מאמר שיטה

פיתוח ואפיון של סרט הידרוג'ל מבוסס אלגינט-אלוורה עמוס חומצה פוסידית

1.9K צפיות

⸱

DOI:

10.3791/67068

⸱

13 בדצמבר 2024

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Faculty of Pharmacy, MAHSA University, 2Radiopharmaceutical Technology Group, Medical Technology Division, Malaysia Nuclear Agency, 3Faculty of Pharmacy, Department of Pharmaceutical Sciences, Aqaba University of Technology, 4Department of Parasitology and Medical Entomology, Faculty of Medicine, Universiti Kebangsaan Malaysia, 5Department of Medical Sciences, School of Medical and Life Sciences, Sunway University, 6Department of Biology, College of Science, Princess Nourah bint Abdulrahman University, 7Department of Zoology, College of Science, King Saud University, 8Department of Medicine and Infectious Diseases, Faculty of Veterinary Medicine, Cairo University, 9Department of Pharmaceutical Sciences, Pharmacy Program, Batterjee Medical College, 10Pharmacology Department, Faculty of Veterinary Medicine, Suez Canal University, 11Faculty of Pharmacy, University College of MAIWP International

במאמר זה

סיכום

פורמולה של סרט הידרוג'ל עמוס חומצה פוסידית פותחה עם יחסי אלוורה שונים ואופיינה במחקר זה.

תקציר

סרט הידרוג'ל חדש עמוס חומצה פוסידית הוכן בטכניקת יציקת הממס באמצעות אלגינט ואלוורה. סרטי ההידרוג'ל עברו אופטימיזציה באמצעות יחסים שונים של נתרן אלגינט, אלוורה וגליצרין. הסרטים המכילים 10% גליצרין (w/w של אלגינט) הציגו את המראה הטוב ביותר. שילוב אלוורה השפיע על העובי, התנהגות הנפיחות, חדירות אדי המים ופרופיל שחרור התרופות של סרטי ההידרוג'ל. תכולת אלוורה גבוהה יותר הביאה ליריעות עבות יותר (עד יחס מסוים), נפיחות מוגברת, חדירות אדי מים מופחתת ושחרור ממושך של תרופות של עד 93% במשך 12 שעות. ניתוח ספקטרוסקופיה אינפרא אדום של טרנספורמציה פורייה (FTIR) אישר את נוכחותן של קבוצות פונקציונליות מרכזיות ואת האינטראקציה בין רכיבי ההידרוג'ל. המחקר מצביע על כך שהשילוב של נתרן אלגינט, אלוורה וגליצרין יכול לשפר את התכונות המכניות ופרופילי שחרור התרופות של סרטי הידרוג'ל, מה שהופך אותם לאופציה מבטיחה לאספקת תרופות מקומיות משופרות ויישומי ריפוי פצעים.

מבוא

חומצה פוסידית היא אנטיביוטיקה סטרואידית עוצמתית המופקת מ-Fusidium coccineum. הוא נמצא בשימוש נרחב לטיפול בזיהומי עור סטפילוקוקליים ואימפטיגו. לתרופה זו יעילות גבוהה, אפילו נגד זנים עמידים לאנטיביוטיקה, ורעילות נמוכה, מה שהופך אותה לאופציה מתאימה לניהול זיהומי עור1. בניגוד לאנטיביוטיקה מקומית אחרת, חומצה פוסידית חודרת עמוק לתוך העור ומגבירה את ההשפעות האנטי-בקטריאליות שלה, במיוחד באזורים שבהם מחסום ההגנה של העור נפגע. המבנה שלו מאפשר מאפייני מסיסות מגוונים, המאפשרים פיזור נרחב בכל רקמות הגוף, אשר משופר עוד יותר בצורת הנתרן פוסידאט שלו למסיסות טובה יותר במים ושיעורי חדירה טובים יותר 2,3. ניתן לתת חומצה פוסידית בדרכים שונות, כולל דרך הפה, דרך הווריד ובאופן מקומי, תוך התאמה לצרכי טיפול שונים והפיכתה לבחירה גמישה לזיהומים שונים4.

הידרוג'לים, עם תכולת המים הגבוהה והתאימות הביולוגית שלהם, התגלו כנשאים חדשניים לאנטיביוטיקה בטיפול בפצעים, מספקים שימור לחות, שחרור תרופות מבוקר ותוצאות משופרות למטופלים. הם עשויים מפולימרים טבעיים או סינתטיים כמו אלגינט, המועדף בשל התאימות הביולוגית החזקה שלו, במחיר סביר ותכונות הג'לציה המחקות מטריצות חוץ-תאיות של רקמות טבעיות5. הידרוג'לים על בסיס אלגינט, במיוחד, מציעים סביבה לחה התורמת לריפוי פצעים, אינם נדבקים לפצע ומאפשרים הסרה קלה, מה שהופך אותם לאידיאליים לאספקת חומרים ביו-אקטיביים ותמיכה בהתחדשות רקמות. הפיתוח של הידרוג'לים המכילים אנטיביוטיקה מייצג התקדמות משמעותית בטיפול בפצעים, ומבטיח מתן תרופות ממוקד והשפעות טיפוליות מתמשכות 6,7.

הידרוג'ל האלגינט/אלוורה המוצע בחומצה פוסידית נועד להתגבר על אתגרי המסיסות של חומצה פוסידית ולשפר את החדירה העורית שלה. אלוורה, הידועה בתכונותיה הידידותיות לעור, הלחות והאנטיבקטריאליות, משמשת גם כמשפר חדירה כימית, מה שעשוי לשפר את יעילותה של חומצה פוסידית בטיפול בזיהומי עור 8,9. נוסחה חדשנית זו ממנפת את ההשפעות הסינרגטיות של אלוורה ואלגינט הידרוג'ל כדי ליצור סביבת ריפוי תומכת, לייעל את אספקת התרופות ולהציע פתרון מבטיח לטיפול משופר בזיהומי עור, תוך הפקת המרב מהפעילות האנטי-מיקרוביאלית העוצמתית של חומצה פוסידית עם תוצאות אספקה וריפוי משופרות10.

פרוטוקול

פרטי הריאגנטים והציוד המשמשים במחקר זה מפורטים בטבלת החומרים.

1. הכנת סרטי הידרוג'ל חומצה פוסידית

  1. הכינו תמיסות של נתרן אלגינט (2.0% w/v) ואלוורה (1.0% w/v) על ידי המסתם במים מזוקקים.
  2. מוסיפים 200 מ"ג חומצה פוסידית לתמיסת הנתרן אלגינט ומערבבים במשך שעה.
  3. הוסיפו גליצרול לתמיסת האלגינט בריכוזים של 10%, 12% ו-14% (w/w, בהתבסס על מסת האלגינט).
  4. שלבו את תמיסות האלגינט והאלוורה כדי להשיג יחסי אלגינט/אלוורה סופיים (v/v) של 100:0, 90:10, 80:20 ו-75:25.
  5. יוצקים 25 מ"ל מכל תערובת לצלחות פטרי זכוכית (100 מ"מ על 20 מ"מ) ומניחים לייבוש בטמפרטורת החדר (25 מעלות צלזיוס) ולחות מבוקרת (50%) למשך יומיים.
  6. טבלו את הסרטים המיובשים בתמיסה מימית של סידן כלורי (CaCl2) (5.0% w/v) למשך 5 דקות כדי להשיג את סרטי ההידרוג'ל.
  7. שוטפים את הסרטים המתקבלים במים מזוקקים ומייבשים אותם בטמפרטורת החדר לפני השימוש.

2. קביעת עובי הסרט

  1. השתמש במיקרומטר דיגיטלי כדי למדוד את עובי הסרט11.
  2. בצעו מדידות בחמש נקודות נפרדות לאורך הסרט.
  3. רשום את המדידות המתקבלות מכל נקודה.
  4. חשב את עובי הסרט הממוצע על סמך המדידות שבוצעו.

3. קביעת מדד הנפיחות

  1. חותכים את דגימות הסרט לריבועים בגודל 2 ס"מ על 2 ס"מ בעזרת סכין מעבדה.
  2. שקלו כל דגימה במדויק.
  3. משרים את הדגימות במאגר PBS (pH 6.8) בטמפרטורת החדר למשך 24 שעות.
  4. ספוג עודפי מים על משטח הסרט באמצעות נייר פילטר.
  5. שקלו שוב את הדגימות.
  6. שקלו את הסרטים במרווחי זמן שונים. חשב את קיבולת הנפיחות באמצעות המשוואה הבאה:
    figure-protocol-1
    הערה: Wh מייצג את המשקל המיובש של הדגימה, ו-Wd מתאים למשקל היבש של הדגימה.

4. בדיקת חדירות אדי מים או חסימה

  1. מכסים את פתח זכוכית המכילה 50 מ"ל מים בנייר סינון11.
  2. החל תמיסה ליצירת סרט על אחד הניירות ואפשר לו לפתח סרט.
  3. אחסן את הכוס בטמפרטורת החדר ולחות.
  4. העריכו את חדירות הסרט למים על סמך הירידה במשקל המים בתוך הכוס.
  5. כדי לקבוע את הערכת חדירות אדי המים לסרט ההידרוג'ל המוכן, השתמש בנוסחה הבאה:
    figure-protocol-2
    הערה: מקדם החסימה, F, מודד את החדירות של סרט. זה נקבע על ידי חישוב ההבדל במשקל המים בין זכוכית מכוסה בנייר פילטר ללא סרט לבין זכוכית מכוסה בנייר פילטר המצופה בסרט. ערך מקדם חסימה קטן יותר מצביע על חדירות סרט גדולה יותר.

5. ספקטרוסקופיה אינפרא אדום טרנספורמציה פורייה (FTIR)

  1. הנח את דגימת ההידרוג'ל על גביש ה-ATR של מכונת הספקטרוסקופיה FTIR.
  2. הגדר את טווח מספרי הגל ל-4000-400 ס"מ-1.
  3. הגדר את קצב הסריקה ל-60 סריקות לכל דגימה.
  4. הגדר את הרזולוציה ל-4 ס"מ-1.
  5. הקלט רקע אוויר לפני כל הפעלת דגימה.
  6. הפעל את הניתוח עבור כל דגימת הידרוג'ל בנפרד.
  7. נתח את ספקטרום ה-FTIR עבור כל דגימת הידרוג'ל כדי לאשר קבוצות פונקציונליות ולבחון אינטראקציות בין כל הרכיבים12.
  8. חזור על הניתוח עבור אלוורה גולמית, נתרן אלגינט, גליצרין וחומצה פוסידית בנפרד.

6. קלורימטריית סריקה דיפרנציאלית (DSC)

  1. השתמש במכשיר ניתוח תרמי זמין מסחרית כדי לרכוש פרופילים תרמיים.
  2. צור את דגימות המדידה ממספר חתיכות עגולות שנחתכו מסרט הפולימר.
  3. בדוק את טווח הטמפרטורות בין 25-230 מעלות צלזיוס.
  4. הגדר את קצב החימום/קירור על 20 מעלות צלזיוס לדקה.
  5. בצע כיול טמפרטורה ואנתלפיה באמצעות אינדיום סטנדרטי עם תוכנה תואמת.

7. מבחן שחרור סמים

  1. הכן תמיסה של 50 מ"ל PBS (pH = 7.4) כמדיום הפירוק.
  2. טבלו את סרטי ההידרוג'ל ב-PBS ב-37 מעלות צלזיוס למשך 24 שעות תוך ערבוב בקצב של 50 סל"ד.
  3. במרווחי זמן קבועים מראש, אספו 2 מ"ל מהדגימות.
  4. מדללים ומסננים את הדגימות שנאספו דרך פילטר מזרק.
  5. חדש מיד נפח שווה ערך של PBS.
  6. להעריך את ריכוזי החומצה הפוסידית המשתחררת באמצעות ספקטרופוטומטר UV, המודד ספיגה ב-285 ננומטר.
  7. הערך את קינטיקה השחרור של חומצה פוסידית באמצעות מודלים מסדר אפס, מסדר ראשון, היגוצ'י וקורסמאייר-פפאס4.

תוצאות

הכנת סרט הידרוג'ל אלגינט/אלוורה
יחסים שונים של נתרן אלגינט, אלוורה וגליצרין שימשו להכנת הפורמולה של סרט הידרוג'ל. ההכנה וההערכה הסופית של התכשירים בוצעו רק עם 10% גליצרין (w/w של אלגינט). איור 1 מציג את סרט ההידרוג'ל עם יחסי אלוורה שונים. בחירה זו נעשתה מכיוון שיחסי גליצרין אחרים לא סיפקו את ההדבקה והגמישות הדרושים, מה שהוביל ליריעות שנוצרו בצורה לא נכונה. ההדבקה והאלסטיות החזקה של הסרטים נבעו מנוכחותם של נתרן אלגינט וגליצרין. תוספת האלוורה לא שינתה את המראה, אלא השפיעה על צמיגות התמיסות במהלך ההכנה.

עובי
תוצאות העובי מוצגות בטבלה 1. דגימת הביקורת A, שהכילה רק אלגינט, הייתה בעובי של 0.11 מ"מ. ככל ששיעור האלוורה גדל בדגימות B ו-C, עובי הסרט גדל, ונמדד על 0.13 מ"מ ו-0.12 מ"מ, בהתאמה. עם זאת, בדגימה D, שהכילה את השיעור הגבוה ביותר של אלוורה, הייתה השכבה הדקה ביותר ב-0.09 מ"מ. על סמך תוצאות אלה, נראה כי לתוספת אלוורה עשויה להיות השפעה מסוימת על עובי הסרט במידה מסוימת.

מדד נפיחות
הערכת היכולת של הידרוג'לים לספוג נוזלים שונים היא היבט מרכזי במחקר זה. ההתמקדות היא בהבנת יכולתם של פולימרים להתנפח בתנאים שונים. כפי שמוצג באיור 2, תוצאות מדד הנפיחות לאורך זמן חושפות את ההשפעה של ריכוזי אלוורה משתנים על יכולת ספיגת המים של סרטים מבוססי אלגינט. הסרט עם 0% אלוורה (A) הציג את מדד הנפיחות הנמוך ביותר לאחר 24 שעות (364.8%). לעומת זאת, דגימות עם עלייה בתכולת האלוורה הראו מדדי נפיחות גבוהים יותר בהדרגה, כאשר סרט 25:75 (D) הגיע לערך הגבוה ביותר של כ-549%. תוצאות אלו מצביעות על כך שהתכונות ההידרופיליות של אלוורה ממלאות תפקיד משמעותי בשיפור התנהגות הנפיחות של הסרטים. איור 3 מראה את סרט ההידרוג'ל לפני ואחרי נפיחות.

בדיקת חדירות אדי מים או חסימה
חדירות אדי המים של הסרטים הוערכה על ידי השוואת כמות המים בכוס עם ובלי הסרטים. על פי התוצאות המוצגות בטבלה 2, דגימת הביקורת ללא אלוורה לא הראתה אפקט חסימה, בעוד שהדגימות האחרות הראו עלייה במקדם החסימה עם הוספת אלוורה. לדגימה B היה מקדם חסימה של 13.2, בעוד שלדגימות C ו-D היה מקדם החסימה הגבוה ביותר של 20. זה מצביע על כך שתוספת אלוורה סייעה להפחית את חדירות אדי המים (WVP) של סרטי האלגינט.

ניתוח מבני על ידי FTIR
איור 4 מדגים את ספקטרום ה-FTIR של פורמולציות הידרוג'ל המכילות חומצה פוסידית, יחד עם ספקטרום חומרי הגלם, כולל נתרן אלגינט, אלוורה, גליצרין וחומצה פוסידית. הספקטרום של ניסוח ההידרוג'ל מראה פס ספיגה רחב בסביבות 3200-3400 ס"מ-1 ורצועה בכ-1636 ס"מ-1, התואמים את המתיחה של קבוצות O-H המיוחסות לנתרן אלגינט, אלוורה וגליצרין, כמו גם את רטט המתיחה הא-סימטרי של קבוצות COO אלגינט, בהתאמה13. בנוסף, שיא הספיגה בסביבות 1330-1340 ס"מ-1 משקף את רטט הכיפוף של קבוצת C-H, בעוד שהשיא ב-1171 ס"מ-1 קשור לרטט מתיחת C-O של נתרן אלגינט.

קלורימטריית סריקה דיפרנציאלית (DSC)
קלורימטריית סריקה דיפרנציאלית (DSC) שימשה לניתוח ההתנהגות התרמית של נתרן אלגינט, אלוורה, חומצה פוסידית טהורה וסרט הידרוג'ל עמוס בתרופות. התרמוגרמה של נתרן אלגינט הראתה שיא אנדותרמי בכ-132 מעלות צלזיוס (כפי שמודגם באיור 5). מצד שני, תרמוגרמה של אלוורה הציגה מספר פסגות. ניתוח ה-DSC של חומצה פוסידית טהורה הראה שיא אנדותרמי חד ומוגדר היטב ב-184.5 מעלות צלזיוס. עבור סרט ההידרוג'ל העמוס בתרופות, זוהה רק שיא רחב בין 103 מעלות צלזיוס ל-170 מעלות צלזיוס, ללא שיאי התכה לרכיבים או לתרופה.

שחרור תרופות
שחרור התרופה במבחנה נבדק עבור כל הדגימות במשך 24 שעות באמצעות תמיסת PBS ב-pH 7.4. דגימות הסרט הראו שחרור הדרגתי של התרופה, ככל הנראה בשל מבנה ההידרוג'ל הקומפקטי. הדגימות שהכילו אלוורה הראו 89.7% עד 93% של שחרור חומצה פוסידית תוך 12 שעות, בעוד שסרט הביקורת ללא אלוורה שחרר את כל התרופות לאחר 12 שעות, כפי שמוצג באיור 6. מודלים קינטיים שונים לשחרור הוערכו עבור החומצה הפוסידית. התוצאות מוצגות בטבלה 3. תוצאות שחרור התרופה התאימו בצורה הטובה ביותר למודל השחרור מסדר אפס, שהציג את ערכי ה-R2 הגבוהים ביותר.

figure-results-1
איור 1: מראה פיזי של סרטי הידרוג'ל טעוני חומצה פוסידית. תצלומים של סרטי אלגינט/אלוורה טעונים בחומצה פוסידית ביחסים שונים: (A) 100:0, (B) 90:10, (C) 80:20 ו-(D) 75:25, נצפו בהגדלה פי 4. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

figure-results-2
איור 2: אינדקס נפיחות של סרטי הידרוג'ל. אחוז מדד הנפיחות של סרטי אלגינט/אלוורה הידרוג'ל עמוסים בחומצה פוסידית ביחסים שונים: (A) 100:0, (B) 90:10, (C) 80:20 ו-(D) 75:25. פסי השגיאה מייצגים סטיית תקן (SD), n = 3. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

figure-results-3
איור 3: סרט הידרוג'ל לפני ואחרי נפיחות. השוואה של סרט הידרוג'ל (A) לפני ו-(B) לאחר נפיחות, הממחישה את השינויים במראה הפיזי עקב תהליך הנפיחות. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

figure-results-4
איור 4: ניתוח ספקטרום FTIR. ספקטרום FTIR של רכיבים ותכשירים שונים: (A) חומצה פוסידית, (B) נתרן אלגינט, (C) אלוורה, (D) גליצרין, (E) פורמולה 100:0, (F) פורמולה 90:10, (G) פורמולה 80:20, ו-(H) פורמולציה 75:25. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

figure-results-5
איור 5: תרמוגרמה DSC של פורמולציות הידרוג'ל. תרמוגרמות קלורימטריית סריקה דיפרנציאלית (DSC) של פורמולציית ההידרוג'ל, חומצה פוסידית, אלגינט ואלוורה, המציגות תכונות ומעברים תרמיים. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

figure-results-6
איור 6: שחרור תרופות מצטבר מסרטי הידרוג'ל. שחרור תרופות מצטבר מסרטי אלגינט/אלוורה הידרוג'ל עמוסים בחומצה פוסידית ביחסים שונים: (A) 100:0, (B) 90:10, (C) 80:20 ו-(D) 75:25. קווי השגיאה מייצגים סטיית תקן (SD), עם n = 3. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

דוגמאות סרטיםעובי (מ"מ)
א (100:0)0.11 ± 0.01
ב (90:10)0.13 ± 0.01
ג (80:20)0.12 ± 0.01
ד (75:25)0.09 ± 0.01

טבלה 1: עובי ניסוחים של סרטי הידרוג'ל. מדידות העובי של ניסוחים שונים של סרטי הידרוג'ל אלגינט/אלוורה , עם n = 3.

דגימותהפחתה בנפח המים (מ"ל)גורם חסימה
לשלוט2.50 ± 0.00-
א (100:0)2.50 ± 0.410
ב (90:10)2.17 ± 0.2413.2 ± 0.5
ג (80:20)2.00 ± 0.1120.0 ± 0.3*
ד (75:25)02.00 ± 0.0220.0 ± 0.21*

טבלה 2: הפחתה בנפח המים ובגורם החסימה. נתונים על ההפחתה בנפח המים (מ"ל) וגורם החסימה של פורמולציות סרט ההידרוג'ל אלגינט/אלוורה , עם n = 3. *עמ≤ 0.005.

סדר אפססדר ראשוןקורסמאייר-פפאסהיגוצ'י
פורמולה 1 (100:0)ר20.9950.66070.99250.9142
F2 (90:10)ר20.9950.6670.99170.9141
F3 (80:20)ר20.9950.66740.99170.9141
F4 (75:25)ר20.9950.66740.99170.9141

טבלה 3: שחרור קינטיקה של חומצה פוסידית. מקדמי מתאם וקינטיקה משחררת של חומצה פוסידית מניסוחי ההידרוג'ל, המדגימים את המודלים המתמטיים המשמשים בניתוח.

דיון

חומצה פוסידית שולבה בסרטי הידרוג'ל אלגינט עם יחסים שונים של אלוורה וגליצרין. נוכחותו של אלוורה לא השפיעה על המראה, אך נצפתה ירידה בצמיגות בתמיסות המכילות אלוורה במהלך ההכנה. הממצאים מבדיקות עובי מצביעים על כך שלהכללת אלוורה עשויה להיות השפעה מסוימת על עובי הסרט במידה מסוימת, אך היא אינה נחשבת משמעותית. באופן כללי, אין עובי אידיאלי אחד שמתאים לכל היישומים. עם זאת, מחקרים הצביעו על כך שהתכונות ההדבקה והמכניות של הסרטים מושפעות מעובי, כאשר סרטים דקים יותר עלולים להוביל לשיעורי מעבר מהירים יותר של אדי מים ולתחזוקה טובה יותר של סביבה לחה לריפוי פצעים14.

המחקר על יכולת הנפיחות של הידרוג'לים הוא מוקד מרכזי של המחקר, שכן הוא נועד להעריך את יכולתם של פולימרים לספוג נוזלים שונים. הממצאים מראים כי המאפיינים ההידרופיליים של האלוורה תורמים באופן משמעותי לשיפור התנהגות הנפיחות של הסרטים. מדדי הנפיחות המוגברים מצביעים על כך שאלוורה הקלה על ספיגת מים גדולה יותר, אולי על ידי שמירה על לחות ויצירת מבנה דמוי ג'ל מיובש בתוך מטריצת הסרט15. התנהגות הנפיחות הנצפית של סרטי ההידרוג'ל עשויה לנבוע מתכולת הפוליסכריד של אלוורה. ברמות נמוכות, פוליסכרידים עלולים לעכב את החיבור בין שרשראות אלגינט, וכתוצאה מכך מבנה פחות קומפקטי ופוטנציאל פחות נפיחות ראשונית. עם זאת, בריכוזים גבוהים יותר, פוליסכרידים אלה יכולים לסייע בקישור צולב, ליצור רשת צפופה יותר המסוגלת לשמור על יותר מים ולהגדיל את מדד הנפיחות16.

חדירות אדי המים של סרט אכיל (WVP) נקבעת על ידי שיעור הקבוצות ההידרופיליות והלא הידרופיליות הכלולות בסרט. יחס זה ממלא תפקיד מרכזי באופן שבו מטריצת הסרט מקיימת אינטראקציה עם מולקולות המים17. שילוב האלוורה הפחית את ה-WVP של סרטי האלגינט. תוצאות דומות התקבלו במחקר אחר שבדק את ההשפעה של ריכוזי תמצית צ'יטוזן ואלוורה על התכונות הפיזיקוכימיות של ביופילמים של צ'יטוזן, שם דווח על ירידה בחדירות אדי המים עם תוספת אלוורה18. הפחתת WVP עשויה לנבוע מהאינטראקציה בין הפוליסכרידים בגודל מולקולרי גדול המצויים באלוורה ובאלגינט, מה שממזער את השטח הבין-מולקולרי הכולל הזמין לתנועת מים19. כתוצאה מכך, למרות שההשפעה אינה משמעותית, סרטי ההידרוג'ל המשלבים אלוורה הפגינו אפקט חסימה משופר בהשוואה לסרט הביקורת. זה יכול ליצור סביבה חמה ולחה יותר בתוך אתר הפצע, מה שעשוי לסייע בריפוי פצעים על ידי הפחתת נמק רקמות והקלה על תקשורת תאים20.

כל דגימות סרט ההידרוג'ל הראו שחרור הדרגתי של תרופות, המיוחס ככל הנראה למבנה הקומפקטי של ההידרוג'לים21. התוצאות מראות כי עלייה בתכולת האלוורה מובילה להאטה קלה בשחרור הסמים, מה שמקדם אפקט שחרור תרופות ממושך. זה עולה בקנה אחד עם הממצאים של מחמוד ועמיתיו, המצביעים על כך ששימוש ברשתות פולימריות מבוססות אלוורה מציע שיטה יעילה להשגת אספקה מתמשכת של תרופות22. ניתוח FTIR חיוני לזיהוי מהיר ויעיל של מולקולות כימיות עטופות. הוא בעל ערך מיוחד לבחינת שינויים כימיים בתוך פולימרים, כגון שינויים ברצועות מתיחה או כיפוף הנובעים משילוב תרופות23. כל הפסגות הקשורות לחומצה פוסידית נמצאו נעדרות בכל ההידרוג'לים העמוסים בחומצה פוסידית, מה שמעיד על שילוב מוצלח של החומצה הפוסידית בהידרוג'לים. על פי הממצאים המוצגים באיור 4, סרט ההידרוג'ל העמוס בחומצה פוסידית הציג שיא רחב בין 103 מעלות צלזיוס ל-170 מעלות צלזיוס, ללא רכיבים ברורים או שיאי המסת תרופות. זה מצביע על כך שהתרופה והרכיבים הופצו באופן שווה בתוך ההידרוג'ל ברמה המולקולרית, מה שמצביע על כך שמערכת ההידרוג'ל נוצרה בהצלחה וכי המרכיבים שולבו היטב ברשת הפולימרים הקשיחים הצולבים של ההידרוג'ל22. השחרור הקינטי של חומצה פוסידית נקבע על סמך ערכי מקדם הרגרסיה הגבוה ביותר (R2)23. הממצאים של ערכי R2 מצביעים על כך שמודל סדר האפס מתאר בצורה המדויקת ביותר את שחרור החומצה הפוסידית מהפולימר, מה שמצביע על קצב שחרור עקבי ללא תלות בכמות התרופה שנותרה. זה עולה בקנה אחד עם היישומים הידועים של קינטיקה מסדר אפס במערכות שחרור שונה, כגון מדבקות טרנסדרמליות, שבהן התרופה מתפזרת דרך קרום פולימרי בקצב קבוע. למערכות אספקת תרופות בהזמנה אפס יש פוטנציאל לשפר את היענות המטופלים ולהפחית תופעות לוואי שליליות עקב מינון תכוף24,25. סרטי הידרוג'ל אלגינט/צ'יטוזן צולבים עם 0.5 M של CaCl2 דווחו בעבר כבעלי שחרור קינטי מסדר אפס. הורדת הקישור הצולב CaCl2 הביאה למעבר מסדר אפס לדגם Korsmeyer-Peppas26.

מגבלות
בעוד שיציקת ממס וקישור צולב עם CaCl2 מציעים גישה פשוטה להכנת סרט הידרוג'ל, יש להם מגבלות. גורמים כגון ריכוז CaCl2, הרכב אלגינט ותנאי יציקה יכולים להשפיע על קישור צולב בעוד שהשגת שליטה מדויקת יכולה להיות מאתגרת. דווח כי קישור צולב מוגזם עם CaCl2 מוביל לסרטים שבירים המועדים להיסדק או להישבר. התכונות המכניות (חוזק, גמישות) של הסרטים עשויות להשתנות בהתאם למידת הקישור הצולב שהושג, מה שמוביל לחוסר עקביות27,28. לסיכום, ישנן מספר מגבלות הקשורות לחוזק מכני, רגישות למים, אחידות, תנאי עיבוד, הידבקות, תכונות מחסום והשפעה סביבתית שיש להעריך בקפידה בהתאם ליישום המיועד של הסרטים, למרות שיציקת ממס עם אלגינט ואלוורה מציעה יתרונות כמו תאימות ביולוגית ופעילות ביולוגית פוטנציאלית. יתר על כן, הפשטות של שיטת יציקת הממס הופכת אותה לבחירה טובה לייצור בקנה מידה מעבדתי. לכן, על מנת להבטיח אידוי ממס מתאים והיווצרות סרט על פני שטח פנים גדול יותר, הגדלה יכולה לדרוש כלים והתאמות מסוימות.

גילויים

למחברים אין מה לחשוף.

תודות

מחקר זה נתמך על ידי חוקרים תומכים בפרויקט מספר (PNURSP2024R30) של אוניברסיטת הנסיכה נורה בינת עבד אל-רחמן, ריאד, ערב הסעודית. מחקר זה מומן על ידי מספר פרויקט תומכי חוקרים (RSPD2024R811), אוניברסיטת המלך סעוד, ריאד, ערב הסעודית.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
Aloe veraספקמקומי, קואלה לומפור, מלזיהזו הייתה קליפת אלוורה גולמית והכינה את החומרים במעבדה שלנו
סידן כלורידמו"פ & M Chemicals
סריקה דיפרנציאלית קלורימטריהNetzsch-GruppeDSC 300 Caliris
FTIR ספקטרוסקופיהפרקין אלמר107914
חומצה פוסידיתסיגמא-אולדריץ', סנט לואיס, מיזורי, ארה"בPHR2810חומר ייחוס מאושר, תקן משני פרמצבטי
גליצרין סיגמא-אולדריץ', סנט לואיס, מיזורי, ארה"בPHR1020ארצות הברית פרמקופיאה (USP) ייחוס סטנדרטי
מיקרומטר בורג מדבלומקר תעשיות, מלזיה
NETZSCH proteus תוכנה Netzsch-GruppeDSC 300 Caliris
Phosphate BufferSaline Sigma-Aldrich, סנט לואיס, מיזורי, ארה"בP4417טבליות
נתרן אלגינטסיגמא-אולדריץ', סנט לואיס, מיזורי, ארה"בW201502
מכשיר לניתוח תרמיnbsp; נטש DSC Caliris
ספקטרופוטומטר UV / UV LINE-9400 SECOMAM/8512047
&

מקורות

  1. Bandyopadhyay, D. Topical antibacterials in dermatology. Indian J Dermatol. 66 (2), 117-125 (2021).
  2. Williamson, D. A., Carter, G. P., Howden, B. P. Current and emerging topical antibacterials and antiseptics: agents, action, and resistance patterns. Clin Microbiol Rev. 30, 827-860 (2017).
  3. Bonamonte, D., Belloni Fortina, A., Neri, L., Patrizi, A. Fusidic acid in skin infections and infected atopic eczema. G Ital Dermatol Venereol. 149 (4), 453-459 (2014).
  4. Curbete, M. M., Nunes, R. A. Critical review of the properties of fusidic acid and analytical methods for its determination. Crit Rev Anal Chem. 46 (4), 352-360 (2015).
  5. Zhao, C., Zhou, L., Chiao, M., Yang, W. Antibacterial hydrogel coating: Strategies in surface chemistry. Adv Colloid Interface. 285, 102280-102280 (2020).
  6. Ahmed, E. M. Hydrogel- Preparation, characterization, and applications: A review. J Adv Res. 6, 105-121 (2015).
  7. Stan, D., et al. Wound healing applications of creams and "smart" hydrogels. Exp Dermatol. 30 (9), 1218-1232 (2021).
  8. Cole, L., Heard, C. M. Skin permeation enhancement potential of Aloe vera and a proposed mechanism of action based upon size exclusion and pull effect. Int J Pharm. 333 (1-2), 10-16 (2007).
  9. Sharma, K., Mittal, A., Chauhan, N. Aloe vera as penetration enhancer. Int J Drug Dev Res. 7, 31-43 (2015).
  10. Parhi, R., Suresh, P., Mondal, S., Kumar, P. M. Novel penetration enhancers for skin applications: A Review. Curr Drug Deliv. 9 (2), 219-230 (2012).
  11. Hadi, A., Nawab, A., Alam, F., Zehra, K. Alginate/Aloe vera films reinforced with tragacanth gum. Food Chemistry: Mol Sci. 30 (4), 100105(2022).
  12. Gull, N., et al. In vitro study of chitosan-based multi-responsive hydrogels as drug release vehicles: a preclinical study. RSC Adv. 9 (53), 31078-31091 (2019).
  13. Ciarleglio, G., Cinti, F., Toto, E., Santonicola, M. G. Synthesis and characterization of alginate gel beads with embedded zeolite structures as carriers of hydrophobic curcumin. Gels. 9 (9), 714(2023).
  14. Dong, H., et al. Smart polycationic hydrogel dressing for dynamic wound healing. Small. 18 (25), 2201620(2022).
  15. Giz, A. S., et al. A detailed investigation of the effect of calcium cross-linking and glycerol plasticizing on the physical properties of alginate films. Int J Biol Macromol. 148, 49-55 (2020).
  16. Fadhilah, S., Aisyah, N., Mohd, N., Mat, K. A. Sodium alginate film: The effect of crosslinker on physical and mechanical properties. IOP Conf Ser Mater Sci. 509, 012063(2019).
  17. Kudłacik-Kramarczyk, S., et al. Investigations on the impact of the introduction of the Aloe vera into the hydrogel matrix on cytotoxic and hydrophilic properties of these systems considered as potential wound dressings. Mater Sci Eng C. 123, 111977(2021).
  18. Pereira, R., et al. Development of novel alginate based hydrogel films for wound healing applications. Int J Biol Macromol. 52, 221-230 (2013).
  19. Hadi, A., Nawab, A., Alam, F., Zehra, K. Physical, mechanical, optical, barrier, and antioxidant properties of sodium alginate-Aloe vera biocomposite film. J Food Process. 45 (5), e15444(2021).
  20. Yoshida, C. M., et al. Effect of chitosan and Aloe vera extract concentrations on the physicochemical properties of chitosan biofilms. Polymers. 13 (8), 1187(2021).
  21. Nuutila, K., Eriksson, E. Moist wound healing with commonly available dressings. Adv Wound Care. 10 (12), 685-698 (2021).
  22. Naeem, F., et al. pH-responsive cross-linked polymeric matrices based on natural polymers: effect of process variables on swelling characterization and drug delivery properties. BioImpacts: BI. 7 (3), 177(2017).
  23. Mahmood, A., et al. Aloe vera-based polymeric network: A promising approach for sustained drug delivery, development, characterization, and in vitro evaluation. Gels. 9 (6), 474(2023).
  24. Kamaraj, N., Rajaguru, P. Y., Issac, P., Sundaresan, S. Fabrication, characterization, in vitro drug release and glucose uptake activity of 14-deoxy, 11, 12-didehydroandrographolide loaded polycaprolactone nanoparticles. Asian J Pharm Sci. 11 (4), 353-362 (2017).
  25. Chalitangkoon, J., Wongkittisin, M., Monvisade, P. Silver loaded hydroxyethylacryl chitosan/sodium alginate hydrogel films for controlled drug release wound dressings. Int J Biol Macromol. 159, 194-203 (2020).
  26. Laracuente, M. L., Yu, M. H., McHugh, K. J. Zero-order drug delivery: State of the art and future prospects. J Control Release. 327, 834-856 (2020).
  27. Wang, Y., et al. A sustained zero-order release carrier for long-acting, peakless basal insulin therapy. J Mater Chem B. 8 (9), 1952-1959 (2020).
  28. Unagolla, J. M., Jayasuriya, A. C. Drug transport mechanisms and in vitro release kinetics of vancomycin encapsulated chitosan-alginate polyelectrolyte microparticles as a controlled drug delivery system. Eur J Pharm Sci. 114, 199-209 (2018).

הדפסות חוזרות והרשאות

בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה

בקש הרשאה

תגיות

FTIR

מאמרים קשורים