Nya rön om stabilisering av gräns mellan kollapsade och svullna faser i mikrogeler

2022-02-01

I en ny artikel publicerad i Gels presenterar Yassir Al-Tikriti, doktorand vid SweDeliver, resultat som stödjer hypotesen att gränsen mellan kollapsade och svullna faser i en mikrogel stabiliseras av termodynamiska faktorer.

(Bild borttagen) Yassir Al-Tikriti, doktorand vid SweDeliver

Polyelektrolyta mikrogeler kan genomgå volymfas-övergång vid laddning och frisättning av amfifila molekyler, en process som är av stor betydelse vid läkemedelstillförsel. Den nya fasen "föds" i de yttersta gel-lagren, varpå den växer inåt som ett skal med en skarp gräns mot "moder"-fasen, det vill säga kärnan. Övergången från svullnad till kollaps har tidigare studerats med mikrogeler i stora lösningsvolymer, där de når sin slutfas.

– Vi har en hypotes om att gränsen mellan kärna och skal stabiliseras av termodynamiska faktorer, och att kollapsade och svullna faser i sin tur kan samexistera i jämvikt. I vår studie analyserade vi interaktionen mellan natriumpolyakrylata mikrogelnätverk och det amfifila läkemedlet amitriptylin hydroklorid (AMT) med inslag av av NaCl/fosfatbuffert med jonstyrka, säger Yassir Al-Tikriti, doktorand vid SweDeliver.

Forskarteamet använde en speciellt konstruerad mikroskopicell och mikromanipulatorer för att studera storleken och den inre morfologin hos enstaka mikrogeler som balanserats i små vätskevolymer av AMT-lösning. För att undersöka fördelningen av AMT-miceller använde teamet den fluorescerande sonden rhodamine B. Mängden AMT i mikrogelen fastställdes med spektrofotometrisk teknik. I separata experiment studerades bindningen av AMT och fördelningen mellan olika mikrogeler i en suspension.

(Bild borttagen) – Vi fann att kollapsade AMT-rika och svullna AMT-magra faser samexisterade i jämvikt eller som långlivade metastabila tillstånd vid mellanliggande läkemedelsladdningsnivåer. I enstaka mikrogeler vid I = 10 mM avvek den kollapsade fasen som bildats efter laddning från kärn-skal-konfigurationen genom att bilda antingen diskreta domäner nära gelgränsen eller en kalottformad domän. Vid I = 155 mM visade enstaka mikrogeler, initialt helt kollapsade, ett svullet skal och en kollapsad kärna efter delvis frigöring av AMT-belastningenSuspensioner visade en bimodal fördelning av svullna och kollapsade mikrogeler. Dessa resultat stöder vår hypotes att gränsen mellan kollapsade och svullna faser i samma mikrogel stabiliseras av termodynamiska faktorer.

Resultaten är publicerade i artikeln Drug-Induced Phase Separation in Polyelectrolyte Microgels i den vetenskapliga tidskriften Gels.

MER INFORMATION

KONTAKT

(Bild borttagen) Yassir Al-Tikriti, doktorand
Institutionen för läkemedelskemi
yassir.al-tikriti@ilk.uu.se