Advanced

Deep Eutectic Solvents and Their Possible Application in Transdermal Drug Delivery

Lindblom, Sarah LU (2020) KLGM15 20192
Food Technology and Nutrition (M.Sc.)
Abstract
Deep eutectic solvents, DES, is a type of solvent made by mixing a quaternary ammonium salt with a hydrogen bond donor at the eutectic point of the system. Most common quaternary ammonium salt is Choline Chloride, ChCl. A specific DES, Choline:CAGE has shown promise in delivering insulin through the skin of mice. Four different systems containing Choline chloride were chosen: ChCl:glycerol, ChCl: propylene glycol, ChCl:glucose and ChCl:sorbitol. Initial viscosity measurements were done to see if the viscosity of the DES would be a problem and how water would affect them. They all behaved like Newtonian liquids, but glucose and sorbitol had to high viscosity to continue work with in their pure form. The protein BSA were added to... (More)
Deep eutectic solvents, DES, is a type of solvent made by mixing a quaternary ammonium salt with a hydrogen bond donor at the eutectic point of the system. Most common quaternary ammonium salt is Choline Chloride, ChCl. A specific DES, Choline:CAGE has shown promise in delivering insulin through the skin of mice. Four different systems containing Choline chloride were chosen: ChCl:glycerol, ChCl: propylene glycol, ChCl:glucose and ChCl:sorbitol. Initial viscosity measurements were done to see if the viscosity of the DES would be a problem and how water would affect them. They all behaved like Newtonian liquids, but glucose and sorbitol had to high viscosity to continue work with in their pure form. The protein BSA were added to ChCl:glycerol and ChCl:propylene and it was found that to solve the protein, water was necessary to be present at low concentration in the DES. ChCl:glycerol kept stable the BSA solved and stable for a longer time compared to ChCl:glycerol. Since ChCl:gly had quite low viscosity and behaved like a liquid, time was put in to trying to change their properties to become suitable for topical use. Carbopol, polyacrylic acid, in combination with water made this possible as it formed a shear thinning gel. Franz cell diffusion test were made on ChCl:glycerol with fluorescent BSA to see if had any effect on skin penetration. Fluorescent BSA in PBS were used as control. On undamaged skin either had a significant penetration, 1-2 %. On damaged skin both penetrated the skin well, DES about 20%, but the PBS were about double as effective. Telling that DES had limited penetration through the skin but might be interesting for drug delivery to the skin. (Less)
Popular Abstract (Swedish)
Eutektiska lösningar är en blandning av två fasta ämnen som bildar en vätska i rumstemperatur när de blandas i rätt förhållande. Det som sker är att molekylerna i de två ämnena binder starkt till varandra och bygger upp ett nätverk mellan sig och på så sätt bildar en vätska.
Läkemedel innehåller en aktiv substans, det som faktiskt hjälper när man har ont eller är sjuk. Många aktiva substanser trivs inte i vatten, vilket gör att läkemedelsindustrin är ständigt på jakt efter nya lösningsmedel. Eutektiska lösningar skulle kunna passa in här då de är vattenfria lösningsmedel. I dagsläget undersöks många proteiner och stora molekyler för att potentiellt bli nya aktiva substanser i läkemedel. Proteiner är väldigt känsliga och håller inte så... (More)
Eutektiska lösningar är en blandning av två fasta ämnen som bildar en vätska i rumstemperatur när de blandas i rätt förhållande. Det som sker är att molekylerna i de två ämnena binder starkt till varandra och bygger upp ett nätverk mellan sig och på så sätt bildar en vätska.
Läkemedel innehåller en aktiv substans, det som faktiskt hjälper när man har ont eller är sjuk. Många aktiva substanser trivs inte i vatten, vilket gör att läkemedelsindustrin är ständigt på jakt efter nya lösningsmedel. Eutektiska lösningar skulle kunna passa in här då de är vattenfria lösningsmedel. I dagsläget undersöks många proteiner och stora molekyler för att potentiellt bli nya aktiva substanser i läkemedel. Proteiner är väldigt känsliga och håller inte så länge i vatten, de brukar denatureras av att förvaras i fel miljö vilket gör att de inte fungerar som en aktiv substans längre. Det skulle därför vara av intresse att se om proteiners stabilitet kunde förbättras av att lösa dem i eutektiska lösningar.
Det finns många typer av läkemedel; tabletter, sprutor, krämer eller nässpray för att nämna några. Idag säljs gott om tabletter, men det är inte alltid det bästa sättet att få i sig ett läkemedel då det ska förbi den sura miljön i magen. Ett annat problem är att de kan vara svåra att svälja. Därför blir andra alternativ mer och mer intressanta. Leverans av aktiva substanser genom hud är ett alternativ som är lätt att administrera och undviker magen. Men huden i sig är en väldig bra barriär och skyddar oss väldigt bra mot patogener och främmande substanser. Med olika kemikalier är det möjligt att tillfälligt reducera denna barriär och ett par artiklar tyder på att eutektiska lösningar skulle kunna göra detta.
I detta arbete har leverans av ett protein genom hud undersökts. Flera olika eutektiska lösningar förberedes och deras reologiska egenskapers undersöktes. Därefter valdes den med bäst egenskaper och som gav längst stabilitet av proteinet ut för att göra försök på hud. I detta fall användes gris hud där protein löst i den eutektiska lösningen jämfördes med protein löst i vanlig buffertlösning, som kontroll. Det visade sig att den eutektiska lösningen inte hjälpte till att leverera proteinet genom huden, istället presterade den betydligt sämre än buffertlösningen. Den var o andra sidan lika bra på att leverera proteinet till huden efter 24h från en visuell inspektion av huden via mikroskop. Den eutektiska lösningens konsistens undersöktes också i syfte för att se hur lämpad den skulle vara för användning i en kräm. Det koms fram till att tillsättning av en typ av polymer och lite vatten gav bästa konsistensen vid applikation på hud. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Lindblom, Sarah LU
supervisor
organization
course
KLGM15 20192
year
type
H2 - Master's Degree (Two Years)
subject
keywords
Deep Eutectic Solvents, Pharmaceuticals, Transdermal drug delivery, Choline Chloride, Rheology, Formulation, BSA, Franz cell diffusion, Pharmaceutical technology, Läkemedelsteknologi
language
English
id
9005204
date added to LUP
2020-04-30 14:49:04
date last changed
2020-04-30 14:49:04
@misc{9005204,
  abstract     = {Deep eutectic solvents, DES, is a type of solvent made by mixing a quaternary ammonium salt with a hydrogen bond donor at the eutectic point of the system. Most common quaternary ammonium salt is Choline Chloride, ChCl. A specific DES, Choline:CAGE has shown promise in delivering insulin through the skin of mice. Four different systems containing Choline chloride were chosen: ChCl:glycerol, ChCl: propylene glycol, ChCl:glucose and ChCl:sorbitol. Initial viscosity measurements were done to see if the viscosity of the DES would be a problem and how water would affect them. They all behaved like Newtonian liquids, but glucose and sorbitol had to high viscosity to continue work with in their pure form. The protein BSA were added to ChCl:glycerol and ChCl:propylene and it was found that to solve the protein, water was necessary to be present at low concentration in the DES. ChCl:glycerol kept stable the BSA solved and stable for a longer time compared to ChCl:glycerol. Since ChCl:gly had quite low viscosity and behaved like a liquid, time was put in to trying to change their properties to become suitable for topical use. Carbopol, polyacrylic acid, in combination with water made this possible as it formed a shear thinning gel. Franz cell diffusion test were made on ChCl:glycerol with fluorescent BSA to see if had any effect on skin penetration. Fluorescent BSA in PBS were used as control. On undamaged skin either had a significant penetration, 1-2 %. On damaged skin both penetrated the skin well, DES about 20%, but the PBS were about double as effective. Telling that DES had limited penetration through the skin but might be interesting for drug delivery to the skin.},
  author       = {Lindblom, Sarah},
  keyword      = {Deep Eutectic Solvents,Pharmaceuticals,Transdermal drug delivery,Choline Chloride,Rheology,Formulation,BSA,Franz cell diffusion,Pharmaceutical technology,Läkemedelsteknologi},
  language     = {eng},
  note         = {Student Paper},
  title        = {Deep Eutectic Solvents and Their Possible Application in Transdermal Drug Delivery},
  year         = {2020},
}