รายงานวิจัยฉบับสมบูรณ์โครงการผลของน้ำหนักโมเลกุลและรูปเกลือของไคโตแซนต่อการซึมผ่านเซลล์เยื่อบุผิวโดยใช้เซลล์คาโก; ผลของนํ้าหนักโมเลกูลและรูปเกลือของไคโตแซนต่อการซึมผ่านเซลล์เยื่อบุผิวโดยใช้เซลล์คาโก

Abstract

วัตถุประสงค์ของการวิจัยนี้เพื่อศึกษาผลของน้ำหนักโมเลกุลและไคโตแซนรูปเกลือ 4 ชนิด ได้แก่ แอสพาร์เตรต กลูตาเมท แลคเตรต และไฮโดรคลอไรด์ ต่อค่า tranepithelial electrical resistance (TEER) และค่าการซึมผ่านของสาร FITC-Dextran 4000 (FD-4) ผ่านเซลล์เยี่อบุผิวเซลล์คาร์โก-2 ไคโตแซนรูปเกลือเตรียมโดยทำการพ่นแห้ง ผลการเลี้ยวเบนรังสีเอกซ์แสดงสภาวะของเกลือทั้ง 4 ชนิดอยู่ในรูปอสัณฐาน สเปกตราของ FTIR และ solid-state (13)C NMR ยืนยันโครงสร้างโมเลกุลของเกลือไคโตแซนทั้ง 4 ชนิด ปัจจัยที่มีผลต่อการเพิ่มการซึมผ่านสารคือ น้ำหนักโมเลกุบ รูปเกลือ ค่าความเป็นกรดด่าง และปริมาณของไคโตแซน การทดลองนี้แสดงให้เห็นว่าค่า TEER จะลดลงตามความเข้มข้นของไคโตแซนที่เพิ่มขึ้นและค่านี้สามารถกลับเป็นปกติได้เมื่อใช้ความเข้มข้นที่ต่ำ (0.001-0.1% w/v) ทั้งในสภาวะที่เป็นกรด (pH 6.2) และกลาง (pH 7.4) ค่า TEER ที่ pH 7.4 ได้ผลในลักษณะเดียวกันกับที่ pH 6.2 แต่การลดลงนั้นจะน้อยกว่าที่ pH 6.2 ผลของน้ำหนักโมเลกุลของเกลือไคโตแซน พบว่าน้ำหนักโมเลกุลของเกลือไคโตแซนแลคแตรตและไฮโดรคลอไรด์ให้ผลในทางเดียวกันคือ ค่า TEER ลดลงทุกน้ำหนักโมเลกุล และจะลดมากขึ้นเมื่อน้ำหนักโมเลกุลสูงขึ้น (mw 20 < 45 < 200 < 460 kDa) ส่วนไคโตแซนแอสพาร์เตรตและไคโตแซนกลูตาเมทแสดงการลดลงของค่า TEER อย่างรวดเร็วภายในเวลา 20 นาที โดยน้ำหนักโมเลกุลทั้ง 4 ชนิดให้ผลไม่แตกต่างกัน ผลของเกลือไคโตแซนต่อการลดค่า TEER และค่า FD-4 transport เมื่อเปรียบเทียบการลดค่า TEER ที่เวลา 20 นาที พบว่าไคโตแซนแอสพาร์เตรตให้ผลต่อการลดค่า TEER มากที่สุดทั้งในสภาวะที่เป็นกรด (pH 6.2) และกลาง (pH 7.4) ค่าความเป็นพิษของไคโตแซนรูปเกลือพบว่า ความเป็นพิษจะแปรผันตรงกับความเข้มข้นของไคโตแซนและไม่มีผลกับน้ำหนักโมเลกุล แต่มีผลกับชนิดของเกลือพบว่าไคโตแซนไฮโดรคลอไรด์ที่น้ำหนัดโมเลกุล 45 kDa มีความเป็นพิษมากที่สุด โดยมีค่า (C(50) คือ 0.22+/- 0.06 mg/ml.

The purpose of this study was to investigate the effect of molecular weight and salt forms of chitosans (aspartate, glutamate, lactate and hydrochloride) on the transepithelial electrical resistance (TEER) and permeability of Caco-2 cells monolayer, using FITC-dextran (FD-4). Chitosan salts were prepared by spray-drying method. FTIR and solid-state 13C NMR spectra demonstrated the functional groups of salts in their molecular structures. Salt-form, molecular weight (MW). pH and amount of chitosan influenced the permeation enhancing effects. These studies showed that chitosan salts appeared to increase cell permeability in dose-dependent manner and caused relatively reverible effects only at the lower doses (0.00190.01 % w/v)on epithelial function both in acidic (pH 6.2) and neutral (pH 7.4) environment. However, the reduction in TEER at pH 7.4 was slower than that at pH 6.2. As the molecular weight of chitosan increased form 20 to 460 kDa, the reductions in TEER were significantly decreased in the following order: 20 < 45 < 200 < 460 kDa, observed in chitosan lactate adn chitosan hydrochloride. However, chitosan aspartate and chitosan glutamate showed rapidly reduction in TEER within 20 min after the start of the experiment. Among chitosan salts, chitosan aspartate was the most potent absorption enhancers in acidic (pH 6.2) and neutral (pH 7.4) environment. Cytotoxicity of chitosan salts was concentration dependent and slightly varied among the salts form of chitosan used. Chitosan hydrochloride (MW 45 kDa0 was the most toxic having and IC(50) of 0.22 +/- 0.06 mg/ml.