Novel Schiff Base Hydrogel Based on Crosslinked between Pectin Aldehyde and Amine-Terminated Cyclotriphosphazene for Drug Delivery
यह अध्ययन पेक्टिन एल्डिहाइड को पैरासिटामोल-प्रतिस्थापित साइक्लोट्राइफॉस्फेज़ीन डायमाइन के साथ क्रॉसलिंकिंग द्वारा निर्मित एक नवीन शिफ बेस हाइड्रो जेल के संश्लेषण और लक्षण वर्णन की रिपोर्ट करता है, जो बायोमेडिकल अनुप्रयोगों के लिए अनुकूल साइटोकम्पैटिबिलिटी (कोशिका अनुकूलता), pH-निर्भर क्षरण और नियंत्रित ड्रग रिलीज क्षमता प्रदर्शित करता है।
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दवाइयों को अक्सर एक कठिन संतुलन बनाए रखने का सामना करना पड़ता है: दवा को ठीक उसी स्थान पर पहुँचाना जहाँ उसकी आवश्यकता है, जबकि उसे शरीर के बाकी हिस्सों में जाने से रोकना। यदि कोई दवा बहुत तेज़ी से या गलत स्थान पर रिलीज़ हो जाती है, तो वह बीमारी के इलाज में विफल हो सकती है या अनचाहे दुष्प्रभाव पैदा कर सकती है। इसे हल करने के लिए, वैज्ञानिकों ने हाइड्रोजेल की ओर रुख किया है, जो कि सामग्रियों का एक वर्ग है जो मुख्य रूप से पानी से बने होते हैं लेकिन एक नरम, लचीले स्पंज की तरह अपना आकार बनाए रखते हैं। ये सामग्रियां अणुओं की लंबी श्रृंखलाओं से बनी होती हैं जो दवाओं को फँसा सकती हैं और उन्हें समय के साथ धीरे-धीरे रिलीज़ कर सकती हैं। इन स्पंजों को बनाने का एक विशेष रूप से आशाजनक तरीका 'शिफ बेस रिएक्शन' (Schiff base reaction) नामक एक रासायनिक हैंडशेक का उपयोग करना है। यह प्रक्रिया दो अलग-अलग प्रकार के अणुओं को आपस में जोड़ती है—एक जिसमें अमाइन समूह (amine group) होता है और दूसरा जिसमें एल्डिहाइड समूह (aldehyde group) होता है—जो एक मजबूत लेकिन लचीला नेटवर्क बनाती है जो इसके वातावरण, जैसे कि अम्लता (acidity), में होने वाले परिवर्तनों के प्रति प्रतिक्रिया कर सकता है।
तुर्की के गेब्ज़े टेक्निकल यूनिवर्सिटी के शोधकर्ताओं ने एक हालिया अध्ययन में, इन ड्रग-डिलीवरी स्पंजों को बनाने के एक नए तरीके का पता लगाया। उन्होंने दो अलग-अलग सामग्रियों को मिलाया: पेक्टिन (pectin) नामक एक संशोधित प्राकृतिक शर्करा और फास्फोरस एवं नाइट्रोजन पर आधारित एक सिंथेटिक वलय (ring-shaped) अणु। पेक्टिन, जो फलों की कोशिका भित्तियों में पाया जाता है, को एल्डिहाइड समूहों को ले जाने के लिए रासायनिक रूप से परिवर्तित किया गया था। दूसरा घटक एक कस्टम-मेड यौगिक था जो साइक्लोट्राइफॉस्फैजीन रिंग (cyclotriphosphazene ring) से प्राप्त किया गया था, जो अपनी स्थिरता और रासायनिक रूप से ट्यून करने की क्षमता के लिए जाना जाता है। शोधकर्ताओं ने इस रिंग से अमाइन समूह जोड़े और फिर इसे संशोधित पेक्टिन के साथ मिलाया। दोनों घटकों ने शिफ बेस रिएक्शन के माध्यम से एक साथ जुड़कर एक नए प्रकार का हाइड्रोजेल बनाया, जिसे पहले कभी नहीं बनाया गया था।
टीम ने इन नई सामग्रियों के निर्माण खंडों (building blocks) को बनाकर शुरुआत की। उन्होंने एक विशिष्ट फास्फोरस-आधारित अणु का संश्लेषण किया और एक्स-रे क्रिस्टलोग्राफी (X-ray crystallography) का उपयोग करके इसकी सटीक संरचना की पुष्टि की, जो एक ठोस क्रिस्टल में परमाणुओं की स्थिति का मानचित्रण करने वाली एक तकनीक है। इस विश्लेषण से पता चला कि इस अणु का एक अनूठा आकार है, जिसमें एक केंद्रीय रिंग और जुड़ी हुई साइड चेन शामिल हैं जिनमें एक सामान्य दर्द निवारक पैरासिटामोल (paracetamol) के हिस्से भी शामिल हैं। एक बार जब निर्माण खंड तैयार हो गए, तो शोधकर्ताओं ने उन्हें एल्डिहाइड-संशोधित पेक्टिन के साथ मिलाया। मिश्रण स्वतः ही एक ठोस, पीले जेल में बदल गया क्योंकि रासायनिक बंधन बनने लगे। इस नई सामग्री को देखने के लिए, उन्होंने एक शक्तिशाली सूक्ष्मदर्शी (microscope) के नीचे इसका परीक्षण किया। छवियों ने एक छिद्रपूर्ण संरचना दिखाई, जो जेल में समान रूप से वितरित छोटे छेदों से भरी हुई थी, बिल्कुल एक स्पंज की तरह जो तरल को सोखने के लिए तैयार हो।
शोधकर्ताओं ने फिर परीक्षण किया कि यह जेल विभिन्न वातावरणों में कैसे व्यवहार करता है, विशेष रूप से यह देखते हुए कि यह कैसे सूजता (swell) है और दवाओं को कैसे रिलीज़ करता है। उन्होंने सूखे हुए जेल को मानव शरीर की नकल करने वाले समाधानों में रखा: एक जिसका pH रक्त के समान तटस्थ (neutral) था और दूसरा जिसका pH अत्यधिक अम्लीय (acidic) था, जो पेट के तरल पदार्थ के समान था। परिणामों ने दिखाया कि जेल अत्यधिक अवशोषक था, जिसने अपने मूल आकार से कई गुना बड़ा होने के लिए पानी सोख लिया। हालाँकि, अम्लता के आधार पर इसका व्यवहार अलग-अलग था। अम्लीय घोल में, जेल अधिक सूजा और इसने अपनी सामग्री को बहुत तेज़ी से रिलीज़ किया। जब उन्होंने परीक्षण के लिए जेल को पैरासिटामोल के साथ लोड किया, तो जेल ने तटस्थ वातावरण की तुलना में अम्लीय वातावरण में दवा को लगभग सात गुना अधिक रिलीज़ किया। यह सुझाव देता है कि इस सामग्री को विशेष रूप से पेट या शरीर के अन्य अम्लीय भागों में दवा छोड़ने के लिए डिज़ाइन किया जा सकता है, जबकि रक्तप्रवाह में दवा को थामे रख सकता है।
किसी भी सामग्री के चिकित्सा उपयोग के लिए सुरक्षा एक महत्वपूर्ण कारक है, इसलिए टीम ने यह भी परीक्षण किया कि जेल जीवित कोशिकाओं के साथ कैसे प्रतिक्रिया करता है। उन्होंने मानव त्वचा कोशिकाओं को जेल के अर्क (extracts) के संपर्क में रखा और कई दिनों तक कोशिकाओं के जीवित रहने की दर को मापा। परिणामों ने संकेत दिया कि सामग्री आम तौर पर कोशिकाओं के लिए सुरक्षित थी, जिसमें कम सांद्रता (concentration) पर उच्च उत्तरजीविता दर देखी गई। हालांकि बहुत उच्च सांद्रता पर एक सप्ताह के बाद कोशिकाओं ने कुछ तनाव दिखाया, लेकिन समग्र व्यवहार ने सुझाव दिया कि जेल जैव-अनुकूल (biocompatible) था। अध्ययन ने यह भी देखा कि समय के साथ यह जेल कैसे टूटता है। यह धीरे-धीरे और लगातार विघटित हुआ, जिससे यह एक साथ टूटने के बजाय धीरे-धीरे वजन खोता गया, जो कि ऐसी सामग्री के लिए एक महत्वपूर्ण गुण है जिसे अपने कार्गो (दवा) को पहुँचाने के लिए पर्याप्त समय तक बरकरार रहने की आवश्यकता होती है।
यह कार्य ड्रग डिलीवरी की दिशा में एक नए मार्ग का पहला कदम है। जबकि पिछले अध्ययनों में प्राकृतिक पॉलिमर के साथ जुड़ने के लिए एल्डिहाइड समूहों वाले फास्फोरस-आधारित अणुओं का उपयोग किया गया था, यह अध्ययन पहली बार सफलतापूर्वक अमाइन-टर्मिनेटेड फास्फोरस अणु को एल्डिहाइड-संशोधित प्राकृतिक पॉलिमर से जोड़ने में सफल रहा है। शोधकर्ताओं ने पाया कि इस विशिष्ट संयोजन ने एक स्थिर, छिद्रपूर्ण नेटवर्क बनाया जो pH परिवर्तनों के प्रति प्रतिक्रिया करने में सक्षम है। हालांकि जेल ने अपने साथ ले जा रही दवा के हर एक अणु को रिलीज़ नहीं किया, लेकिन अम्लता के आधार पर रिलीज की दर को नियंत्रित करने की क्षमता एक महत्वपूर्ण खोज है। यह सामग्री भविष्य के अनुप्रयोगों के लिए एक आशाजनक उम्मीदवार प्रतीत होती है, जो प्रभावी और शरीर के लिए सौम्य दोनों तरह के अनुकूलित ड्रग डिलीवरी सिस्टम का एक तरीका प्रदान करती है।
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