga insulin NPs nga gin-uga nga wala sing mannitol nagpakita sang pinakagamay nga kadakuon sang partikulo. Ang magagmay nga mga partikulo nagahatag sang mas daku nga surface area, gani ang kalabanan sang may kaangtanan nga bulong mangin malapit sa ibabaw ukon malapit sa partikulo sang droga, nga nagaresulta sa madasig nga pagresulta pagpaguwa26.
Ang cytotoxicity sang NPs gin-usisa paagi sa MTT assay. Subong sang ginapakita sa Figure S4, ang tanan nga dehydrated NPs nakita nga wala sing daku nga epekto sa cell viability sa konsentrasyon sang 50-500 μg/ml, nga nagapakita nga ang tanan nga dehydrated NPs mahimo nga luwas nga magamit sa paglab-ot sa therapeutic window.
Ang atay amo ang panguna nga organo nga paagi sa diin ang insulin nagahimo sang iya mga hilikuton sa lawas. Ang mga selula sang HepG2 isa ka linya sang selula sang hepatoma sang tawo nga kinaandan nga ginagamit bilang isa ka modelo sang pagkuha sang hepatocyte sa vitro. Diri, ang mga selula sang HepG2 gingamit sa pag-usisa sang pagkuha sang selula sang mga NP nga na-dehydrate gamit ang freeze-drying kag spray-drying nga mga pamaagi paagi sa Cellular uptake scanning gamit ang laserfocal scanning. cytometry kag panan-awan pagkatapos sang pila ka oras nga paglumlom nga may libre nga FITC insulin sa konsentrasyon nga 25 μg/mL, bag-o lang ginhanda nga FITC insulin-loaded NPs kag dehydrated FITC insulin-loaded NPs sa pareho nga konsentrasyon sang insulin Ginhimo ang mga obserbasyon sa quantitative microscopy (CLSM). ini nga pagtilaw. Ang intracellular fluorescence intensities sang bag-o lang ginhanda nga insulin-loaded NPs, lyophilized NPs nga may mannitol, kag spray-dried NPs nga may kag wala sang mannitol (Fig. 6a) 4.3, 2.6, 2.4, kag 4.1-fold nga mas mataas sangsa free ones ones-inins group.The Fig. 6). ang mga resulta nagapakita nga ang nasulod nga insulin mas mabaskog sa pagkuha sang selula sangsa hilway nga insulin, labi na bangod sang mas gamay nga kadakuon sang mga nanoparticle nga may insulin nga ginhimo sa pagtuon.
Ang pagkuha sang selula sang HepG2 pagkatapos sang 4 ka oras nga paglumlum sa bag-o lang ginhanda nga mga NP kag dehydrated nga mga NP: (a) Pagpanagtag sang pagkuha sang FITC-insulin sang mga selula sang HepG2. (b) Geometric mean sang mga intensidad sang fluorescence nga gin-analisar paagi sa flow cytometry (n = 3), *P < 0.05 ginpaanggid sa hilway nga insulin.
Subong man, ang mga laragway sang CLSM nagpakita nga ang mga intensidad sang FITC fluorescence sang bag-o lang ginhanda nga FITC-insulin-loaded NPs kag FITC-insulin-loaded spray-dried NPs (nga wala sing mannitol) mas mabaskog sangsa iban nga mga sample (Fig. 6a). Dugang pa, sa pagdugang sang mannisol, ang resistensya sang mas mataas nga viscosity sang solusyon nagdugang sa cellular uptake, nga nagresulta sa pagnubo sang pagdamo sang insulin. Ini nga mga resulta nagapakita nga ang mannitol-free spray-dried NPs nagpakita sang pinakamataas nga cellular uptake efficiency bangod ang ila kadakuon sang partikulo mas gamay sangsa freeze-dried NPs pagkatapos sang liwat nga pagtunaw.
Ang chitosan (average molecular weight 100 KDa, 75–85% deacetylated) ginbakal gikan sa Sigma-Aldrich. (Oakville, Ontario, Canada). Ang sodium tripolyphosphate (TPP) ginbakal gikan sa VWR (Radnor, Pennsylvania, USA). Ang recombinant nga insulin sang tawo gingamit sa sini nga pagtuon gikan sa Scientific Scientific, MA. USA). Ang Fluorescein isothiocyanate (FITC)-labeled human insulin kag 4′,6-diamidino-2-phenylindole dihydrochloride (DAPI) ginbakal gikan sa Sigma-Aldrich. (Oakville, Ontario, Canada). Ang HepG2 cell line ginkuha gikan sa ATCC (Manassas, USAAll, Virginia all analytic reagraphents ukon iban pa). grado.
Maghanda sang 1 mg/ml nga solusyon sang CS paagi sa pagtunaw sini sa doble nga distilled water (DD water) nga may 0.1% acetic acid. Maghanda sang 1 mg/ml nga solusyon sang TPP kag insulin paagi sa pagtunaw sini sa DD nga tubig kag 0.1% acetic acid, sa magkatuhay. Ang pre-emulsion ginhanda gamit ang poltronzer nga may mataas nga kadasigon sang homonizer nga PCU (Brinkmann Ind. Westbury, NY, USA). Ang proseso sang paghanda amo ang masunod: una, 2ml sang solusyon sang TPP ang gindugang sa 4ml sang solusyon sang insulin, kag ang sinagol ginapukaw sa sulod sang 30min kag bug-os nga ginsamo. Dayon, ang sinagol nga solusyon gindugang sing tulo-tulo sa solusyon sang CS paagi sa isa ka hiringgilya sa idalom sang mataas nga pag-uyog (100 rpm). ang mga sinagol gintipigan sa idalom sang madasig nga pag-uyog (15,000 rpm) sa isa ka ice bath sa sulod sang 30 min, kag gin-adjust sila sa isa ka pat-od nga pH agud makakuha sang cross-linked insulin NPs. Agod dugang nga ma-homogenize kag mabuhinan ang kadakuon sang partikulo sang insulin NPs, sila gin-sonicate sa dugang nga 30 min sa isa ka ice bath gamit ang sonicator-type 2000 Hielscher Ultrasonics, Teltow, Germany).
Ang insulin NPS gintestingan para sa Z-average diameter, polydispersity index (PDI) kag zeta potential gamit ang dynamic light scattering (DLS) nga mga pagsukat gamit ang Litesizer 500 (Anton Paar, Graz, Austria) paagi sa pag-dilute sini sa DD nga tubig sa 25°C. Ang morpolohiya kag kadakuon nga distribusyon gin-karakterisa paagi sa isa ka Hichichin microscon transmission 0707 (TEM) (Hitachi, Tokyo, Japan), kag ang mga laragway gin-analisar gamit ang Hitachi imaging software (Hitachi, Tokyo, Japan). Agod mahibaluan ang encapsulation efficiency (EE) kag loading capacity (LC) sang insulin NPs, ang mga NPs gin-pipet sa mga ultrafiltration tubes nga may molecular weight off nga 10-0 centimetro kag 100 centimetros sa Date 500 xg sa sulod sang 30 min. Ang wala ma-encapsulate nga insulin sa filtrate gin-quantify gamit ang Agilent 1100 Series HPLC system (Agilent, Santa Clara, California, USA) nga ginabug-usan sang quaternary pump, autosampler, column heater, kag DAD detector. Ang insulin gin-analisar paagi sa C18ZZbax, ukon 35 μm column. × 150 mm, Agilent, USA) kag natukiban sa 214 nm. Ang mobile phase amo ang acetonitrile kag tubig, nga nagaunod sang 0.1% TFA, mga ratios sang gradient halin sa 10/90 tubtob 100/0, kag gindalagan sa sulod sang 10 minutos. Ang mobile phase ginbomba sa kadasigon sang pag-ilig sang 10 m/min Ang temperatura gintalana sa haligi. 20 °C. Kalkulaha ang mga porsyento sang EE kag LC gamit ang mga ekwasyon.(1) kag Eq.(2).
Ang nagkalainlain nga CS/insulin ratios halin sa 2.0 tubtob 4.0 gintestingan agud ma-optimize ang insulin NP. Ang nagkalainlain nga kadamuon sang CS nga solusyon gindugang sa tion sang paghanda, samtang ang insulin/TPP nga sinagol ginhuptan nga wala nagabag-o. Ang mga insulin NPs ginhanda sa pH range nga 4.0 tubtob 6.5 paagi sa maid-id nga pagkontrol sang pH sang isa ka sinagol pagkatapos sang pagdugang sang tanan nga mga solusyon (Tulin, TPP CS). Ang EE kag kadakuon sang partikulo sang mga nanopartikulo sang insulin gin-ebalwar sa nagkalainlain nga mga bili sang pH kag mga ratio sang masa sang CS/insulin agud ma-optimize ang pagporma sang insulin NPs.
Ang mga gin-optimize nga insulin NPs ginbutang sa aluminum nga suludlan kag gintabunan sang tisyu nga ginhugot sang pila ka tape. Pagkatapos, ang mga gin-screw nga mga suludlan ginbutang sa isa ka Labconco FreeZone freeze dryer (Labconco, Kansas City, MO, USA) nga may tray dryer. Ang temperatura kag vacuum pressure ginbutang sa -100 °C, Torr -100. sa una nga 2 h, kag 0 °C kag 0.120 Torr sa nabilin nga 22 h sang 24 h agud makakuha sang uga nga insulin NPs.
Ang Buchi Mini Spray Dryer B-290 (BÜCHI, Flawil, Switzerland) gingamit sa paghimo sang encapsulated insulin. Ang napili nga mga parameter sa pagpamala amo ang: temperatura 100 °C, feed flow 3 L/min, kag gas flow 4 L/min.
Ang mga insulin NPs antes kag pagkatapos sang dehydration ginkilala gamit ang FTIR-ATR spectroscopy. Ang mga dehydrated nanoparticles subong man ang hilway nga insulin kag chitosan gin-analisar gamit ang Spectrum 100 FTIR spectrophotometer (PerkinElmer, Waltham, Massachusetts, USA) nga may universal ATR sampling accessry (Perkinlingham, Waltham, Waltham Massachusetts, USA). Ang mga average sang signal nakuha gikan sa 16 ka mga pag-scan sa resolusyon nga 4 cm2 sa frequency range nga 4000-600 cm2.
Ang morpolohiya sang dry insulin NPs gin-usisa paagi sa SEM nga mga laragway sang freeze-dried kag spray-dried insulin NPs nga nakuha sang Helios NanoLab 650 Focused Ion Beam-Scanning Electron Microscope (FIB-SEM) (FEI, Hillsboro, Oregon, USA). Ang panguna nga parametro nga gingamit amo ang boltahe 5 keV kag koryente nga 30 mA.
Ang tanan nga dehydrated insulin NPs gintunaw liwat sa dd nga tubig. Ang kadakuon sang partikulo, PDI, EE kag LC gintestingan liwat gamit ang pareho nga pamaagi nga ginsambit kaina sa pag-usisa sang ila kalidad pagkatapos sang dehydration. Ang kalig-on sang anhydroinsulin NPs gintakus man paagi sa pagtilaw sang mga kinaiya sang NPs pagkatapos sang malawig nga pagtipig. Sa sini nga pagtuon, ang tanan nga NPs pagkatapos sang dehydration gintago sa tatlo ka refrigerator para sa tatlo ka refrigerator mga bulan. Pagkatapos sang tatlo ka bulan nga pagtipig, ang mga NP gintestingan para sa morphological particle size, PDI, EE kag LC.
Itunaw ang 5 mL sang gin-reconstitute nga NPs sa 45 mL nga may simulated gastric fluid (pH 1.2, may 1% pepsin), intestinal fluid (pH 6.8, may 1% trypsin) ukon chymotrypsin solution (100 g/mL, sa phosphate buffer, pH78) agud ma-evaluate ang efficacy sang insulin. NPs pagkatapos sang dehydration. Gin-incubate sila sa 37°C nga may kadasigon sang pag-uyog nga 100 rpm.500 μL sang solusyon ang nakolekta sa nagkalainlain nga mga punto sang oras kag ang konsentrasyon sang insulin napat-od paagi sa HPLC.
Ang in vitro release behavior sang bag-o lang ginhanda kag dehydrated nga insulin NPs gintestingan paagi sa dialysis bag nga pamaagi (molecular weight cut-off 100 kDa, Spectra Por Inc.). Ang bag-o lang ginhanda kag gin-reconstitute nga uga nga NPs gin-dialyze sa mga pluido sa pH 2.5, pH 6.6, kag pH 7.0 ( M. 1.0, saffered pholine Ms, saffered Ms. PBS) sa pag-simulate sang pH nga palibot sang tiyan, duodenum, kag ibabaw nga gamay nga tinai, sa magkatuhay. Ang tanan nga mga sample gin-incubate sa 37 °C nga may padayon nga pag-uyog sa 200 rpm. I-aspirate ang pluido sa guwa sang 5 mL nga dialysis bag sa masunod nga mga tion: 0.5, 1, 2, 3, 46, kag gilayon nga pun-on liwat ang kadamuon dialysate. Ang kontaminasyon sang insulin sa pluido gin-analisar paagi sa HPLC, kag ang kadasigon sang pagguwa sang insulin gikan sa mga nanoparticle ginkalkulo gikan sa ratio sang hilway nga insulin nga ginpaguwa sa kabug-usan nga insulin nga nasulod sa mga nanoparticle (Equation 3).
Ang mga selula sang human hepatocellular carcinoma HepG2 ginpatubo sa 60 mm nga diametro nga mga pinggan gamit ang Dulbecco's Modified Eagle's Medium (DMEM) nga nagaunod sang 10% fetal bovine serum, 100 IU/mL penicillin, kag 100 μg/mL streptomycin 297°C nga ginmentinar sa 3°C. 95% nga relatibo nga kaumog, kag 5% CO2. Para sa mga uptake assay, ang mga selula sang HepG2 gin-seed sa 1 × 105 cells/ml sa 8-well Nunc Lab-Tek chamber slide system (Thermo Fisher, NY, USA). Para sa mga cytotoxicity assay, gin-seed sila sa 9-6-Corwellning plates (NY, USA, USA) sa densidad nga 5 × 104 nga mga selula/ml.
Ang MTT assay gingamit sa pag-ebalwar sang cytotoxicity sang bag-o lang ginhanda kag dehydrated nga insulin NPs30. Ang mga selula sang HepG2 gin-seed sa 96-well plates sa densidad nga 5 × 104 cells/mL kag ginkultibar sa sulod sang 7 ka adlaw antes sang pagtesting. Ang mga insulin NPs ginlasaw sa nagkalainlain nga konsentrasyon (50 to 50 μm/mL) kag culture sa medium dayon ginhatag sa mga selula. Pagkatapos sang 24 ka oras nga paglumlom, ang mga selula ginhugasan sing 3 ka beses gamit ang PBS kag ginlumlom sa medium nga nagaunod sang 0.5 mg/ml MTT sa dugang nga 4 ka oras. Ang cytotoxicity gin-usisa paagi sa pagtakus sang enzymatic nga pagnubo sang yellow tetrazolium MTT sa purpose sang 70 mg Tetrazolium MTT gamit ang 70 nfinite M200 pro spectrophotometer plate reader (Tecan, Männedorf, Switzerland).
Ang cellular uptake efficiency sang NPs gintestingan paagi sa confocal laser scanning microscopy kag flow cytometry analysis. Ang tagsa ka bubon sang Nunc Lab-Tek chamber slide system gintratar sang libre nga FITC-insulin, FITC-insulin-loaded NPs, kag gin-reconstitute 25 μg/mL sang dehydrated NPs-insulins sa pareho nga konsentrasyon kag incuted NPs 4 ka oras. Ang mga selula ginhugasan sing 3 ka beses gamit ang PBS kag gin-ayo gamit ang 4% paraformaldehyde. Ang mga nuclei ginmantsahan gamit ang 4′,6-diamidino-2-phenylindole (DAPI). Ang lokalisasyon sang insulin naobserbahan gamit ang Olympus FV1000 laser scanning/two-photon microscope (Ompuly, Tokyo, Shikus Japan). Para sa pag-analisar sang flow cytometry, ang pareho nga konsentrasyon sang 10 μg/mL nga hilway nga FITC-insulin, FITC-insulin-loaded NPs, kag resolubilized dehydrated FITC-insulin NPs gindugang sa 96-well plates nga ginsab-ug sang HepG2 cells kag gin-incubate sa sulod sang 4 ka oras. Pagkatapos sang 4 ka oras sang pag-incubate, ginkuha ang mga cells nga gin-incubate kag ginkuha ang 3 ka oras sang incubation. nga may FBS.5 × 104 nga mga selula kada sample ang gin-analisar paagi sa BD LSR II flow cytometer (BD, Franklin Lakes, New Jersey, Estados Unidos).
Ang tanan nga mga balor ginapabutyag bilang mean ± standard deviation. Ang mga pagtandi sa tunga sang tanan nga mga grupo gin-usisa gamit ang one-way ANOVA ukon t-test sang IBM SPSS Statistics 26 para sa Mac (IBM, Endicott, New York, USA) kag ang p < 0.05 ginkabig nga statistically significant.
Ginapakita sini nga pagtuon ang pagka-flexible kag ikasarang sang spray drying sa pag-dehydrate sang cross-linked chitosan/TPP/insulin nanoparticles nga may mas maayo nga reconstitution kon ipaanggid sa standard freeze-drying nga mga pamaagi nga nagagamit sang bulking agents ukon cryoprotectants capacity kag mas mataas nga load capacity. Ang gin-optimize nga insulin nanoparticles naghatag sang average nga kadakuon kag kapasidad sang partikulo encapsulation efficiency of 99.4%. Ang mga resulta sang SEM kag FTIR pagkatapos sang dehydration nagpakita nga ang spherical structure ginpadayon lamang sa spray-dried NPs nga may kag wala sang mannitol kag lyophilized nga may mannitol, apang ang lyophilized NPs nga wala sang mannitol nadunot sa tion sang dehydration. Sa reconstitution test, ang naspray-dried mannitol nga wala sing mannitol nagpakita sang pinakagamay nga kadakuon sang partikulo kag ang pinakamataas nga pagkarga sa pag-reconstitute. Ang mga pamatasan sang pagpaguwa sang tanan nga mga dehydrated NPs nagpakita nga madasig sila nga ginpaguwa sa mga solusyon sang pH = 2.5 kag pH = 7, kag tuman ka malig-on sa solusyon sang pH = 6.5. Kon ipaanggid sa iban nga natunaw liwat nga dehydrated NPs, ang mga NPs nga gin-spray nga wala sing mga natuga nga mga NP nagpakita sang madasig nga resulta sini. nagahisanto sa naobserbahan sa cellular uptake assay, subong nga ang mga spray-dried NPs sa pagkawala sang mannitol halos bug-os nga nagmintinar sang cellular uptake efficiency sang bag-o lang ginhanda nga mga NPs. Ini nga mga resulta nagapakita nga ang dry insulin nanoparticles nga ginhanda paagi sa mannitol-free spray drying amo ang labing nagakabagay para sa dugang nga pagproseso sa dugang nga dosis, subong sang iban pa nga mga porma, ukon iban pa nga mga porma sang tubig mga papan ukon mga pelikula nga bioadhesive.
Bangod sang mga isyu sa intelektwal nga propiedad, ang mga dataset nga nahimo kag/ukon gin-analisar sa tion sang karon nga pagtuon indi matigayon sa publiko, apang matigayon gikan sa tagsa ka mga tagsulat sa makatarunganon nga pangabay.
Kagan, A. Type 2 diabetes: sosyal kag siyentipiko nga ginhalinan, mga komplikasyon sa medisina, kag mga implikasyon para sa mga pasyente kag iban pa. (McFarlane, 2009).
Singh, AP, Guo, Y., Singh, A., Xie, W. & Jiang, P. Ang pag-uswag sang insulin encapsulation: posible na bala ang oral nga pagdumala?J. Pharmacy.bio-pharmacy.reservoir.1, 74–92 (2019).
Wong, CY, Al-Salami, H. & Dass, CR Mga bag-o nga pag-uswag sa oral insulin-loaded liposome delivery systems para sa pagbulong sang diabetes.Interpretation.J. Pharmacy.549, 201–217 (2018).