Determination of permeability of bioactive substances across the blood-brain barrier using capillary electrophoresis

We wstępie przedstawiono ogólne informacje dotyczące bariery krew-mózg (BBB), choroby Alzheimera oraz liposomów. Szczególną uwagę zwrócono na metody badań przepuszczalności przez barierę krew-mózg. Wśród nich opisano metodę elektroforezy kapilarnej (CE), na której opierała się niniejsza praca magisterska.Część eksperymentalna dotyczyła oceny, czy metoda elektroforezy kapilarnej jest skuteczna w badaniu zdolności przenikania substancji bioaktywnych przez BBB. Rozpoczęto od pokrycia kapilary liposomami, które odzwierciedlają naturalne błony biologiczne. Analiza obejmowała obserwację czasu migracji substancji leczniczych pod wpływem przyłożonego prądu o różnych wysokościach napięcia. Badaniu poddano pojedyncze związki, a także mieszaniny złożone z kilku substancji. Sporządzono wykresy zależności ruchliwości elektroforetycznej od parametru BB i parametru log k od log BB. Na ich podstawie wyznaczono współczynniki korelacji r pomiędzy parametrami log k i log BB dla związków niezjonizowanych w pH 7,4. Obliczenia wykonano za pomocą programu Microsoft Office Excel. Wykazano, że współczynniki korelacji przy napięciach prądu 20 kV i 10 kV różnią się. Niższe napięcie pomimo uwidocznienia niektórych pików na elektroforegramie niekorzystnie wydłużało czas migracji substancji. Badanie zdolności przenikania substancji za pomocą elektroforezy kapilarnej dotyczy dyfuzji biernej. W związku z tym substancje transportowane przez inne mechanizmy mogą dawać rozbieżne wyniki od pozostałych substancji. Metoda pomimo wielu zalet, wymaga dalszej optymalizacji.

The introduction presents general information about the blood-brain barrier (BBB), Alzheimer's disease and liposomes. Special attention has been paid to methods for determination of permeability of the blood-brain barrier. Among them, capillary electrophoresis (CE), utilized in the thesis, was described.The experimental part concerned determination whether capillary electrophoresis method was useful in the study of the permeability of bioactive substances by the BBB. At the beginning capillary was covered with liposomes that reflect the natural biological membranes. Analysis included the observation of migration time of substances under the influence of the applied voltage of different values. Investigation concern of single compounds, as well as mixtures. Graphs presenting the relationship between the electrophoretic mobility and BB as well as log k parameter and log BB were prepared. Correlation coefficients r between log k and log BB parameters for ionisable compounds at pH 7.4 were determined. The calculation was made using Microsoft Office Excel. It has been shown that the correlation coefficients at voltages of 20 kV and 10 kV were different. Lower voltage despite better separation of peaks on the electropherogram prolonged migration time of substances unfavorably.Permeation ability of substances determined using capillary electrophoresis corresponded passive diffusion. Therefore, compounds transported through other mechanisms may produce diverging results from other substances. Method despite the many advantages, requires further optimization.