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Interaction of terbinafine with β- cyclodextrin polymers:sorption and release studies 雑誌 :J Incl Phenom Macrocycl Chem(2011) 69:469-474 著者 :Maito Uzqueda, Arantza Zornoza, Jose Ramon Isasi, Carmen Martin, Miguel Sanche, Itziar Velaz 紹介者 : 西田千乃 1

Introduction Cyclodextrin (CD) Cyclodextrin Polymer (CDP) O HO CH 2 OH O OH O HO CH 2 OH O OH O n グルコースが 1,4 グリコシド結合によって環状化した円錐形のオリゴマーである 円環の外部は親水性 内部は疎水性を示す 様々な分子と包接錯体を作る能力を持つ O Cl 架橋剤 :epichlorohydrin Application 水中の汚染物質の除去 クロマトグラフィー 食料品分野 医療産業分野 ドラッグキャリア 吸着質と CD との包接錯体を安定化することが重要 2

Introduction 吸着質と CD との包接錯体を安定化することが重要 目的 : CDP の包接条件の最適化 Research Point 様々なパラメータが包接過程に与える影響を評価 1.TB:β-CD のモル比 2.TB の初期濃度 3. 温度 4. 溶媒のイオン強度 5. 吸着質の構造 イオン強度 I 1 2 C i Z i 2 C i Z i 成分 i の濃度 成分 i の電荷数 イオン強度とは上の式で与えられるイオンの実効濃度 ( 活量 ) に関わる指標であり 一般的に イオン強度が上昇すると 活量係数は減少する つまり 活量が減少する terbinafine(tb) H 2 M.W. 327.89 allylamine allylamine グループの局所抗真菌剤 選択的に菌性のスクアレンエポキシダーゼを抑制 コレステロールの生成を阻害 3

Experimental Method ( 吸着反応 ) 5.0 10-5M TBaq 50mL UV 測定 at 222nm different amounts of β-cdp stirring 1h at25 結果を Freundlich 等温式にあてはめ Freundlich 定数 (n,kf) を決定 Frendrich 型等温吸着モデル ln q : n : Ce KF : : q 1 ln C e ln K F n β-cdp1g に吸着された TB(μmol) Freundlich 定数 ( 不均一 factor) 溶液の平衡 TB 濃度 (M) Freundlich の吸着定数 (host と guest の相互作用の強さを表す ) さらに 先に述べた5つのパラメータを変化させることによって それぞれのパラメータが吸着過程に与える影響を評価した 4

Result and discussion K F = 305 μmolg -1 n = 4.2 Freundlich 型に一致 不均一系の吸着 =2 種類の吸着プロセス 1β-CDP の空洞での吸着質の包接 2polymer network 上での物理的な吸着 1 2 CD の空洞に吸着質が包接されることによる吸着 polymer network の網目に吸着質がひっかかる物理的吸着 5

Result and discussion 1,3 TB:β-CD のモル比 吸着された TB の割合 TB:β-CD = 1:40 93% TB:β-CD = 1:20 86% モル比の増加に伴って 吸着される TB の割合が増加 温度 著者らの予想 : 吸着プロセスは発熱反応であるため 温度上昇に伴い吸着能力も上昇する 実際に 25 ~45 で実験を行うと 低い温度でも高い温度でも吸着の割合が同じところで平衡に達した = 得られた反応速度の図は全ての温度で似ていた 吸着反応には温度依存性なし 6

Result and discussion 2 TB の初期濃度 吸着された TB の割合はどちらの場合も約 90% でほぼ同じ 吸着平衡までにかかる時間 [TB] 0 = 5.0 10-4 M (high) 20min [TB] 0 = 5.0 10-5 M (low) 30min また 他の論文から 初期濃度が高いほどエントロピー変化は大きい 吸着の原動力が異なる 低い濃度 guest と host の相互作用が主な力 高い濃度 溶媒と host との gest の濃度の違いが主な力 7

Result and discussion 4 イオン強度 吸着された TB の割合どちらの溶媒でも約 90% でほぼ同じ 吸着の挙動 water (I = 5.0 10-5 M) 最初の 10min で急速に吸着 20min で平衡に達する 1.0 10-4 M HCl (I = 1.5 10-4 M) ゆっくりと吸着 40min で平衡に達する Cl - と 帯電した TB(pKa=6.7) が相互作用し 拡散プロセスの速度が緩やかになった 8

Result and discussion 4 Crini Β-CDP に吸着される染料 ( 吸着質 ) の量は 溶媒の acl の濃度に伴い増加した HO 2 C CO 2 H Wang Β-CDP に吸着されるビリルビン ( 吸着質 ) の量は溶媒であるリン酸緩衝液の濃度に伴い減少した O H H C H 2 bilirubin H O イオン強度が吸着量に与える影響は 吸着質が酸性か塩基性かによって異なる 吸着質が 酸性 イオン強度の増加に伴い塩基性 イオン強度の増加に伴い CD と吸着質との相互作用 < 溶媒和の力 今回の実験ではどちらの溶媒でも吸着された TB の量は約 90% 最大吸着量はイオン強度に依存しない 9

Result and discussion 5 吸着質の構造 グラフから 吸着平衡に達する時間は約 20min でほぼ同じ β-cdp に吸着された吸着質の割合 TB 92% F 85% 以前の研究から 吸着の安定度定数 TB-βCDP 1400±30M -1 (higher) F-βCDP 900±30M -1 (lower) TB と CD の親和性がより高い (TB が CD に包接されている時間が長い ) TB が F に比べて β-cdp に包接される量が多いことに一致 10

Result and discussion 5 terubinafine(tb) naftifine(f) naphthalene groupがcdの広い側の空洞に入り込み t-buthyl 基まで入り込む A naphthalene group の一部が空洞に入り込む 包接の仕方は 2 種類 B ベンゼン環が CD の空洞に入り込む A B CD と TB のより高い親和性は 吸着質の脂肪族部分が包接されることに基づく A と B が競合し A:B = 1:1 で混合 11

Experimental Method ( 脱着反応 ) β-cdp の医療応用における可能性をドラッグデリバリーの研究を通して調べた loaded dry polymer 1g loaded dry polymer 1g water 900mL 0.1M HCl 900mL stirring 24h at37 stirring 24h at37 UV 測定 at 222nm 結果を経験式にあてはめ 定数 (k,n) を決定する 経験式 Mt Mt : M : n : k : / M n kt 時間 t での吸着質の脱着量 平衡時の吸着質の脱着量拡散指数 (Fickの拡散か そうでないかがわかる構造幾何学的定数 ) 12

Result and discussion 0.1M HCl は包接されたポリマ - から TB を脱着させる有益な溶媒である 0.1M HCl 中での TB の高い溶解度が原因 24h での最大脱着量は包接されていた TB の 50% であった 120min で最大脱着量の 60% の TB が脱着した 13

Result and discussion 経験式より k = 0.07±0.01 min -n n = 0.44±0.02 n の値から TB の脱着メカニズムは Fick の拡散に基づく β-cdp は拡散律速のデリバリーシステムだと言える Fick の拡散法則 J : C : x : D : J D 流速 (mol/m 2 s) 濃度 (M) 距離 (m) 拡散係数 dc dx 14

Result and discussion 包接 Research Point 1,2,4 パラメータ 最適な包接条件 1. TB:β-CDP のモル比大きい 2. TB の初期濃度高い 4. 溶媒のイオン強度小さい Research Point 3 包接は温度による依存性なし Research Point 5 脱着 F よりも TB の方が β-cdp との親和性が大きい guest の脂肪族部分も包接されることが原因 0.1M HCl は包接されたポリマーから吸着質を脱着させることに有益な溶媒である 0.1M HCl 中における TB の高い溶解度が原因 24h での TB の最大脱着量は 包接されていた TB の 50% であった β-cdp は医療応用に適する拡散律速のデリバリーシステムである 15