Name: Sviluppo e caratterizzazione di film di idrogel a base di alginato-aloe vera caricato con acido fusidico (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-12-13T12:40:00.000+00:00
Duration: 4 min 9 s
Description: Scopri lo sviluppo di film di idrogel a base di alginato e aloe vera caricati con acido fusidico per la somministrazione transdermica. Questo metodo migliora la permeabilità del farmaco attraverso la pelle.

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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
<ol>
	<li>Preparare soluzioni di alginato di sodio (2,0% p/v) e Aloe vera (1,0% p/v) sciogliendole in acqua distillata.</li>
	<li>Aggiungere 200 mg di acido fusidico alla soluzione di alginato di sodio e mescolare per 1 ora.</li>
	<li>Aggiungere glicerolo alla soluzione di alginato a concentrazioni del 10%, 12% e 14% (p/p, in base alla massa dell'alginato).</li>
	<li>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.</li>
	<li>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.</li>
	<li>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.</li>
	<li>Lavare le pellicole risultanti con acqua distillata e asciugarle a temperatura ambiente prima dell'uso.</li>
</ol>
2. Determinazione dello spessore del film
<ol>
	<li>Utilizzare un micrometro digitale per misurare lo spessore del film11.</li>
	<li>Prendi le misure in cinque punti distinti del film.</li>
	<li>Registrare le misurazioni ottenute da ciascun punto.</li>
	<li>Calcola lo spessore medio del film in base alle misure effettuate.</li>
</ol>
3. Determinazione dell'indice di rigonfiamento
<ol>
	<li>Tagliare i campioni di pellicola in quadrati di 2 cm x 2 cm utilizzando un coltello da laboratorio.</li>
	<li>Pesa accuratamente ogni campione.</li>
	<li>Immergere i campioni in tampone PBS (pH 6,8) a temperatura ambiente per 24 ore.</li>
	<li>Assorbire l'acqua in eccesso sulla superficie del film utilizzando carta da filtro.</li>
	<li>Pesare nuovamente i campioni.</li>
	<li>Pesare le pellicole a intervalli di tempo diversi. Calcola la capacità di rigonfiamento utilizzando la seguente equazione: 
	<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/67068/67068eq01.jpg" style="margin: auto;"> NOTA: Wh rappresenta il peso idrato del campione e Wd corrisponde al peso secco del campione.</li>
</ol>
4. Test di permeabilità al vapore acqueo o di occlusione
<ol>
	<li>Coprire l'apertura di un becher di vetro contenente 50 ml di acqua con carta da filtro11.</li>
	<li>Applicare una soluzione filmogena su una delle carte e lasciarla sviluppare una pellicola.</li>
	<li>Conservare il becher a temperatura e umidità ambiente.</li>
	<li>Valutare la permeabilità del film all'acqua in base alla diminuzione del peso dell'acqua all'interno del becher.</li>
	<li>Per determinare la valutazione della permeabilità al vapore acqueo per il film di idrogel preparato, utilizzare la seguente formula: 
	<img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/67068/67068eq02.jpg" style="margin: auto;"> 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.</li>
</ol>
5. Spettroscopia infrarossa a trasformata di Fourier (FTIR)
<ol>
	<li>Posizionare il campione di idrogel sul cristallo ATR della macchina per spettroscopia FTIR.</li>
	<li>Impostare l'intervallo del numero d'onda su 4000-400 cm−1.</li>
	<li>Impostare la velocità di scansione su 60 scansioni per campione.</li>
	<li>Impostare la risoluzione su 4 cm−1.</li>
	<li>Registra uno sfondo aereo prima di ogni campionamento.</li>
	<li>Eseguire l'analisi per ogni campione di idrogel individualmente.</li>
	<li>Analizzare gli spettri FTIR per ciascun campione di idrogel per confermare i gruppi funzionali ed esaminare le interazioni tra tutti i componenti12.</li>
	<li>Ripetere l'analisi separatamente per l'aloe vera grezza, l'alginato di sodio, la glicerina e l'acido fusidico.</li>
</ol>
6. Calorimetria differenziale a scansione (DSC)
<ol>
	<li>Utilizzare uno strumento di analisi termica disponibile in commercio per acquisire profili termici.</li>
	<li>Crea i campioni di misurazione da più pezzi circolari tagliati dal film polimerico.</li>
	<li>Esaminare l'intervallo di temperatura da 25 a 230 °C.</li>
	<li>Impostare la velocità di riscaldamento/raffreddamento a 20 °C/min.</li>
	<li>Eseguire la calibrazione della temperatura e dell'entalpia utilizzando indio standard con software compatibile.</li>
</ol>
7. Test di rilascio del farmaco
<ol>
	<li>Preparare una soluzione di 50 mL di PBS (pH = 7,4) come mezzo di dissoluzione.</li>
	<li>Immergere i film di idrogel in PBS a 37 °C per 24 ore mescolando a una velocità di 50 giri/min.</li>
	<li>A intervalli predeterminati, raccogliere 2 mL di campioni.</li>
	<li>Diluire e filtrare i campioni raccolti attraverso un filtro a siringa.</li>
	<li>Rifornire prontamente un volume equivalente di PBS.</li>
	<li>Valutare le concentrazioni di acido fusidico rilasciato utilizzando uno spettrofotometro UV, misurando l'assorbimento a 285 nm.</li>
	<li>Valutare la cinetica di rilascio dell'acido fusidico utilizzando i modelli di ordine zero, di primo ordine, di Higuchi e Korsmeyer-Peppas4.</li>
</ol>

<meta charset="utf8"></head><body>Film di idrogel caricati con acido fusidico con aloe vera per una migliore somministrazione di farmaci

<ol><li>Bandyopadhyay, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Topical+antibacterials+in+dermatology%5BTitle%5D)+AND+%22Indian+J+Dermatol%22%5BJournal%5D)">Topical antibacterials in dermatology.</a> Indian J Dermatol. 66 (2), 117-125 (2021).</li>
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<li>Bonamonte, D., Belloni Fortina, A., Neri, L., Patrizi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fusidic+acid+in+skin+infections+and+infected+atopic+eczema%5BTitle%5D)+AND+%22G+Ital+Dermatol+Venereol%22%5BJournal%5D)">Fusidic acid in skin infections and infected atopic eczema.</a> G Ital Dermatol Venereol. 149 (4), 453-459 (2014).</li>
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<li>Sharma, K., Mittal, A., Chauhan, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Aloe+vera+as+penetration+enhancer%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Drug+Dev+Res%22%5BJournal%5D)">Aloe vera as penetration enhancer.</a> Int J Drug Dev Res. 7, 31-43 (2015).</li>
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<li>Hadi, A., Nawab, A., Alam, F., Zehra, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Alginate%2FAloe+vera+films+reinforced+with+tragacanth+gum%5BTitle%5D)+AND+%22Food+Chemistry%3A+Mol+Sci%22%5BJournal%5D)">Alginate/Aloe vera films reinforced with tragacanth gum.</a> Food Chemistry: Mol Sci. 30 (4), 100105(2022).</li>
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<li>Kudłacik-Kramarczyk, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((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%5BTitle%5D)+AND+%22Mater+Sci+Eng+C%22%5BJournal%5D)">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.</a> Mater Sci Eng C. 123, 111977(2021).</li>
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<li>Chalitangkoon, J., Wongkittisin, M., Monvisade, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Silver+loaded+hydroxyethylacryl+chitosan%2Fsodium+alginate+hydrogel+films+for+controlled+drug+release+wound+dressings%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Biol+Macromol%22%5BJournal%5D)">Silver loaded hydroxyethylacryl chitosan/sodium alginate hydrogel films for controlled drug release wound dressings.</a> Int J Biol Macromol. 159, 194-203 (2020).</li>
<li>Laracuente, M. L., Yu, M. H., McHugh, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Zero-order+drug+delivery%3A+State+of+the+art+and+future+prospects%5BTitle%5D)+AND+%22J+Control+Release%22%5BJournal%5D)">Zero-order drug delivery: State of the art and future prospects.</a> J Control Release. 327, 834-856 (2020).</li>
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</ol>

<table><tbody><tr><td>Aloe vera</td><td>Fornitore locale, Kuala Lumpur, Malesia</td><td></td><td>Era corteccia di aloe vera grezza e ha preparato i materiali nel nostro laboratorio</td></tr><tr><td>Cloruro di calcio</td><td>R & M Chemicals</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Calorimetria differenziale a scansione</td><td>Netzsch-Gruppe</td><td>DSC 300 Spettroscopia Caliris</td><td></td></tr><tr><td>FTIR</td><td>Perkin Elmer</td><td>107914</td><td></td></tr><tr><td>Acido fusidico</td><td>Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA</td><td>PHR2810</td><td>materiale di riferimento certificato, standard farmaceutico secondario</td></tr><tr><td>Glicerina&nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA</td><td>PHR1020</td><td>Farmacopea degli Stati Uniti (USP) Calibro a vite micrometrico standard di riferimento</td></tr><tr><td></td><td>Blomker Industries, Malesia</td><td></td><td></td></tr><tr><td>NETZSCH proteus software&nbsp;</td><td>Netzsch-Gruppe</td><td>DSC 300 Caliris</td><td></td></tr><tr><td>Phosphate Buffer Saline</td><td>Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA</td><td>P4417</td><td>Compresse</td></tr><tr><td>Alginato di sodio</td><td>Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA</td><td>W201502</td><td></td></tr><tr><td>strumento di analisi termica</td><td>&nbsp; NETZSCH&nbsp;</td>SPETTROFOTOMETRO UV <td>DSC Caliris</td><td></td></tr><tr><td>/ UV LINE-9400&nbsp;</td><td>SECOMAM</td><td>/ 8512047</td><td></td></tr></tbody></table>

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

Development and Characterization of Fusidic Acid-Loaded Alginate-Aloe vera Based Hydrogel Film

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.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67068/67068fig01.jpg"> 
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. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67068/67068fig01large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67068/67068fig2v4.jpg"> 
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. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67068/67068fig2v4large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67068/67068fig03.jpg"> 
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. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67068/67068fig03large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67068/67068fig04.jpg"> 
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. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67068/67068fig04large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67068/67068fig05.jpg"> 
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. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67068/67068fig05large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67068/67068fig06.jpg"> 
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. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67068/67068fig06large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Campioni di film</td>
			<td>Spessore (mm)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>A (100:0)</td>
			<td>0,11 ± 0,01</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>B (90:10)</td>
			<td>0,13 ± 0,01</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>C (80:20)</td>
			<td>0,12 ± 0,01</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>D (75:25)</td>
			<td>0,09 ± 0,01</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
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.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Campioni</td>
			<td>Riduzione del volume d'acqua (mL)</td>
			<td>Fattore di occlusività</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Controllo</td>
			<td>2,50 ± 0,00</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>A (100:0)</td>
			<td>2,50 ± 0,41</td>
			<td>0</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>B (90:10)</td>
			<td>2,17 ± 0,24</td>
			<td>13,2 ± 0,5</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>C (80:20)</td>
			<td>2,00 ± 0,11</td>
			<td>20,0 ± 0,3*</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>D (75:25)</td>
			<td>2,00 ± 0,02</td>
			<td>20,0 ± 0,21*</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
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.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Ordine zero</td>
			<td>Primo Ordine</td>
			<td>Korsmeyer-Peppas</td>
			<td>Higuchi</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>F1 (100:0)</td>
			<td>R2</td>
			<td>0.995</td>
			<td>0.6607</td>
			<td>0.9925</td>
			<td>0.9142</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>F2 (90:10)</td>
			<td>R2</td>
			<td>0.995</td>
			<td>0.667</td>
			<td>0.9917</td>
			<td>0.9141</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>F3 (80:20)</td>
			<td>R2</td>
			<td>0.995</td>
			<td>0.6674</td>
			<td>0.9917</td>
			<td>0.9141</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>F4 (75:25)</td>
			<td>R2</td>
			<td>0.995</td>
			<td>0.6674</td>
			<td>0.9917</td>
			<td>0.9141</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
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.

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

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