Articolo metodologico

Sviluppo e caratterizzazione di film di idrogel a base di alginato-aloe vera caricato con acido fusidico

1.8K visualizzazioni

⸱

DOI:

10.3791/67068

⸱

13 dicembre 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

In questo articolo

Sommario

In questo studio è stata sviluppata una formulazione di film di idrogel caricato con acido fusidico con diversi rapporti di Aloe vera .

Abstract

Un nuovo film di idrogel caricato con acido fusidico è stato preparato mediante la tecnica di colata a solvente utilizzando alginato e aloe vera. I film di idrogel sono stati ottimizzati utilizzando diversi rapporti di alginato di sodio, aloe vera e glicerina. Le pellicole contenenti il 10% di glicerina (p/p di alginato) hanno mostrato l'aspetto migliore. L'incorporazione dell'Aloe vera ha influenzato lo spessore, il comportamento di gonfiore, la permeabilità al vapore acqueo e il profilo di rilascio del farmaco dei film di idrogel. Un contenuto più elevato di Aloe vera ha comportato film più spessi (fino a un certo rapporto), aumento del gonfiore, riduzione della permeabilità al vapore acqueo e un rilascio prolungato del farmaco fino al 93% nell'arco di 12 ore. L'analisi della spettroscopia infrarossa in trasformata di Fourier (FTIR) ha confermato la presenza di gruppi funzionali chiave e l'interazione tra i componenti dell'idrogel. Lo studio suggerisce che la combinazione di alginato di sodio, aloe vera e glicerina può migliorare le proprietà meccaniche e i profili di rilascio dei farmaci dei film di idrogel, rendendoli un'opzione promettente per una migliore somministrazione topica di farmaci e applicazioni di guarigione delle ferite.

Introduzione

L'acido fusidico è un potente antibiotico steroideo derivato dal Fusidium coccineum. È ampiamente usato per trattare le infezioni cutanee da stafilococco e l'impetigine. Questo farmaco ha un'elevata efficacia, anche contro ceppi resistenti agli antibiotici, e una bassa tossicità, il che lo rende un'opzione adatta per la gestione delle infezioni cutanee1. A differenza di altri antibiotici topici, l'acido fusidico penetra in profondità nella pelle, potenziando i suoi effetti antimicrobici, soprattutto nelle aree in cui la barriera protettiva della pelle è danneggiata. La sua struttura consente caratteristiche di solubilità versatili, consentendo un'ampia distribuzione in tutti i tessuti corporei, che è ulteriormente migliorata nella sua forma fusidato di sodio per una migliore solubilità in acqua e velocità di penetrazione 2,3. L'acido fusidico può essere somministrato in vari modi, tra cui per via orale, endovenosa e topica, adattandosi alle diverse esigenze di trattamento e rendendolo una scelta flessibile per varie infezioni4.

Gli idrogel, con il loro alto contenuto di acqua e biocompatibilità, sono emersi come vettori innovativi per gli antibiotici nel trattamento delle ferite, fornendo ritenzione di umidità, rilascio controllato di farmaci e migliori risultati per i pazienti. Sono realizzati con polimeri naturali o sintetici come l'alginato, che è favorito per la sua forte biocompatibilità, convenienza e proprietà di gelificazione che imitano le matrici extracellulari dei tessuti naturali5. Gli idrogel a base di alginato, in particolare, offrono un ambiente umido favorevole alla guarigione delle ferite, non aderiscono alla ferita e ne consentono una facile rimozione, rendendoli ideali per fornire sostanze bioattive e supportare la rigenerazione dei tessuti. Lo sviluppo di idrogel che incapsulano antibiotici rappresenta un progresso significativo nella cura delle ferite, garantendo una somministrazione mirata di farmaci ed effetti terapeutici sostenuti 6,7.

L'alginato/idrogel di aloe vera caricato con acido fusidico proposto mira a superare le sfide di solubilità dell'acido fusidico e a migliorarne la penetrazione dermica. L'aloe vera, nota per le sue proprietà dermocompatibili, idratanti e antibatteriche, funge anche da potenziatore della penetrazione chimica, migliorando potenzialmente l'efficacia dell'acido fusidico nel trattamento delle infezioni della pelle 8,9. Questa formulazione innovativa sfrutta gli effetti sinergici dell'aloe vera e dell'alginato idrogel per creare un ambiente di guarigione favorevole, ottimizzare la somministrazione dei farmaci e offrire una soluzione promettente per un trattamento avanzato delle infezioni della pelle, sfruttando al massimo la potente attività antimicrobica dell'acido fusidico con migliori risultati di somministrazione e guarigione10.

Protocollo

I dettagli dei reagenti e delle attrezzature utilizzate in questo studio sono elencati nella Tabella dei materiali.

1. Preparazione di film di idrogel di acido fusidico

  1. Preparare soluzioni di alginato di sodio (2,0% p/v) e Aloe vera (1,0% p/v) sciogliendole in acqua distillata.
  2. Aggiungere 200 mg di acido fusidico alla soluzione di alginato di sodio e mescolare per 1 ora.
  3. Aggiungere glicerolo alla soluzione di alginato a concentrazioni del 10%, 12% e 14% (p/p, in base alla massa dell'alginato).
  4. Combina le soluzioni di alginato e aloe vera per ottenere rapporti finali alginato/aloe vera (v/v) di 100:0, 90:10, 80:20 e 75:25.
  5. Versare 25 mL di ogni miscela in piastre di Petri di vetro (100 mm x 20 mm) e lasciare asciugare a temperatura ambiente (25 °C) e umidità controllata (50%) per 2 giorni.
  6. Immergere i film essiccati in una soluzione acquosa di cloruro di calcio (CaCl2) (5,0% p/v) per 5 minuti per ottenere i film di idrogel.
  7. Lavare le pellicole risultanti con acqua distillata e asciugarle a temperatura ambiente prima dell'uso.

2. Determinazione dello spessore del film

  1. Utilizzare un micrometro digitale per misurare lo spessore del film11.
  2. Prendi le misure in cinque punti distinti del film.
  3. Registrare le misurazioni ottenute da ciascun punto.
  4. Calcola lo spessore medio del film in base alle misure effettuate.

3. Determinazione dell'indice di rigonfiamento

  1. Tagliare i campioni di pellicola in quadrati di 2 cm x 2 cm utilizzando un coltello da laboratorio.
  2. Pesa accuratamente ogni campione.
  3. Immergere i campioni in tampone PBS (pH 6,8) a temperatura ambiente per 24 ore.
  4. Assorbire l'acqua in eccesso sulla superficie del film utilizzando carta da filtro.
  5. Pesare nuovamente i campioni.
  6. Pesare le pellicole a intervalli di tempo diversi. Calcola la capacità di rigonfiamento utilizzando la seguente equazione:
    figure-protocol-1
    NOTA: Wh rappresenta il peso idrato del campione e Wd corrisponde al peso secco del campione.

4. Test di permeabilità al vapore acqueo o di occlusione

  1. Coprire l'apertura di un becher di vetro contenente 50 ml di acqua con carta da filtro11.
  2. Applicare una soluzione filmogena su una delle carte e lasciarla sviluppare una pellicola.
  3. Conservare il becher a temperatura e umidità ambiente.
  4. Valutare la permeabilità del film all'acqua in base alla diminuzione del peso dell'acqua all'interno del becher.
  5. Per determinare la valutazione della permeabilità al vapore acqueo per il film di idrogel preparato, utilizzare la seguente formula:
    figure-protocol-2
    NOTA: Il fattore di occlusività, F, misura la permeabilità di un film. Viene determinato calcolando la differenza di peso dell'acqua tra un bicchiere di vetro ricoperto di carta da filtro senza pellicola e un bicchiere di vetro ricoperto di carta da filtro rivestita con la pellicola. Un valore del fattore di occlusività più piccolo indica una maggiore permeabilità del film.

5. Spettroscopia infrarossa a trasformata di Fourier (FTIR)

  1. Posizionare il campione di idrogel sul cristallo ATR della macchina per spettroscopia FTIR.
  2. Impostare l'intervallo del numero d'onda su 4000-400 cm−1.
  3. Impostare la velocità di scansione su 60 scansioni per campione.
  4. Impostare la risoluzione su 4 cm−1.
  5. Registra uno sfondo aereo prima di ogni campionamento.
  6. Eseguire l'analisi per ogni campione di idrogel individualmente.
  7. Analizzare gli spettri FTIR per ciascun campione di idrogel per confermare i gruppi funzionali ed esaminare le interazioni tra tutti i componenti12.
  8. Ripetere l'analisi separatamente per l'aloe vera grezza, l'alginato di sodio, la glicerina e l'acido fusidico.

6. Calorimetria differenziale a scansione (DSC)

  1. Utilizzare uno strumento di analisi termica disponibile in commercio per acquisire profili termici.
  2. Crea i campioni di misurazione da più pezzi circolari tagliati dal film polimerico.
  3. Esaminare l'intervallo di temperatura da 25 a 230 °C.
  4. Impostare la velocità di riscaldamento/raffreddamento a 20 °C/min.
  5. Eseguire la calibrazione della temperatura e dell'entalpia utilizzando indio standard con software compatibile.

7. Test di rilascio del farmaco

  1. Preparare una soluzione di 50 mL di PBS (pH = 7,4) come mezzo di dissoluzione.
  2. Immergere i film di idrogel in PBS a 37 °C per 24 ore mescolando a una velocità di 50 giri/min.
  3. A intervalli predeterminati, raccogliere 2 mL di campioni.
  4. Diluire e filtrare i campioni raccolti attraverso un filtro a siringa.
  5. Rifornire prontamente un volume equivalente di PBS.
  6. Valutare le concentrazioni di acido fusidico rilasciato utilizzando uno spettrofotometro UV, misurando l'assorbimento a 285 nm.
  7. Valutare la cinetica di rilascio dell'acido fusidico utilizzando i modelli di ordine zero, di primo ordine, di Higuchi e Korsmeyer-Peppas4.

Risultati

Preparazione del film di idrogel di alginato/aloe vera
Diversi rapporti di alginato di sodio, aloe vera e glicerina sono stati utilizzati per preparare la formulazione del film di idrogel. La preparazione finale e la valutazione delle formulazioni sono state effettuate solo con il 10% di glicerina (p/p di alginato). La Figura 1 mostra il film di idrogel con diversi rapporti di Aloe vera . Questa selezione è stata fatta perché altri rapporti di glicerina non fornivano l'adesività e la flessibilità necessarie, portando a film formati in modo improprio. La forte adesione ed elasticità dei film era dovuta alla presenza di alginato di sodio e glicerina. L'aggiunta di Aloe vera non ha alterato l'aspetto ma ha influenzato la viscosità delle soluzioni durante la preparazione.

Spessore
I risultati dello spessore sono presentati nella Tabella 1. Il campione di controllo A, che conteneva solo alginato, aveva uno spessore di 0,11 mm. All'aumentare della proporzione di Aloe vera nei campioni B e C, lo spessore del film è aumentato, misurando rispettivamente 0,13 mm e 0,12 mm. Tuttavia, il campione D, che aveva la più alta percentuale di Aloe vera, aveva il film più sottile a 0,09 mm. Sulla base di questi risultati, sembra che l'aggiunta di Aloe vera possa avere un certo effetto sullo spessore del film in una certa misura.

Indice di rigonfiamento
La valutazione della capacità degli idrogel di assorbire vari liquidi è un aspetto chiave di questa ricerca. L'obiettivo è comprendere la capacità dei polimeri di gonfiarsi in diverse condizioni. Come illustrato nella Figura 2, i risultati dell'indice di rigonfiamento nel tempo rivelano l'influenza delle variazioni delle concentrazioni di Aloe vera sulla capacità di assorbimento dell'acqua dei film a base di alginato. Il film con lo 0% di Aloe vera (A) ha mostrato l'indice di gonfiore più basso dopo 24 ore (364,8%). Al contrario, i campioni con un contenuto crescente di Aloe vera hanno mostrato indici di rigonfiamento progressivamente più elevati, con il film 25:75 (D) che ha raggiunto il valore più alto di circa il 549%. Questi risultati indicano che le proprietà idrofile dell'Aloe vera svolgono un ruolo significativo nel migliorare il comportamento di rigonfiamento dei film. La Figura 3 mostra il film di idrogel prima e dopo il gonfiore.

Test di permeabilità al vapore acqueo o di occlusione
La permeabilità al vapore acqueo dei film è stata valutata confrontando la quantità di acqua in un becher con e senza i film. Secondo i risultati mostrati nella Tabella 2, il campione di controllo senza Aloe vera non ha mostrato alcun effetto di occlusione, mentre gli altri campioni hanno mostrato un aumento del fattore di occlusività dopo l'aggiunta di Aloe vera. Il campione B aveva un fattore di occlusività di 13,2, mentre i campioni C e D avevano il fattore di occlusività più alto di 20. Ciò indica che l'aggiunta di Aloe vera ha contribuito a ridurre la permeabilità al vapore acqueo (WVP) dei film di alginato.

Analisi strutturale mediante FTIR
La Figura 4 mostra gli spettri FTIR delle formulazioni di idrogel contenenti acido fusidico, insieme agli spettri delle materie prime, tra cui alginato di sodio, aloe vera, glicerina e acido fusidico. Gli spettri della formulazione di idrogel mostrano un'ampia banda di assorbimento intorno a 3200-3400 cm−1 e una banda a circa 1636 cm−1, che corrispondono allo stretching dei gruppi O-H attribuiti all'alginato di sodio, all'aloe vera e alla glicerina, nonché alla vibrazione di stretching asimmetrica dei gruppi COO dell'alginato, rispettivamente13. Inoltre, il picco di assorbimento a circa 1330-1340 cm−1 riflette la vibrazione di flessione del gruppo C-H, mentre il picco a 1171 cm−1 è correlato alla vibrazione di stretching C-O dell'alginato di sodio.

Calorimetria differenziale a scansione (DSC)
La calorimetria differenziale a scansione (DSC) è stata utilizzata per analizzare il comportamento termico dell'alginato di sodio, dell'aloe vera, dell'acido fusidico puro e del film di idrogel caricato con farmaci. Il termogramma dell'alginato di sodio ha mostrato un picco endotermico a circa 132 °C (come dimostrato nella Figura 5). D'altra parte, il termogramma dell'Aloe vera mostrava più picchi. L'analisi DSC dell'acido fusidico puro ha mostrato un picco endotermico netto e ben definito a 184,5 °C. Per il film di idrogel caricato con farmaco, è stato rilevato solo un picco ampio tra 103 °C e 170 °C, privo di picchi di fusione per i componenti o per il farmaco.

Rilascio di farmaci
Il rilascio del farmaco in vitro è stato esaminato per tutti i campioni nell'arco di 24 ore utilizzando la soluzione di PBS a pH 7,4. I campioni di film hanno mostrato un rilascio graduale del farmaco, probabilmente a causa della struttura compatta dell'idrogel. I campioni contenenti Aloe vera hanno mostrato dall'89,7% al 93% di rilascio di acido fusidico entro 12 ore, mentre il film di controllo senza Aloe vera ha rilasciato tutti i farmaci dopo 12 ore, come mostrato nella Figura 6. Sono stati valutati diversi modelli cinetici di rilascio per l'acido fusidico. I risultati sono presentati nella Tabella 3. I risultati del rilascio del farmaco si adattavano meglio al modello di rilascio di ordine zero, che mostrava i valori R2 più alti.

figure-results-1
Figura 1: Aspetto fisico dei film di idrogel caricati con acido fusidico. Fotografie di film di alginato caricato con acido fusidico/idrogel di aloe vera in vari rapporti: (A) 100:0, (B) 90:10, (C) 80:20 e (D) 75:25, osservati con ingrandimento 4x. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

figure-results-2
Figura 2: Indice di rigonfiamento dei film di idrogel. La percentuale dell'indice di rigonfiamento dei film di alginato caricato con acido fusidico/idrogel di aloe vera in diversi rapporti: (A) 100:0, (B) 90:10, (C) 80:20 e (D) 75:25. Le barre di errore rappresentano la deviazione standard (SD), n = 3. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

figure-results-3
Figura 3: Film di idrogel prima e dopo il rigonfiamento. Confronto di un film di idrogel (A) prima e (B) dopo il gonfiore, illustrando i cambiamenti nell'aspetto fisico dovuti al processo di gonfiore. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

figure-results-4
Figura 4: Analisi dello spettro FTIR. Spettri FTIR di vari componenti e formulazioni: (A) acido fusidico, (B) alginato di sodio, (C) aloe vera, (D) glicerina, (E) formulazione 100:0, (F) formulazione 90:10, (G) formulazione 80:20 e (H) formulazione 75:25. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

figure-results-5
Figura 5: Termogramma DSC delle formulazioni di idrogel. Termogrammi di calorimetria a scansione differenziale (DSC) della formulazione di idrogel, acido fusidico, alginato e aloe vera, che mostrano proprietà termiche e transizioni. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

figure-results-6
Figura 6: Rilascio cumulativo di farmaci da film di idrogel. Rilascio cumulativo di farmaci da film di alginato caricato con acido fusidico/idrogel di aloe vera in diversi rapporti: (A) 100:0, (B) 90:10, (C) 80:20 e (D) 75:25. Le barre di errore rappresentano la deviazione standard (SD), con n = 3. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Campioni di filmSpessore (mm)
A (100:0)0,11 ± 0,01
B (90:10)0,13 ± 0,01
C (80:20)0,12 ± 0,01
D (75:25)0,09 ± 0,01

Tabella 1: Spessore delle formulazioni di film di idrogel. Misurazioni dello spessore di varie formulazioni di film di alginato/idrogel di aloe vera , con n = 3.

CampioniRiduzione del volume d'acqua (mL)Fattore di occlusività
Controllo2,50 ± 0,00-
A (100:0)2,50 ± 0,410
B (90:10)2,17 ± 0,2413,2 ± 0,5
C (80:20)2,00 ± 0,1120,0 ± 0,3*
D (75:25)2,00 ± 0,0220,0 ± 0,21*

Tabella 2: Riduzione del volume d'acqua e del fattore di occlusività. Dati sulla riduzione del volume d'acqua (mL) e del fattore di occlusività delle formulazioni di film di alginato/idrogel di aloe vera , con n = 3. *p≤ 0,005.

Ordine zeroPrimo OrdineKorsmeyer-PeppasHiguchi
F1 (100:0)R20.9950.66070.99250.9142
F2 (90:10)R20.9950.6670.99170.9141
F3 (80:20)R20.9950.66740.99170.9141
F4 (75:25)R20.9950.66740.99170.9141

Tabella 3: Cinetica di rilascio dell'acido fusidico. Coefficienti di correlazione e cinetica di rilascio dell'acido fusidico dalle formulazioni di idrogel, dimostrando i modelli matematici utilizzati nell'analisi.

Discussione

L'acido fusidico è stato incorporato in film di alginato idrogel con vari rapporti di aloe vera e glicerina. La presenza di Aloe vera non ha influito sull'aspetto, ma durante la preparazione è stata osservata una diminuzione della viscosità nelle soluzioni contenenti Aloe vera . I risultati dei test di spessore suggeriscono che l'inclusione di Aloe vera può avere un certo impatto sullo spessore del film in una certa misura, ma non è considerata significativa. In generale, non esiste un unico spessore ideale che si adatti a tutte le applicazioni. Tuttavia, la ricerca ha indicato che le proprietà adesive e meccaniche dei film sono influenzate dallo spessore, con film più sottili che possono portare a velocità di transizione del vapore acqueo più rapide e a un migliore mantenimento di un ambiente umido per la guarigione delle ferite14.

Lo studio sulla capacità di rigonfiamento degli idrogel è un obiettivo chiave della ricerca, in quanto mira a valutare la capacità dei polimeri di assorbire diversi liquidi. I risultati mostrano che le caratteristiche idrofile dell'Aloe vera contribuiscono in modo significativo a migliorare il comportamento di rigonfiamento dei film. L'aumento degli indici di rigonfiamento indica che l'Aloe vera ha facilitato un maggiore assorbimento dell'acqua, probabilmente trattenendo l'umidità e creando una struttura gelatinosa idratata all'interno della matrice del film15. Il comportamento di rigonfiamento osservato dei film di idrogel può essere dovuto al contenuto di polisaccaridi dell'Aloe vera. A bassi livelli, i polisaccaridi possono ostacolare la connessione tra le catene di alginato, determinando una struttura meno compatta e potenzialmente un minore rigonfiamento iniziale. Tuttavia, a concentrazioni più elevate, questi polisaccaridi possono aiutare nella reticolazione, creando una rete più densa in grado di trattenere più acqua e aumentare l'indice di rigonfiamento16.

La permeabilità al vapore acqueo (WVP) di un film commestibile è determinata dalla proporzione di gruppi idrofili e non idrofili contenuti nel film. Questo rapporto gioca un ruolo importante nel modo in cui la matrice del film interagisce con le molecole d'acqua17. L'incorporazione di Aloe vera ha ridotto il WVP dei film di alginato. Risultati simili sono stati ottenuti in un altro studio che ha indagato l'effetto delle concentrazioni di chitosano e di estratto di Aloe vera sulle proprietà fisico-chimiche dei biofilm di chitosano, dove è stata riportata una diminuzione della permeabilità al vapore acqueo con l'aggiunta di Aloe vera18. La riduzione del WVP può derivare dall'interazione tra i polisaccaridi di grandi dimensioni molecolari presenti nell'Aloe vera e nell'alginato, che riduce al minimo lo spazio intermolecolare totale disponibile per il movimento dell'acqua19. Di conseguenza, sebbene l'effetto sia insignificante, i film di idrogel che incorporano l'Aloe vera hanno dimostrato un effetto occlusivo potenziato rispetto al film di controllo. Questo può creare un ambiente più caldo e umido all'interno del sito della ferita, aiutando potenzialmente la guarigione della ferita riducendo la necrosi dei tessuti e facilitando la comunicazione cellulare20.

Tutti i campioni di film di idrogel hanno mostrato un rilascio graduale del farmaco, probabilmente attribuito alla struttura compatta degli idrogel21. I risultati dimostrano che un aumento del contenuto di Aloe vera porta a un lieve rallentamento del rilascio del farmaco, favorendo un effetto di rilascio prolungato del farmaco. Ciò è in linea con i risultati di Mahmood et al., indicando che l'utilizzo di reti polimeriche a base di Aloe vera offre un metodo efficace per ottenere una somministrazione sostenuta di farmaci22. L'analisi FTIR è essenziale per identificare in modo rapido ed efficiente le molecole chimiche incapsulate. È particolarmente utile per esaminare le alterazioni chimiche all'interno dei polimeri, come i cambiamenti nelle bande di allungamento o di flessione derivanti dall'incorporazione del farmaco23. Tutti i picchi associati all'acido fusidico sono risultati assenti in tutti gli idrogel caricati con acido fusidico, indicando il successo dell'incorporazione dell'acido fusidico negli idrogel. Secondo i risultati mostrati nella Figura 4, il film di idrogel caricato con acido fusidico ha mostrato un ampio picco compreso tra 103 °C e 170 °C, senza componenti evidenti o picchi di fusione del farmaco. Ciò indica che il farmaco e i componenti erano distribuiti uniformemente all'interno dell'idrogel a livello molecolare, il che suggerisce che il sistema di idrogel si è formato con successo e che gli ingredienti sono stati ben incorporati nella rete polimerica rigida reticolata dell'idrogel22. La cinetica di rilascio dell'acido fusidico è stata determinata sulla base dei valori più elevati del coefficiente di regressione (R2)23. I risultati dei valori di R2 suggeriscono che il modello di ordine zero descrive in modo più accurato il rilascio di acido fusidico dal polimero, indicando un tasso di rilascio costante indipendente dalla quantità residua di farmaco. Ciò è coerente con le applicazioni note della cinetica di ordine zero nei sistemi di rilascio modificati, come i cerotti transdermici, in cui il farmaco si diffonde attraverso una membrana polimerica a una velocità costante. I sistemi di somministrazione di farmaci a ordine zero hanno il potenziale per migliorare la compliance del paziente e ridurre gli effetti collaterali avversi dovuti al dosaggio frequente24,25. In precedenza, è stato riportato che i film di idrogel di alginato/chitosano reticolati con 0,5 M di CaCl2 mostravano una cinetica di rilascio di ordine zero. L'abbassamento della reticolazione CaCl2 ha comportato il passaggio dall'ordine zero al modello Korsmeyer-Peppas26.

Limitazioni
Sebbene la colata a solvente e la reticolazione con CaCl2 offrano un approccio semplice alla preparazione del film di idrogel, presentano dei limiti. Fattori come la concentrazione di CaCl2, la composizione dell'alginato e le condizioni di colata possono influenzare la reticolazione, mentre ottenere un controllo preciso può essere difficile. È stato riportato che un'eccessiva reticolazione con CaCl2 porta a film fragili inclini a screpolature o rotture. Le proprietà meccaniche (resistenza, elasticità) dei film possono variare a seconda del grado di reticolazione raggiunto, portando a un'incoerenza27,28. In conclusione, ci sono una serie di limitazioni relative alla resistenza meccanica, alla sensibilità all'acqua, all'uniformità, alle condizioni di lavorazione, all'adesione, alle proprietà barriera e all'impatto ambientale che dovrebbero essere attentamente valutate a seconda dell'applicazione prevista dei film, anche se la colata a solvente con alginato e aloe vera offre vantaggi come la biocompatibilità e la potenziale bioattività. Inoltre, la semplicità del metodo di colata a solvente lo rende una buona scelta per la produzione su scala di laboratorio. Pertanto, al fine di garantire un'adeguata evaporazione del solvente e la formazione di film su una superficie maggiore, l'aumento di scala può richiedere determinati strumenti e regolazioni.

Dichiarazioni

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Ringraziamenti

Questo studio è stato supportato dai ricercatori dell'Università Princess Nourah bint Abdulrahman che sostengono il progetto numero (PNURSP2024R30), Princess Nourah bint Abdulrahman University, Riyadh, Arabia Saudita. Questa ricerca è stata finanziata dal Researchers Supporting Project number (RSPD2024R811), King Saud University, Riyadh, Arabia Saudita.

Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
Aloe veraFornitore locale, Kuala Lumpur, MalesiaEra corteccia di aloe vera grezza e ha preparato i materiali nel nostro laboratorio
Cloruro di calcioR & M Chemicals
Calorimetria differenziale a scansioneNetzsch-GruppeDSC 300 Spettroscopia Caliris
FTIRPerkin Elmer107914
Acido fusidicoSigma-Aldrich, St. Louis, MO, USAPHR2810materiale di riferimento certificato, standard farmaceutico secondario
Glicerina Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USAPHR1020Farmacopea degli Stati Uniti (USP) Calibro a vite micrometrico standard di riferimento
Blomker Industries, Malesia
NETZSCH proteus software Netzsch-GruppeDSC 300 Caliris
Phosphate Buffer SalineSigma-Aldrich, St. Louis, MO, USAP4417Compresse
Alginato di sodioSigma-Aldrich, St. Louis, MO, USAW201502
strumento di analisi termica  NETZSCH DSC Caliris
/ UV LINE-9400 SECOMAM/ 8512047
SPETTROFOTOMETRO UV

Riferimenti

  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).

Ristampe e permessi

Richiedi il permesso di riutilizzare il testo o le figure di questo articolo JoVE

Richiedi permesso

Tag

Idrogel di acido fusidicoPreparazione di film di idrogelCasting del solventeGuarigione delle feriteSomministrazione topica di farmaciSomministrazione transdermica di farmaciComportamento di gonfiamentoPermeabilit al vapore acqueoAnalisi FTIR

Articoli correlati