类固醇在溶胶-凝胶玻璃中之扩散------在药物上之应用.doc

類固醇在溶膠-凝膠玻璃中之擴散-在藥物上之應用目的：利用溶膠-凝膠玻璃之孔隙將不同種類之類固醇放入孔隙中，再擴散至不同溶液中，量測其擴散係數。由於此類分子之擴散較慢，因此可以使藥物慢性進入人體，例如避孕藥。本實驗參考已發表之論文，由學生嘗試重複其實驗。實驗步驟:1.製作SiO2膠 將Si(OC2H5)4 (TESO) 5ml、H2O 2ml、CH3OH 10ml混合，在溫度60，攪拌8小時，然後放入80烘箱。等溶膠成為凝膠後(約14天)。CH3OH:TEOS=4:1(體積比)；H2O:TEOS=4:1(莫爾比)。2.將SiO2膠放入高溫爐，以0.5/min的升溫速度升溫至750。然後停留約10小時，降溫至室溫。3.將Progesterone, Estradiol, Estrone, Hydrocortisone分別溶入20C.C的Ethanol中，成為飽和溶液。依據文獻室溫之溶解度分別為54.4、23.6、2.36及12.4 g per liter。實際使用量為 Progestrone使用1.3860g Estradiol使用0.402g Estrone使用0.3535g Hydrocortisone使用0.4812g4.然後將SiO2粉末,均分為4份,分別放入溶有Progesterone, Estradiol, Estrone, Hydrocortisone飽和Ethanol溶液中。將之至於室溫中約五天，使類固醇能滲透入多孔隙之SiO2膠裡面。經過五天後將SiO2移出飽和Ethanol溶液。然後使用吹風機或加熱將SiO2中殘留之Ethanol移除，可得到乾燥的SiO2。5.將乾燥的SiO2粉末，取出約0.04g，放入瓶裝滿20C.C的Ethanol中。6.然後每隔一段時間由溶液中取出部分溶液做UV-VIS的量測。量測在Ethanol中的類固醇濃度隨時間的變化，了解有多少SiO2中之類固醇擴散進入Ethanol中。測量完後將取出之部分溶液放回原來之Ethanol中7.步驟6需時時搖晃Ethanol使其類固醇之濃度均勻。UV-VIS量測剛開始每兩小時測一次，然後改為四小時，第三天後便改為一天測一次。8.UV-VIS量測: 取一部分溶液每次取出34c.c.裝入石英cell中放入UV-VIS量測儀器中，進行其吸收光譜強度的量測。量測後將溶液放回原容器中。如此不斷重複量測直到吸收強度不變為止。使用儀器與設備：1.高溫爐2.烘箱3. UV-VIS吸收光譜儀4.煙櫃、電磁加熱攪拌器分析UV-VIS測試:1. Progesterone, Estradiol, Estrone, Hydrocortisone在溶液中的濃度分別由吸收峰下之面積得知。Progesterone為240nm，Estradiol為280nm，Estrone為283nm ，Hydrocortisone為242nm。2.以最後一天之濃度當作一，將其餘時間的濃度歸一。將濃度對時間作圖，得一指數增加之趨勢圖 ，由此圖計算時間常數T。圖一：含Progesterone之SiO2在不同時間取出之ethanol量測UV-VIS吸收強度圖二：四種不同類固醇在SiO2中擴散至ethanol濃度與時間之函數關係。實線為吻合方程式之結果。所得之T分別為75(Progesterone)，110.5 (Estradiol)，60 (Estrone)，25.5 (Hydrocortisone)小時。 討論：1.本實驗原計劃製備SiO2塊材樣品，由塊材之尺寸可以量測到四種不同類固醇在SiO2中之擴散係數。因時間有限，無法抓住製備SiO2塊材樣品之條件。因此用粉末樣品。2.本實驗所得之時間常數T與SiO2樣品之多少有關，因此僅供參考。但所得數值大小順序與所參考之文獻一致。3.本實驗中搖晃SiO2+Ethanol溶液使其已擴散之類固醇濃度均勻非常重要，否則在吸取樣品作吸收光譜時，因位置不同，濃度會有很大差異。4.本實驗原須使用電腦軟體解Bessel function，因短時間內無法學會而作罷。5.本實驗中許多未完成之部分，在以後之實驗中應可以補強。6.如樣品為塊材，則在SiO2中的類固醇擴散至Ethanol中的濃度滿足second Ficks law。類固醇濃度隨時間的變化為 (1)其中qn為 之根， J0, J1 是Bessel function of the first kind of zero and first order，V為液體之體積，a 為玻璃之半徑，L為長度。由eq. (1)可以得到De。再由eq. (2)得到擴散係數D。 (2)其中e是porosity，Vpore為樣品的孔隙體積，r=2.2g/cm3。參考文獻：1. L. Sieminska, M. Ferguson, T. W. Zerda and E. Couch, ”Diffusion of Steroids in P