Lääkeaineen vapautus polymeerimatriisista. Sanja Asikainen Biologisten ilmiöiden mittaaminen ELEC-A

Transkriptio

1 Lääkeaineen vapautus polymeerimatriisista Sanja Asikainen Biologisten ilmiöiden mittaaminen ELEC-A

2 Harjoitustyön tavoitteet Oppia perusteet lääkeaineen vapautuksesta Ymmärtää kontrolloidun lääkeainevapautuksen merkitys Saada tietoa polymeerikemian perusteista 2

3 Luennon aiheet Polymeerien perusteet ja luokittelu Biohajoavuuden / bioresorboituvuuden määritelmä Tunnetuimmat biohajoavat polymeerit lääkeainevapautuksessa Kontrolloidun annostelun menetelmät Lääkeaineen vapautumista säätelevät mekanismit Lääkeaineen tutkimisen menetelmät Laboratoriotyön suoritus ja mittausaikojen varaus 3

4 Erilaisia polymeerejä luonnon polymeerit vs. synteettiset Polypeptidit (proteiinit) Koostuvat aminohapoista, jotka liittyvät toisiinsa peptidisidoksin Polysakkaridit Selluloosa - β-d-glukoosimolekyyli Amylopektiini - glukoosi L-alaniini L-glutamiini Muovit (polymeerit) Koostuvat erilaisista monomeereistä (sekä lisäaineista, kuten pehmittimistä, väriaineista ) DNA Koostuu nukleotideista Eteeni (monomeeri) Polyeteeni (polymeeri) 4

5 Polymeerien synteesi Monomeeri - Pienimoolimassainen lähtöaine Oligomeeri -pienimoolimassainen polymeeri (kokoluokka g/mol) -koostuu noin kymmenestä monomeeristä Polymeeri -suurimoolimassainen polymeeri (kokoluokka g/mol) -useita kymmeniä monomeerejä 5

6 Homopolymeerit ja kopolymeerit Homopolymeeri Muodostuu yhdestä monomeerilajista Kopolymeeri Muodostuu kahdesta tai useammasta monomeerilajista Vuorottainen (alternoiva) tai Säännötön -A-A-A-A-A-A- -A-B-A-B-A-B- -A-A-A-B-A-B- 6

7 Perusteita polymeereistä Kestomuovi eli termoplasti Muodostuu pitkistä polymeeriketjuista, joiden välillä ei ole kemiallisia sidoksia Muovattavissa lämmön avulla Kertamuovi (thermoset) Verkkorakenne muodostuu hartsin kovettuessa, jolloin hartsin polymeeriketjut kytkeytyvät toisiinsa kemiallisin sidoksin Ei sula, lämmitettäessä lopulta hajoaa Haaroittunut kestomuovi Kertamuovi 7

8 Polymeerien rakenteita Suoraketjuinen -A-A-A-A-A-A- Haaroittunut Silloittunut - A - A - A - A - A - - A A A - - A - A - A - A - A - A - A - - A - A - A - A - A - A - A - A - A - A - A A 8

9 Polymeerien jaottelu kiteisyyden mukaan Kiteiset polymeerit -Ei täysin kiteisiä koskaan -Esim. polyeteeni (PE) n. 70 % Amorfiset polymeerit -Ei järjestäytynyttä rakennetta joka voisi kiteytyä -Esim. polystyreeni (PS) Kuvat: uovit2/muovilaadut/polystyreeni/index2.htm 9

10 Polymeerien muutoslämpötilat Sulamispiste, Tm Kiderakenteen purkautuminen lämmitettäessä = sulaminen kristalliitti Lasiutumislämpötila, Tg Amorfisilla polymeereillä lämpötilaa laskettaessa polymeeri muuttuu nestemäisestä kumimaiseksi ja lopuksi kovaksi ja jäykäksi, lasimaiseksi aineeksi amorfinen alue Nykyinen käsitys polymeerien kiteisestä rakenteesta 10

11 Polymeerien käyttölämpötila-alue Käyttölämpötila määräytyy muutoslämpötilojen perusteella 11

12 Ketjun rakenteen vaikutus kiteisyyteen Suoraketjuinen kiteytyy helposti - CH 2 - CH 2 - CH 2 - CH 2 - CH 2 - CH 2 - Polyeteeni Polymeeriketjun haarat estävät myös kiteytymistä Jos polymeerillä on sivuryhmiä, sen kiteytymisominaisuudet riippuvat polymeerin rakenteen säännöllisyydestä. Kiteytyminen saattaa olla hidasta. Isotaktinen polypropeeni (yllä) kiteytyy helpommin kuin syndiotaktinen (alla) 12

13 Biopolymeerit - yleisimmät Alifaattiset polyesterit Tärkeimmät ja tutkituimmat: O HO CH 2 CO H n PGA Polyglykolidi, polykaprolaktoni ja polylaktidi Hyväksytty biomateriaaleiksi FDA = U.S. Food and Drug Administration O (CH 2 ) 5 CO PCL n Hyvät mekaaniset ominaisuudet Helppo työstää Käytössä usein myös kopolymeereinä O HO CHCO H n CH 3 PLA 13

14 Biopolymeerit Monia eri määrittelytapoja: 1. Muoveja, jotka tehdään uusiutuvista raaka-aineista 2. Standardien mukaan hajoavat muovit 2. Biohajoavat muovit, jotka tehdään joko uusiutuvista raaka-aineista tai öljystä 3. Hajoamattomat muovit, jotka tehdään uusituvista raaka-aineista kuten esim. luonnon kumi, jotkin polyamidit 14

15 Biopolymeerien hajoaminen Hajoaminen (Degradation) Merkittävä, palautumaton muutos materiaalin rakenteessa Polymeeriketjujen katkeaminen polymeerin moolimassan muutokset materiaaliominaisuuksien muutokset, esim. mekaanisten ominaisuuksien heikkeneminen kappaleen fragmentoituminen 15

16 Biopolymeerien hajoaminen Biohajoavat polymeerit hajoavat biologisessa ympäristössä vaarattomiksi, pienimolekyylisiksi yhdisteiksi entsyymit mikrobit Biologinen ympäristö: maaperä, vesistö tai ihmisen ja eläimen elimistö kosteus Pienimolekyyliset yhdisteet 16

17 Biopolymeerien hydrolyyttinen hajoaminen Veden diffuusio polymeeriin Polymeerin moolimassan pieneneminen Polymeerin fysikaalisten ominaisuuksien heikkeneminen Polymeerin massan pieneneminen Polymeerin hajoaminen oligomeereiksi ja monomeereiksi O C O O + H 2 O C OH + HO 17

18 Biopolymeerien täydellinen biohajoaminen Polymeeri hajoaa solun ulkopuolisissa ja sisäpuolisissa toiminnoissa Aerobiset olosuhteet Anaerobiset olosuhteet CO2 H20 Uusi biomassa CO2/CH4 H20 Uusi biomassa Bioresorboituminen Materiaalin hajoaminen fysiologisessa ympäristössä Bioabsorptio Hajoamistuotteiden poistuminen aineenvaihdunnan kautta 18

19 Biopolymeerien hajoaminen Fysikaaliset hajoamismekanismit A: homogeeninen hajoaminen B: heterogeeninen hajoaminen Pinta hajoaa ensin -> Haluttu ominaisuus monissa sovelluksissa 19

20 Polyesterianhydridi -pintahajoaminen 0 h 6 h 12 h 18 h 24 h 20

21 Biopolymeerien hajoaminen Pääketjun rakenne vaikuttaa polymeerin hajoamisnopeuteen 21

22 Biopolymeerien hajoaminen Vaikuttavia tekijöitä Kun kyseessä sama polymeeri Koko ph h 6 h 12 h 18 h 24 h Pintarakenne Polymeerin hajoamisnopeus Geometria ph 6.8 ph 7.4 Ympäristötekijät ph:n vaikutus hajoamisnopeuteen polyesterianhydridillä 22

23 Lääkkeen vaiheet * Valmistuksesta vaikutukseen *Tähdellä merkityt kalvot lisätietoa, ei tarvitse opetella Farmaseuttinen vaihe Synteesi Eristys Lääkemuoto Antotavat Farmakokineettinen vaihe Imeytyminen Jakautuminen Metabolia Erittyminen Farmakodynaaminen vaihe Reseptorin simulaatio Vaikutus Lähde: Lääkeainekemia -kurssi 23

24 Lääkkeen vaiheet* Metabolia ennen imeytymistä -> Biologinen hyötyosuus heikkenee Biologinen hyötyosuus: = Se lääkeaineen suhteellinen osuus, joka lääkettä annettaessa siirtyy antopaikasta systeemiseen verenkiertoon (0-100 %) Suun kautta annosteltavissa lääkeaineissa mahahappo voi aiheuttaa lääkeaineen hajoamista Tätä voidaan ehkäistä suojaamalla lääkeaine esimerkiksi päällystämällä tabletti tai suojaamalla lääkeaine polymeerimatriisin sisään Lähde: Lääkeainekemia -kurssi 24

25 Lääkkeen vaiheet Terapeuttinen leveys / alue / ikkuna =lääkeaineen pitoisuusalue, jossa sillä on hyvä terapeuttinen vaikutus ilman haitallisia sivuvaikutuksia (suurimman ja pienimmän hoitoannoksen suhde) A, B ja C ovat eri valmisteita. Mikä niistä on käyttökelpoisin valmiste? Lähde: Lääkeainekemia -kurssi 25

26 Mihin kontrolloitua lääkeainevapautusta tarvitaan? Kontrolloitu annostelu: Ajan suhteen Paikan suhteen Perinteisesti lääkeaine annostellaan suun kautta, injektioina suoneen tai emulsioina Nostaa nopeasti lääkeainepitoisuutta veressä Hetkellinen 26

27 Syitä uusien annostelumenetelmien tutkimukseen - Turvallisuuden ja tehokkuuden lisääminen - Jatkuva / jaksottainen vapautuminen vaikutus terapeuttiseen vasteeseen - Peptidien, proteiinien ja geenien annostelu - Pienemmät valmistuskustannukset - Materiaalitieteen ja bioteknologian kehitys Uudet annostelumenetelmät vs. uudet lääkemolekyylit Kustannukset: / 500 milj. Aikajänne: 3-4 / vuotta 27

28 Lääkevalmisteille asetettavat tavoitteet Lääkeaineen säädelty vapautuminen pitkävaikutteiset injektiopartikkelit implantaatit Lääkeaineen kohdentaminen soluun kulkeutuvat nanopartikkelit Vaihtoehtoiset annostelureitit peptidit, proteiinit, geenit (partikkelit) rokotteet (partikkelit) 28

29 Kontrolloitu lääkeaineen vapautuminen: edut ja haasteet Tavoitteet: - pidennetty hoitojakso - kohdennettu hoito Etuja: parempi lääkeaineen tehokkuus pienemmät sivuvaikutukset parempi potilaan hoitomyönteisyys ja hoitomukavuus biohajoavat polymeerit: annostuslaitteen poistuminen elimistöstä Haasteita: lääkeaineen annostelua ei voida muuttaa implantin asettamisen jälkeen Mikäli tulee tarve poistaa implantti, poistaminen saattaa olla hankalaa, jos biohajoava polymeeri tasainen pitoisuus voi aiheuttaa lääkeaineelle herkistymistä tai vaikutuksen heikkenemistä tottumisen myötä 29

30 Polymeeriset lääkeainevapautussysteemit A: Lääke polymeerikuoren sisällä B: Lääke tasaisesti sekoitettuna (liuotettu tai dispergoitu) polymeeriin C: Lääke vapautuu polymeerin hajotessa D: Lääke on sidottu polymeerin runkoon E: Lääke vapautuu polymeerin turpoamisen vaikutuksesta F: Lääke vapautuu polymeerin huokosista G: Lääke vapautuu osmoottisesti H: Lääke vapautuu magneettikentän ohjaamana Langer, R., New methods for drug delivery, Science, 249 (1990),

31 Biohajoavat polymeerit kaupallisissa lääkevalmisteissa Eturauhassyöpä, aivosyöpä Alkoholiriippuvuus Kasvuhormonin puute ja supressio Periodontaaliset sairaudet, skitsofrenia Josefin Söderman, Release of model drugs with different solubilities from polylactone based degradable polymer matrices, Master s thesis, Aalto University, School of Electrical Engineering, 2012, p

32 Biohajoavat polymeerit kaupallisissa lääkevalmisteissa Polyanhydridi - aivosyöpä 32

33 Biohajoavat polymeerit kaupallisissa lääkevalmisteissa Poly-(D,L-lactide-co-glycolide) eturauhassyöpä Neulan sisähalkaisija 1,4 mm 33

34 Biohajoavat polymeerit kaupallisissa lääkevalmisteissa - Raskaudenehkäisy Capronor PCL:stä valmistettu ehkäisyhormonia vapauttava biohajoava kapseli. Lääkkeen annostelu: Lääkeaine (levonorgestreeli) vapautuu ensin ja kapseli hajoaa vasta myöhemmin eli PCL:n hajoaminen ei vaikuta lääkeaineen vapautumisen kinetiikkaan. Ei kaupallisesti saatavilla 34

35 Esimerkkejä tuotteista - Raskaudenehkäisy Biostabiileja: Jadelle (Bayer Oy) Käytössä Suomessa Vaikuttava aine levonorgestreeli 2 polydimetyylisiloksaani+kolloidinen piidioksidi implantaattia Pituus 43 mm, halkaisija 2,5 mm Käyttöaika 5 v jos paino alle 60 kg Implanon (Merck & Co) Vaikuttava aine etonogestreeli Etyleeni-vinyyliasetaatti kopolymeeri + barium sulfaatti Kayttöaika 3 v Pituus 40 mm, halkaisija 2 mm Kuvat 35

36 Esimerkkejä tuotteista - Sepelvaltimostentti Biostabiili: Cypher TM Sirolimus-eluting Coronary Stent Ruostumatonta terästä Lääkeaine vapautuu polymeeripinnoitteesta Rajoittaa normaalin kudoksen liikakasvua pallolaajennuksen jälkeen 36

37 Lääkeaineenvapautumiseen vaikuttavia tekijöitä Lääkeaine: molekyyli, peptidi, proteiini Ominaisuudet (Mw, log P, pka-arvo, liukoisuus) Farmakokineettiset parametrit (absorptio, jakautuminen, eliminaatio) Annostelusysteemin valmistusprosessi (liuotin, lämpötila, ph) Polymeeri stabiili / bioresorboituva prosessoitavuus, modifiointi koostumus, kiteisyys, moolimassa, hajoamismekanismi ja nopeus, huokoisuus Terapeuttinen järjestelmä tyyppi (kapseli / matriisi) geometria ja dimensiot (kalvo, kappale, mikropartikkeli jne.) 37

38 Lääkeaineen vapautumista säätelevät mekanismit ja niitä kuvaavat matemaattiset mallit Diffuusio (B) Turpoaminen (E) Eroosio (C) Lääkeaine harvoin vapautuu puhtaasti yhden mekanismin perusteella. Useita matemaattisia malleja on kehitetty kvantitatiivisen datan tulkitsemiseksi. Perustuvat Fickin toiseen lakiin, joka ennustaa, miten diffuusio vaikuttaa konsentraation muutokseen. Higuchin yhtälö Power law Wise: Handbook of Pharmaceutical Controlled Release Technology,

39 Diffuusioon vaikuttaa 1. Fickin toinen laki 2. Valmisteen geometria (diffuusiomatka) t = D 2 x 2 missä on konsentraatio (esim. mol/m^3) t on aika [s] D on diffuusiokerroin (esim. m^2/s) x on sijainti (pituus) (esim. m) 3. Diffuusionopeuden muutos ajan funktiona ei-turpoava: D vakio turpoava: veden määrä vaikuttaa, D ei ole vakio vaan kasvaa veden määrän lisääntyessä 4. Polymeerin lasisiirtymälämpötila (Tg) T < Tg : diffuusio hidasta T> Tg: diffuusio nopeaa vesi alentaa polymeerin Tg-arvoa 39

40 Lääkeaineen vapautuminen turpoavasta polymeeristä 1. Polymeerin ja veden rajapinnassa konsentraatiogradientti, mikä aiheuttaa veden tunkeutumisen valmisteeseen - valmisteen geometria 2. Polymeeri turpoaa, sen ominaisuudet muuttuvat ja valmisteen dimensiot muuttuvat. 3. Lääkeaine liukenee veteen ja diffundoituu pois. 4. Lääkeaineen diffuusionopeus kasvaa ajan funktiona (veden määrä lisääntyy). 5. Jos lääkeaine liukenee huonosti veteen, polymeerimatriisissa on liuennutta ja liukenematonta lääkeainetta. Vain liuennut diffundoituu. 6. Valmisteen huokoisuus lisääntyy ajan funktiona, jos lääkeainetta paljon valmisteessa lähtötilanteessa. 7. Polymeeri liukenee hitaasti tai nopeasti polymeeristä riippuen. Wise: Handbook of Pharmaceutical Controlled Release Technology,

41 Polymeerin eroosion kontrolloima lääkevapautus Homogeeninen hajoaminen (Bulk-eroosio) Schmitt ym. J. Pharm. Sci. 82: ,

42 Polymeerin eroosion kontrolloima lääkevapautus Pintaeroosio (heterogeeninen hajoaminen) Kirjasta Chasin ja Langer: Biodegradable Polymers as Drug Delivery Systems, 1990, ss

43 Higuchin yhtälö (diffuusio mekanismi)* Mt/A = (D (2Co Cs) Cs t) 1/2 Mt/M = k (t) 1/2 where Mt an M are the cumulative absolute amount of drug released at time t and infinite time, respectively, A is the surface area of the controlled release device exposed to the release medium, D is the drug diffusivity in the polymer carrier, and Co and Cs are the initial drug concentration, and the solubility of the drug in the polymer, respectively. Wise: Handbook of Pharmaceutical Controlled Release Technology,

44 Higuchin yhtälön oletukset* 1. Co >> Cs 2. diffuusio tapahtuu yhteen suuntaan 3. lääkeainehiukkasten halkaisija on paljon pienempi kuin valmisteen paksuus 4. polymeeri ei turpoa eikä liukene 5. lääkeaineen diffuusiovakio ei muutu ajan funktiona 6. sink olosuhteet (eli liuennen lääkeaineen määrä noin 5 10% kokonaisliukoisuudesta) Wise: Handbook of Pharmaceutical Controlled Release Technology,

45 Power law* Mt/M = k t n, Mt and M are the absolute cumulative amount of drug released at time t and infinite time, respectively; k is a constant incorporating structural and geometric characteristics of the device, and n is the release exponent, indicative of the mechanism of drug release. jos n = 0,5, niin diffuusio kontrolloi lääkeaineen vapautumista ohuesta filmistä (sylinteri, n = 0,45; pallo, n = 0,43) jos n = 1,0 ja turpoava polymeeri, niin polymeerin turpoaminen kontrolloi lääkeaineen vapautumista ohuesta filmistä (sylinteri, n = 0,89; pallo, n = 0,85). case II vapautuminen: polymeeriketjujen relaksaatio veden vaikutuksesta vapautumista säätelevä tekijä jos n = 1,0 ja erodoituva polymeeri, niin polymeerin eroosio kontrolloi lääkeaineen vapautumista (pinta-eroosio) jos n = 1,0 ja polymeeri ei turpoa eikä erodoidu, niin konsentraatiogradientti ja diffuusiomatka vakioita (lääkeaineen vapautuminen noudattaa 0-kertaluvun kinetiikkaa) jos 0,5 < n < 1,0, vapautumista säätelee useampi tekijä Wise: Handbook of Pharmaceutical Controlled Release Technology,

46 Vapautumismekanismi* M t /M total = kt n log (vapautunut fraktio) vs log (aika) -kuvaaja kulmakerroin = n Turpoavat polymeerit n = 0.45; diffuusio (ajan neliöjuuri -kinetiikka) n = ; epäsäännöllinen kinetiikka n = 0.89; 0-kertaluvun -kinetiikka Ei- turpoavat polymeerit n <0.5; huokoinen valmiste n = 0.5; diffuusio (ajan neliöjuuri kinetiikka) n = ; epäsäännöllinen kinetiikka n = 1.0; 0-kertaluvun kinetiikka 46

47 Lääkeaineen vapautuminen ja kinetiikka* Ajan neliöjuuri kinetiikka vapautuminen lineaarista ajan neliöjuuren suhteen 0-kertaluvun kinetiikka vapautuminen lineaarista ajan suhteen 1-kertaluvun kinetiikka log (vapautunut) lineaarista ajan suhteen 47

48 In vivo vs. in vitro In vitro Kirjaimellisesti lasissa Kokeet tehdään eliön ulkopuolella esimerkiksi koeputkessa Ensimmäiset testit uudelle polymeerille in vitro Biohajoamisen tutkiminen esimerkiksi SBF (simulated body fluid) liuoksessa Sytotoksisuus, solukokeilla vrt. in vivo Eläinkokeet ja kliiniset testit 48

49 Hydrolyyttisen hajoamisen tutkiminen in vitro Polymeerin analysointi: - visuaaliset havainnot (SEM) - painon muutos (punnitus) - moolimassan muutos (SEC) - mekaanisten ominaisuuksien testaus (esim. veto- ja taivutustestit) - kiteisyyden muutokset (DSC) - hydrofiilisyys (kontaktikulmamittaus) - rakenne (NMR, FTIR) ISO 15814: 1999(E) Implants for surgery Copolymers and blends based on polylactide In vitro degradation testing

50 Lääkeaineen vapautumisen tutkiminen in vitro 1. Lääkevalmiste upotetaan puskuriliuokseen 2. Vapautuneen lääkeaineen määrää mitataan yleisimmin Spektrofotometrillä Nestekromatografialla Tässä työssä käytetään ultravioletin ja näkyvän valon aallonpituusalueella toimivaa spektrometriä. Spektrometri mittaa absorbanssia ja mitä enemmän absorboivaa ainetta liuoksessa on, sitä voimakkaammin se absorboi valoa. Lähde: Tapani Isoaho, Polymeereistä vapautuvan lääkeaineen tutkimusmenetelmät, kandidaatintyö, 2015.

51 Vapautuneen lääkeainepitoisuuden määrittäminen UV-Vis-spektrometrin avulla Määritetään malliaineelle karakteristiset absorbanssit UV-spektrometrillä Tehdään kalibrointikäyrä eri malliainepitoisuuksia käyttäen. Vapautuneet malliainepitoisuudet määritetään eri aikapisteissä kalibrointisuoran avulla. 51

52 Laboratorioharjoitukset Laboratoriotyön ajankohdan varaaminen MyCources: Harjoitustyön sisältö Ennakkotehtävä Laboratorioharjoitus 6h Ryhmäraportti, arvosana Mittausdata ja raportit MyCourses Tarvittavat suojavarusteet saatte lainaksi Työn ohjaaja: DI Sanja Asikainen, puh: (Labrojen aikana tai juuri ennen) 52

53 Tapaamispaikka: Pääaula, Kemistintie 1 53

54 Laboratoriotyön kuvaus Valmistautuminen 1. Tutustu työohjeeseen 2. Tee esitehtävä 3. Tutustu lisämateriaaleihin Materiaalit ovat MyCourses järjestelmässä viimeistään perjantaina Laboratoriotöihin ilmoittautuminen on auki. Vapaita paikkoja (14.10.) on To (4 paikkaa) To (1 paikka) To (4 paikkaa) To (6 paikkaa) Kaikissa aika on klo Ryhmän minimikoko 4 opiskelijaa. 54

55 Laboratoriotyön kuvaus Laboratoriotyöskentely, 6h Lyhyt alkukuulustelu perustuen erityisesti luennon tietoihin (jokainen valmistautuu vastaamaan) Esitehtävän tarkistus Tutustuminen käyttöturvallisuustiedotteisiin laboratoriossa työn aluksi Tutustuminen analyysimenetelmiin UV-Vis-spektrometria (lääkeaineen vapautuminen) Differentiaalinen pyyhkäisykalorimetri (DSC) (termoanalyysi) Termogravimetrinen analyysi (TGA) Kokoekskuusiokromatogragia (SEC) (moolimassat) ph-mittaus Geelipitoisuusmääritys (ristisilloittumisen onnistuminen) NMR, IR (molekyylin rakenne) Laboratoriotyöskentely Kalibrointiliuosten valmistus ja kalibrointisuoran piirtäminen lääkeainevapautusta varten Hydrolyysikokeiden tekeminen Lääkeaineen vapautumisen mittaaminen ph-mittarin kalibrointi ja liuosten mittaus Hydrolyysissä olleiden näytteiden kuvaus mikroskoopilla Näytteiden teko ja mittaus DSC:llä ja IR:llä Geelipitoisuusmääritysten teko 55

56 Käytettävä polymeeri Ristisilloitettava polyesterianhydridi a) ε-kaprolaktonille suoritetaan renkaanavaava polymerointi neliarvoisen polyolin (pentaerytritoli) ja initiaattorin (SnOct2) läsnäollessa, jolloin saadaan nelihaarainen hydroksyylipäätteinen oligomeeri. b) Funktionalisointi meripihkahappoanhydridillä. Saadaan liitettyä oligomeeriin labiili anhydridisidos. Lähde: Risto Hakala, Crosslinked poly(ester anhydrides) for controlled drug delivery, väitöskirja, Saatavilla 56

57 Käytettävä polymeeri Ristisilloitettava polyesterianhydridi c) Funktionalisointi metakryylianhydridillä. Saadaan oligomeeriin reaktiiviset kaksoissidokset. d) Metakryloitu prepolymeeri kovetetaan valon ja valoinitiaattori kamferikinonin (CQ) avulla. Lähde: Risto Hakala, Crosslinked poly(ester anhydrides) for controlled drug delivery, väitöskirja, Saatavilla 57

58 Tutkittavat valmisteet Malliaine: Propranolol HCL - Vesiliukoinen molekyyli (50 mg/ml, ph 7.4) - Huoneenlämmössä valkoinen jauhe - Sulamispiste ºC - Tiheys 1,09 g/cm 3 - Moolimassa 295,81 g/mol - Toiminta: Beetasalpaaja 58

59 Tutkittavat valmisteet Malliaine: L-glutamiini - Vesiliukoinen molekyyli (14,6 g/l ssä 20 ºC - täysin liukeneva) - Huoneenlämmössä valkoinen jauhe - Sulamispiste 185 ºC - Moolimassa 146,14 g/mol - Toiminta: aminohappo Malliaine seostetaan nestemäisen oligomeerin kanssa ja ristisilloitetaan valon avulla napeiksi. Näytteet on tehty valmiiksi. Näytteet hajoavat veden vaikutuksesta. Lääkeaineen vapautuskokeet suoritetaan puskuriliuoksessa ph 7,4; 6,8; 6.2 ja 2,1. Malliaineen vapautumista väliaineeseen seurataan ajan funktiona UV-spektrometrin avulla. 59

60 Raportointi Raporttipohja löytyy MyCourses-järjestelmästä. Raportti palautetaan MyCourses järjestelmään, DL Mittausten tulokset päivitetään MyCourses järjestelmään perjantaina sitten kun kaikki mittaukset on tehty. Raportissa hyödynnetään jokaisen ryhmän tekemiä mittauksia ja saatuja tuloksia vertaillaan keskenään. Loppuraporttia kannattaa alkaa tehdä heti laboratoriotyön jälkeen, sillä siinä kysytään esimerkiksi polymeerien perusteista ja analyysimenetelmistä, joita käydään läpi luennolla ja laboratorioharjoituksessa. 60

61 Harjoituksen arviointi Ryhmäraportti Yhteinen arvosana asteikolla 1-5 Raportin jokainen osa arvioidaan erikseen ja loppuarvosana on näiden keskiarvo Arviointiin vaikuttaa myös työskentely laboratoriossa (+alkukuulustelu, esitehtävä ja ajoissa labraan saapuminen) Sisältää ryhmän itsearvioinnin ja perustellun arvosanaehdotuksen 61

62 Työn arvosteluperusteita Hyväksyttävään suoritukseen vaaditaan (arvosanat 1 ja 2): Työt tehty työturvallisuus huomioiden & raportti kirjoitettu Laboratoriotöiden suorittamisen perusedellytyksenä on turvallisten työtapojen tunteminen ja niiden noudattaminen. Kokeiden suorittaminen ja saadut tulokset raportoidaan työselostuksessa. Perussuoritukseen vaaditaan (arvosana 3): Asioiden ymmärtäminen ja sujuva raportointi Arvosanaan kolme vaaditaan työturvallisuuden sekä laitteistojen ja kemikaalien tuntemuksen lisäksi teorian ymmärtämistä ja soveltamista kokeelliseen työhön. Tähän kuuluu saatujen koetulosten arviointi ja niiden perusteella tehtävät päätelmät. Arvioinnissa huomioidaan lisäksi työn sujuvuus ajankäytön sekä ryhmätyöskentelytaitojen osalta. Kiitettävään suoritukseen vaaditaan (arvosanat 4 ja 5): Tiedon arviointi ja soveltaminen Kiitettävä suoritus edellyttää käytettävien laitteistojen ja menetelmien ymmärtämistä sekä niiden mahdollisten virhelähteiden huomioimista. Lisäksi tarvitaan käytännössä mitattavien ilmiöiden ja teorian välisen syy-seuraus-suhteen ymmärtämistä. Tämä näkyy sujuvan työskentelyn lisäksi erityisesti työselostuksessa esitetyissä havainnoissa ja pohdiskeluissa sekä tulosten kriittisessä tarkastelussa. Kiitettävä arvosana edellyttää hyviä ryhmätyötaitoja. Kunnolliseen raportointiin kuuluu lähdeviitteiden merkintä. 62

63 Lisätietoa mm. Mahammad Rafi Shaik1, Madhuri Korsapati and Dinakar Panati, Polymers in Controlled Drug Delivery Systems, Vol. 2, No. 4 (2012): New methods of drug delivery. Robert Langer Lisäksi esityksessä on lähteitä ja MyCourses-sivuilla on suomenkieliset oppikirjatekstit kontrolloidusta lääkeannostelusta ja biohajoamisesta sekä kandidaatintyö lääkeaineen vapautumisen tutkimisesta. * Tähdellä merkityt sivut ovat lisätietoa, jota ei tarvitse opetella laboratoriotyön suorituksessa. 63

64 Tervetuloa labraan! 64