Effect of Poly(L-lactide) and Poly(D-lactide) Ratios on Stereocomplex Formation and Fibers Morphology Prepared by Electrospinning Process for Drug Release Application

Effect of poly(L-lactide) and poly(D-lactide) ratios on stereocomplex formation and fiber morphology prepared by electrospinning process for drug delivery application. The combination of PLLA and PDLA creates stereocomplexes with a melting point approximately 220-230 °C higher than pure PLLA or PDLA higher than 50 °C. The results showed that mixing PLLA:PDLA at 50:50 caused the melting point to be around 224 °C, while the melting point of pure PLLA or PDLA was around 169-173 °C.

หลักการและเหตุผล

วัตถุประสงค์ทางการศึกษา

ขอบเขตการศึกษา

ประโยชน์ที่คาดว่าจะได้รับ

สถานที่ดำเนินการศึกษา

แผนการดำเนินการศึกษา

วิธีการผลิตเส้นใย

หลักการเกิดเส้นใย

การเกิดหยดของเหลว

การเกิดกรวยเทเลอร์

การรัดตัวของลำของเหลวที่พุ่งออกมา

พารามิเตอร์ที่ส่งผลต่อสัณฐานวิทยาของเส้นใย

พารามิเตอร์เชิงสารละลายพอลิเมอร์

พารามิเตอร์เชิงกระบวนการ

พารามิเตอร์เชิงสิ่งแวดล้อม

ชนิดของอิเล็กโตรสปินนิง

แบ่งตามการเรียงตัวของหลอดแคปิลารีและเข็มโลหะ

แบ่งตามชนิดพอลิเมอร์

พลาสติกชีวภาพ

มีแหล่งกำเนิดจากผลิตภัณฑ์ปิโตรเคมี

มีแหล่งกำเนิดจากผลิตภัณฑ์ธรรมชาติ

พอลิแลคติกแอซิด

พอลิแลคติกแอซิด (Poly lactic acid: PLA)

สมบัติของพอลิแลคติกแอซิด

พอลิแลคไทด์แบบสเตอริโอคอมเพล็กซ์

การประยุกต์ใช้ด้านการแพทย์

วิศวกรรมเนื้อเยื่อ (Tissue Engineering Scaffolds)

กายอุปกรณ์ (Medical prostheses)

วัสดุตกแต่งแผล (wound dressing)

เครื่องสำอาง (cosmetics)

ระบบนำส่งยา (drug delivery system)

การศึกษาคุณสมบัติของวัสดุ

การศึกษาน้ำหนักโมเลกุล

การทดสอบสมบัติความไม่ชอบน้ำโดยวัดมุมสัมผัส

การทดสอบลักษณะสัณฐานวิทยา

การทดสอบสมบัติทางความร้อน

การทดสอบเสถียรภาพทางความร้อน

การทดสอบสมบัติทางกล

การทดสอบโมเลกุลของสาร

การศึกษาผลของการบรรจุยา

โรคปริทันต์อักเสบ (Periodontitis)

ยาเมโทรนิดาโซล Metronidazole (MNZ)

การวิเคราะห์ปริมาณยาด้วยเทคนิค High Performance Liquid Chromatography

ความรู้ทั่วไปเกี่ยวกับการตรวจสอบความเป็นพิษต่อเซลล์

การทดสอบความเป็นพิษต่อเซลล์ด้วยเซลล์เพาะเลี้ยง

วิธีการตรวจสอบความเป็นพิษต่อเซลล์

เทคนิค MTT cytotoxicity assay

การศึกษาฤทธิ์การต้านทานเชื้อแบคทีเรีย

ประเภทของอาหารเลี้ยงแบคทีเรีย
ชนิดของอาหารเลี้ยงแบคทีเรีย
วิธีการเพาะเลี้ยงแบคทีเรียบนอาหารเลี้ยงเชื้อ
การเจริญเติบโตของแบคทีเรีย
เชื้อพอร์ไฟโรโมแนส จิงจิวาลิส (Porphyromonas gingivalis)

วิธีข้ามสี่ทาง: ใช้ Loop เพื่อเผาไฟและรอให้เย็นลง แล้วสัมผัสเชื้อ ดึงอาหารแข็ง (Solid Media) มาตามเส้น ในแต่ละบรรทัดจะต้องเปลี่ยนวงที่ใช้หรือต้องเผาไฟทุกครั้ง เพื่อฆ่าเชื้อโรคส่วนเกิน เชื้อโรคจะมีความหนาแน่นมากในช่วงแรกและจะค่อยๆ หนาแน่นน้อยลง ในช่วงสุดท้ายจนแต่ละเซลล์แยกออกจากกัน จากนั้นจึงฟักเซลล์ที่อุณหภูมิและเวลาที่เหมาะสมกับการติดเชื้อแต่ละเซลล์จะแยกออกเป็นโคโลนีแต่ละเซลล์

เฮกสะฟลูออโรไอโซโพรพานอล (Hexafluoroisopropanol)

งานวิจัยที่เกี่ยวข้อง

การศึกษาโดยใช้ไคโตซานที่ถูกไฮโดรไลซ์ด้วยกรดเป็นเวลา 48 ชั่วโมงที่ความเข้มข้น 5 เปอร์เซ็นต์ละลายในกรดอะซิติก 90 เปอร์เซ็นต์ พบว่าเมื่อความต่างศักย์เพิ่มขึ้น เส้นใยก็จะมีขนาดเพิ่มขึ้น เส้นผ่านศูนย์กลางเล็กที่สุด (Homayoni et al, 2009)

วัสดุที่ใช้ในการทดลอง

เครื่องมือที่ใช้ในการดำเนินการวิจัย

วิธีดำเนินการทดลอง

การเตรียมวัตถุดิบ

การผลิตเส้นใยด้วยเครื่องอิเล็กโตรสปินนิง

การทดสอบน้ำหนักโมเลกุล

ทดสอบสมบัติความไม่ชอบน้ำโดยวัดมุมสัมผัส

การทดสอบสัณฐานวิทยาของเส้นใย

การทดสอบโครงสร้างทางเคมีของสาร

การปลดปล่อยยาในหลอดทดลอง

การทดสอบหาปริมาณยาในเส้นใย

การทดสอบการปลดปล่อยยาในหลอดทดลอง

การทดสอบความเสถียรของเส้นใย

การทดสอบความเป็นพิษของเส้นใยพอลิแล็กไทด์ต่อเซลล์เนื้อเยื่อเหงือกมนุษย์ (HGF)

การเตรียมอาหารเลี้ยงเซลล์ใช้สำหรับเพาะเลี้ยงเซลล์

การเตรียมเพาะเลี้ยงเซลล์

วิธีการทดสอบ

การทดสอบการต้านทานเชื้อแบคทีเรีย

การเตรียมอาหารเลี้ยงเชื้อแบบเหลว Brain Heart Infusion Broth
การเตรียมอาหารเลี้ยงเชื้อแบบแข็ง Brain Heart Infusion Agar
การเตรียมเพาะเลี้ยงเชื้อแบคทีเรีย
วิธีการทดสอบ

60 3.15.2 การเตรียมเชื้อที่เป็นของแข็ง Brain Heart Infusion Agar วิธีการเจือจางสารละลาย เนื่องจากเส้นใยไม่ละลายน้ำ จึงได้ทำการทดสอบ การทดสอบการแพร่กระจายในอาหารเหลว เส้นใยที่แข็งตัวด้วยแสง UV ได้รับการทดสอบเพื่อยับยั้งแบคทีเรีย P.gin การทดสอบดำเนินการในภาชนะลามิเนต แบคทีเรียถูกเลี้ยงในตัวกลางที่เป็นของเหลว เราตั้งค่าความทึบกับเครื่อง สเปกโตรโฟโตมิเตอร์ที่ 600 นาโนเมตรเพื่อให้มีค่าการดูดกลืนแสงระหว่างจำนวนเซลล์เท่ากับ 106 CFU/มล.) แล้วเจือจางการเพาะเลี้ยงเพื่อให้มีจำนวนเซลล์ การทดสอบนี้จะใช้อาหารเลี้ยงเชื้อที่เป็นของเหลวซึ่งมีชื่อว่า Brain Heart Infusion Broth เริ่มต้นด้วยถาดเพาะเลี้ยง 48 หลุม ทำการทดลองโดยใส่อาหารเลี้ยงเชื้อเหลวในแต่ละหลุม

การทดสอบสัณฐานวิทยาของเส้นใย

ตัวอย่าง PLLA: เส้นผ่านศูนย์กลางเส้นใย PDLA (ไมโครมิเตอร์) ตัวอย่าง PLLA: เส้นผ่านศูนย์กลางเส้นใย PDLA (ไมโครมิเตอร์)

การทดสอบสมบัติทางความร้อน

76 ตารางที่ 4.7 การทำความร้อนครั้งแรก คุณสมบัติทางความร้อนของ PLLA PDLA และตัวอย่าง metronidazole PLLA:PDLA 79 ตารางที่ 4.9 การทำความร้อนครั้งที่สอง คุณสมบัติทางความร้อนของ PLLA PDLA และตัวอย่าง metronidazole PLLA:PDLA เส้นใยจากกระบวนการอิเล็กโตรสปินนิ่งที่โหลดด้วย metronidazole nidazole ผ่านการทดสอบสำหรับคุณสมบัติแล้ว b) รูปภาพขยายของเทอร์โมแกรมทดสอบ DSC ของ PLLA/PDLA + 10% MNZ

การปลดปล่อยยาในหลอดทดลอง

ผลลัพธ์ที่ได้ขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย เช่น ขนาดของเส้นใยและความสามารถในการละลายน้ำของเส้นใย โดยทั่วไปขนาดเส้นใยที่เล็กลงจะทำให้การปลดปล่อยตัวยาเร็วขึ้นเนื่องจากพื้นที่ผิวของเส้นใยมีขนาดใหญ่ ศึกษาการปล่อยเมโทรนิดาโซลในเส้นใย ในหลอดทดลอง เป็นการจำลองสภาวะในช่องปากโดยมีค่า pH และอุณหภูมิเป็นตัวกำหนดการปล่อยยา ดังแสดงในรูปที่ 4.19 จากตาราง 4.12 ผลการทดลองพบว่ายาเมโทรนิดาโซลจะถูกปล่อยออกมาก่อน ปริมาณเท่ากับอัตราส่วน 100:0+0%MNZ เพราะอาจมียาติดอยู่ที่ผนังด้านนอกของเส้นใยทำให้ถูกแช่อยู่ในน้ำลายเทียม ตัวยาจะออกอย่างรวดเร็ว เมื่อเวลาผ่านไป ยาจะค่อยๆ ถูกชะออกอย่างต่อเนื่อง และผลลัพธ์ที่ได้รับหลังจากการทดสอบ 7 วัน (10.080 นาที) เมโทรนิดาโซลก็ถูกปล่อยเข้าสู่เส้นใยในอัตราส่วนมากกว่า 100:0+0 %MNZ

การทดสอบความเป็นพิษต่อเซลล์

การทดสอบการต้านทานเชื้อแบคทีเรีย

การทดสอบสัณฐานวิทยาของเส้นใย

การปลดปล่อยยาในหลอดทดลอง

การทดสอบความเป็นพิษต่อเซลล์

การทดสอบการต้านทานเชื้อแบคทีเรีย

อัตราส่วนโดยน้ำหนักของแต่ละองค์ประกอบ

มีความหนาเป็นสองเท่าของตัวแยกลำแสง และจะปรับหรือชดเชยความยาว เส้นทางการเคลื่อนที่ของแสง (ความยาวเส้นทางแสง) ในแกนทั้งสองเท่ากัน (วังทวีทรัพย์, 2558) ภาพประกอบ 2.15 แสดงการทำงานของอินเทอร์เฟอโรมิเตอร์ 54 ที่ออกโดยคอลัมน์ C8 HPLC (นาที 4.6 มม. และมีเครื่องตรวจจับที่ความยาวคลื่น 319 นาโนเมตร (ตามมาตรฐาน USP 41 NF 36) โดยมีน้ำและเมทานอลที่ใช้เป็นตัวทำลาย ฝุ่นและสิ่งสกปรก ต้องกรองด้วยตัวกรองสารละลายแล้วโซนิคเป็นเวลา 15 นาที ค่าที่ได้จากการทดสอบ HPLC จะถูกนำมาใช้คำนวณเปอร์เซ็นต์การปลดปล่อยยาเทียบกับตารางมาตรฐาน 57 เมื่อครบเวลา แตะขวดเบาๆ เพื่อ ปล่อยเซลล์ออกจากด้านล่างของขวดตามที่กล้องจุลทรรศน์เห็น เติมอาหารเลี้ยงเซลล์ DMEM ที่ประกอบด้วย Fetal Bovine Serum (FBS) 2 มล. เพื่อล้างขวดเพาะเลี้ยงเซลล์ จากนั้นดูดเซลล์ทั้งหมดลงในหลอดขนาด 15 มล. แล้วปั่นแยกที่ 1,000 รอบต่อนาที เป็นเวลา 3 นาที จากนั้นคุณจะได้เม็ดเซลล์ ทิ้งอาหารเลี้ยงเซลล์แล้วเติมอาหารเลี้ยงเซลล์ใหม่ 2 มล. เพื่อแยกเซลล์ออกจากด้านล่างของขวด เพาะเลี้ยงเซลล์โดยใช้ปิเปต ดูดและวางสารเพาะเลี้ยงเซลล์ที่ด้านล่างของขวด 2-3 ครั้งเพื่อให้ตะกอนเซลล์กระจายตัว

อัตราส่วนชิ้นงาน 50:50+10%MNZ ตามภาพประกอบ (c) เหมาะสำหรับใช้เป็นเครื่องป้อน และทำการทดสอบในการทดลองอื่นๆ ต่อไป เนื่องจากขนาดของเส้นใยมีการกระจายสม่ำเสมอ ตัวอย่าง PLLA: เส้นผ่านศูนย์กลางเส้นใย PDLA (ไมโครมิเตอร์) ภาพประกอบ 4.43 เทอร์โมแกรม DSC ของ PLLA/PDLA

ตัวอย่างพอลิเมอร์และสารละลายที่ใช้ในกระบวนการอิเล็กโตรสปินนิง

คุณสมบัติเฮกสะฟลูออโรไอโซโพรพานอล

Molecular Weight of PLLA and PDLA

ขนาดของเส้นใยจากการศึกษาสัณฐานวิทยาของเส้นใย

ขนาดของเส้นใยที่มีการบรรจุยาเมโทรนิดาโซลจากการศึกษาสัณฐานวิทยาของเส้นใย

First Heating Thermal properties of PLLA PDLA and Metronidazole

Cooling Thermal properties of PLLA PDLA and Metronidazole

Second Heating Thermal properties of PLLA PDLA and Metronidazole

ผลการทดสอบเสถียรภาพทางความร้อนแสดงเปอร์เซ็นต์น้ำหนักที่อุณหภูมิต่าง ๆ

Maximum force and stroke of PLLA:PDLA

Maximum force and stroke of PLLA:PDLA +10%MNZ

Loading Capacity and %Entrapment Efficiency

Loading Capacity and %Entrapment Efficiency of fiber stability at 25°c

Loading Capacity and %Entrapment Efficiency of fiber stability at 40°c

การเกิดหยดของเหลว

การเกิดกรวยเทเลอร์ด้วยแรงไฟฟ้า

การรัดตัวของลำของเหลวในอัตราการไหลและความต่างศักย์ไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้น

การปั่นแบบไม่เสถียร

การแข็งตัวของกระแสพอลิเมอร์เป็นเส้นใย

โครงสร้างกรดแลคติก (a) PLLA (b) PDLA

ขั้นตอนของปฏิกิริยาพอลิเมอร์ไรเซชันแบบเปิดวงของ PLA

การเกิดโครงสร้างของสเตอริโอคอมเพล็กซ์

การเคลื่อนที่ผ่านคอลัมน์ที่มีรูพรุนของโมเลกุลพอลิเมอร์ที่มีขนาดต่าง ๆ

มุมสัมผัสที่เกิดขึ้นระหว่างของเหลวกับของแข็ง

ปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นเมื่อลแสงอิเล็กตรอนซึ่งมีความเร็วสูงพุ่งเข้าชนตัวอย่าง

เครื่องดิฟเฟอเรนเชียลสแกนนิงแคลอริมิเตอร์

ตัวอย่างเส้นกราฟ TGA ที่มีกระบวนการเกิดปฏิกิริยาเพียงขั้นตอนเดียว

ลักษณะกราฟความเค้น ความเครียดของการดึง

แสดงการทำงานของ interferometer

1,1,1,3,3,3-Hexafluoro-2-Propanol (HFIP)

แผนผังการทำงานวิจัย

ตัวทำละลาย เฮกสะฟลูออโรไอโซโพรพานอล (HFIP)

การจำลองของเครื่องผลิตเส้นใยด้วยกระบวนการอิเล็กโตรสปินนิง

เครื่องอิเล็กโตรสปินนิง

เครื่อง Scanning Electron Microscope, SEM JEOL JSM-7500F

เครื่อง Differential Scanning Calorimeter (DSC)

เครื่อง Thermo Gravimetric Analysis (TGA)

เครื่อง Texture analyser

การทดสอบโมเลกุลของสาร

การทดสอบเครื่อง High Performance Liquid Chromatography (HPLC) . 53

การเก็บรักษาเส้นใยที่อุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียส

การทดสอบความเป็นพิษต่อเซลล์และตู้อบเพาะเลี้ยงเซลล์ ชนิด 37 องศา

เครื่องนับเซลล์

อาหารเลี้ยงเชื้อ Brain Heart Infusion Broth

อาหารเลี้ยงเชื้อ Brain Heart Infusion Agar

การเตรียมเพาะเลี้ยงเชื้อแบคทีเรียในอาหารเลี้ยงเชื้อ

การนำเส้นใยไปอบผ่านแสง UV ในเครื่อง PCR Cabinet

การหาค่า MBC โดยการ spread plate บนจานอาหารแข็ง

ผลการทดสอบด้วยเครื่อง GPC

ผลการทดสอบด้วยเครื่อง Contact Angle

Effect of PLLA:PDLA+10%MNZ on fibers Morphology

DSC thermograms of PLLA/PDLA

DSC thermograms of PLLA/PDLA + 10%MNZ

การทดสอบเสถียรภาพทางความร้อนที่อุณหภูมิ 300 องศาเซลเซียส

Force and Stroke of PLLA:PDLA blends

Force and Stroke of PLLA:PDLA +10%MNZ blends

กราฟมาตรฐานในการทดสอบหาปริมาณยาในเส้นใย

กราฟมาตรฐานในการทดสอบการปลดปล่อยยา

ผลการทดสอบการปลดปล่อยยาในหลอดทดลองโดยเครื่อง HPLC

กราฟมาตรฐานในการทดสอบความเสถียรของเส้นใย

การทดสอบความเป็นพิษต่อเซลล์เหงือกมนุษย์ในถาดทดลอง 24 หลุม

ค่าการทดสอบความเป็นพิษต่อเซลล์ด้วยเครื่อง UV

การทดสอบการยับยั้งเชื้อ ด้วยวิธี Broth dilution methods

การทดสอบเพื่อยืนยันการยับยั้งเชื้อโดย spread plate บนอาหารเลี้ยงเชื้อ

การหาค่าความเข้มข้นต่ำสุดที่สามารถยับยั้งการเจริญของเชื้อ