Methodenartikel

Ontwikkeling en karakterisering van fusidinezuur-geladen alginaat-aloë vera gebaseerde hydrogelfilm

1.9K weergaven

⸱

DOI:

10.3791/67068

⸱

13 december 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 dit artikel

Samenvatting

Een formulering van fusidinezuur-geladen hydrogelfilm werd ontwikkeld met verschillende Aloë vera-verhoudingen en gekarakteriseerd in deze studie.

Samenvatting

Een nieuwe fusidinezuur-geladen hydrogelfilm werd bereid via de oplosmiddelgiettechniek met behulp van alginaat en aloë vera. De hydrogelfilms werden geoptimaliseerd met behulp van verschillende verhoudingen van natriumalginaat, aloë vera en glycerine. De films met 10% glycerine (w/w alginaat) zagen er het beste uit. Het opnemen van Aloë vera beïnvloedde de dikte, het zwellingsgedrag, de waterdampdoorlaatbaarheid en het medicijnafgifteprofiel van de hydrogelfilms. Een hoger gehalte aan Aloë vera resulteerde in dikkere films (tot een bepaalde verhouding), verhoogde zwelling, verminderde waterdampdoorlaatbaarheid en een langdurige afgifte van het geneesmiddel tot 93% gedurende 12 uur. Fourier-transform infraroodspectroscopie (FTIR) analyse bevestigde de aanwezigheid van belangrijke functionele groepen en de interactie tussen de hydrogelcomponenten. De studie suggereert dat de combinatie van natriumalginaat, aloë vera en glycerine de mechanische eigenschappen en medicijnafgifteprofielen van hydrogelfilms kan verbeteren, waardoor ze een veelbelovende optie zijn voor verbeterde topische medicijnafgifte en wondgenezingstoepassingen.

Inleiding

Fusidinezuur is een krachtig steroïde antibioticum afgeleid van Fusidium coccineum. Het wordt veel gebruikt voor de behandeling van stafylokokken huidinfecties en impetigo. Dit medicijn heeft een hoge werkzaamheid, zelfs tegen antibioticaresistente stammen, en een lage toxiciteit, waardoor het een geschikte optie is voor het beheersen van huidinfecties1. In tegenstelling tot andere topische antibiotica dringt fusidinezuur diep door in de huid en versterkt het de antimicrobiële effecten, vooral in gebieden waar de beschermende barrière van de huid is beschadigd. De structuur zorgt voor veelzijdige oplosbaarheidseigenschappen, waardoor een wijdverbreide verdeling door de lichaamsweefsels mogelijk is, die verder wordt verbeterd in zijn natriumfusidatische vorm voor een betere oplosbaarheid in water en penetratiesnelheden 2,3. Fusidinezuur kan op verschillende manieren worden toegediend, waaronder oraal, intraveneus en topisch, waarbij het wordt aangepast aan verschillende behandelingsbehoeften en het een flexibele keuze is voor verschillende infecties4.

Hydrogels, met hun hoge watergehalte en biocompatibiliteit, zijn naar voren gekomen als innovatieve dragers voor antibiotica bij wondbehandeling, die zorgen voor vochtretentie, gecontroleerde afgifte van geneesmiddelen en betere resultaten voor de patiënt. Ze zijn gemaakt van natuurlijke of synthetische polymeren zoals alginaat, dat de voorkeur geniet vanwege zijn sterke biocompatibiliteit, betaalbaarheid en geleereigenschappen die extracellulaire matrices van natuurlijk weefsel nabootsen5. Met name hydrogels op basis van alginaat bieden een vochtige omgeving die bevorderlijk is voor wondgenezing, hechten niet aan de wond en kunnen gemakkelijk worden verwijderd, waardoor ze ideaal zijn voor het leveren van bioactieve stoffen en het ondersteunen van weefselregeneratie. De ontwikkeling van hydrogels die antibiotica inkapselen, vertegenwoordigt een aanzienlijke vooruitgang in de wondverzorging, die zorgt voor gerichte medicijnafgifte en aanhoudende therapeutische effecten 6,7.

De voorgestelde met fusidinezuur beladen alginaat/Aloë vera hydrogel heeft tot doel de oplosbaarheidsproblemen van fusidinezuur te overwinnen en de dermale penetratie ervan te verbeteren. Aloë vera, bekend om zijn huidvriendelijke, hydraterende en antibacteriële eigenschappen, dient ook als een chemische penetratieverbeteraar, waardoor de werkzaamheid van fusidinezuur bij de behandeling van huidinfecties mogelijk wordt verbeterd 8,9. Deze innovatieve formulering maakt gebruik van de synergetische effecten van aloë vera en alginaathydrogel om een gunstige genezingsomgeving te creëren, de afgifte van geneesmiddelen te optimaliseren en een veelbelovende oplossing te bieden voor een betere behandeling van huidinfecties, waarbij optimaal gebruik wordt gemaakt van de krachtige antimicrobiële activiteit van fusidinezuur met verbeterde afgifte en genezingsresultaten10.

Protocol

De details van de reagentia en apparatuur die in dit onderzoek zijn gebruikt, staan vermeld in de materiaaltabel.

1. Bereiding van fusidinezuur-hydrogelfilms

  1. Bereid oplossingen van natriumalginaat (2,0% w/v) en aloë vera (1,0% w/v) door ze op te lossen in gedestilleerd water.
  2. Voeg 200 mg fusidinezuur toe aan de natriumalginaatoplossing en roer gedurende 1 uur.
  3. Voeg glycerol toe aan de alginaatoplossing in concentraties van 10%, 12% en 14% (g/m, op basis van de alginaatmassa).
  4. Combineer de alginaat- en Aloë vera-oplossingen om de uiteindelijke alginaat/Aloë vera-verhoudingen (v/v) van 100:0, 90:10, 80:20 en 75:25 te bereiken.
  5. Giet 25 ml van elk mengsel in glazen petrischaaltjes (100 mm x 20 mm) en laat 2 dagen drogen bij kamertemperatuur (25 °C) en gecontroleerde luchtvochtigheid (50%).
  6. Dompel de gedroogde films gedurende 5 minuten onder in een waterige oplossing van calciumchloride (CaCl2) (5,0% g/v) om de hydrogelfilms te verkrijgen.
  7. Was de resulterende films met gedestilleerd water en droog ze voor gebruik op kamertemperatuur.

2. Bepalen van de laagdikte

  1. Gebruik een digitale micrometer om de dikte van de filmte meten 11.
  2. Voer metingen uit op vijf verschillende punten in de film.
  3. Noteer de metingen die vanaf elk punt zijn verkregen.
  4. Bereken de gemiddelde laagdikte op basis van de uitgevoerde metingen.

3. Bepaling van de zwellingsindex

  1. Snijd de filmmonsters met een laboratoriummes in vierkanten van 2 cm x 2 cm.
  2. Weeg elk monster nauwkeurig.
  3. Week de monsters 24 uur in een PBS-buffer (pH 6,8) bij kamertemperatuur.
  4. Absorbeer overtollig water op het filmoppervlak met behulp van filtreerpapier.
  5. Weeg de monsters opnieuw.
  6. Weeg de films met verschillende tijdsintervallen. Bereken het zwellingsvermogen met behulp van de volgende vergelijking:
    figure-protocol-1
    OPMERKING: Wh staat voor het gehydrateerde gewicht van het monster en Wd komt overeen met het droge gewicht van het monster.

4. Waterdampdoorlaatbaarheid of occlusietest

  1. Dek de opening van een glazen bekerglas met 50 ml water af met filtreerpapier11.
  2. Breng een filmvormende oplossing aan op een van de papiersoorten en laat het een film ontwikkelen.
  3. Bewaar het bekerglas bij kamertemperatuur en vochtigheid.
  4. Beoordeel de waterdoorlaatbaarheid van de film op basis van de afname van het watergewicht in de beker.
  5. Gebruik de volgende formule om de evaluatie van de waterdampdoorlaatbaarheid voor de voorbereide hydrogelfilm te bepalen:
    figure-protocol-2
    OPMERKING: De occlusiviteitsfactor, F, meet de doorlaatbaarheid van een film. Dit wordt bepaald door het verschil in watergewicht te berekenen tussen een glazen bekerglas bedekt met filtreerpapier zonder folie en een glazen bekerglas bedekt met filtreerpapier dat is bedekt met een laag van de folie. Een kleinere occlusiviteitsfactor duidt op een grotere filmpermeabiliteit.

5. Fouriertransformatie infraroodspectroscopie (FTIR)

  1. Plaats het hydrogelmonster op het ATR-kristal van de FTIR-spectroscopiemachine.
  2. Stel het golfgetalbereik in op 4000-400 cm−1.
  3. Stel de scansnelheid in op 60 scans per monster.
  4. Stel de resolutie in op 4 cm−1.
  5. Neem een luchtachtergrond op voor elke samplerun.
  6. Voer de analyse uit voor elk hydrogelmonster afzonderlijk.
  7. Analyseer de FTIR-spectra voor elk hydrogelmonster om functionele groepen te bevestigen en interacties tussen alle componenten te onderzoeken12.
  8. Herhaal de analyse voor ruwe Aloë vera, natriumalginaat, glycerine en fusidinezuur afzonderlijk.

6. Differentiële scanningcalorimetrie (DSC)

  1. Gebruik een in de handel verkrijgbaar thermisch analyse-instrument om thermische profielen te verkrijgen.
  2. Maak de meetmonsters uit meerdere cirkelvormige stukken die uit de polymeerfilm zijn gesneden.
  3. Onderzoek het temperatuurbereik van 25-230 °C.
  4. Stel de verwarmings-/koelsnelheid in op 20 °C/min.
  5. Voer temperatuur- en enthalpiekalibratie uit met behulp van standaard indium met compatibele software.

7. Test voor de afgifte van drugs

  1. Bereid een oplossing van 50 ml PBS (pH = 7,4) als oplosmedium.
  2. Dompel de hydrogelfilms onder in PBS bij 37 °C gedurende 24 uur terwijl u roert met een snelheid van 50 tpm.
  3. Verzamel met vooraf bepaalde tussenpozen 2 ml van de monsters.
  4. Verdun en filtreer de verzamelde monsters door een spuitfilter.
  5. Vul onmiddellijk een gelijkwaardig volume PBS aan.
  6. Beoordeel de concentraties fusidinezuur die vrijkomen met behulp van een UV-spectrofotometer, waarbij de absorptie bij 285 nm wordt gemeten.
  7. Evalueer de afgiftekinetiek van fusidinezuur met behulp van zero-order, eerste-orde, Higuchi- en Korsmeyer-Peppas-modellen4.

Resultaten

Bereiding van alginaat/Aloë vera hydrogel film
Verschillende verhoudingen van natriumalginaat, aloë vera en glycerine werden gebruikt om de formulering van hydrogelfilm voor te bereiden. De uiteindelijke bereiding en beoordeling van de formuleringen werden alleen uitgevoerd met 10% glycerine (g/m alginaat). Figuur 1 toont de hydrogelfilm met verschillende Aloë vera-verhoudingen . Deze selectie werd gemaakt omdat andere glycerineverhoudingen niet de nodige hechting en flexibiliteit boden, wat leidde tot onjuist gevormde films. De sterke hechting en elasticiteit van de films waren te danken aan de aanwezigheid van natriumalginaat en glycerine. De toevoeging van Aloë vera veranderde het uiterlijk niet, maar beïnvloedde de viscositeit van de oplossingen tijdens de bereiding.

Dikte
De dikteresultaten worden weergegeven in tabel 1. Het controlemonster A, dat alleen alginaat bevatte, had een dikte van 0,11 mm. Naarmate het aandeel Aloë vera in monsters B en C toenam, nam de filmdikte toe, met respectievelijk 0,13 mm en 0,12 mm. Monster D, dat het hoogste aandeel Aloë vera had, had echter de dunste film van 0,09 mm. Op basis van deze resultaten blijkt dat de toevoeging van Aloë vera tot op zekere hoogte enig effect kan hebben op de laagdikte.

Zwelling index
Het beoordelen van het vermogen van hydrogels om verschillende vloeistoffen te absorberen is een belangrijk aspect van dit onderzoek. De focus ligt op het begrijpen van het vermogen van polymeren om onder verschillende omstandigheden op te zwellen. Zoals geïllustreerd in figuur 2, onthullen de resultaten van de zwellingsindex in de loop van de tijd de invloed van variërende Aloë vera-concentraties op het waterabsorptievermogen van op alginaat gebaseerde films. De film met 0% Aloë vera (A) vertoonde de laagste zwellingsindex na 24 uur (364,8%). Daarentegen vertoonden monsters met een toenemend Aloë vera-gehalte steeds hogere zwellingsindices, waarbij de 25:75-film (D) de hoogste waarde van ongeveer 549% bereikte. Deze resultaten geven aan dat de hydrofiele eigenschappen van Aloë vera een belangrijke rol spelen bij het verbeteren van het zwellingsgedrag van de films. Figuur 3 toont de hydrogelfilm voor en na het zwellen.

Waterdampdoorlaatbaarheid of occlusietest
De waterdampdoorlaatbaarheid van de films werd beoordeeld door de hoeveelheid water in een bekerglas met en zonder de films te vergelijken. Volgens de resultaten in tabel 2 vertoonde het controlemonster zonder Aloë vera geen occlusie-effect, terwijl de andere monsters een toename van de occlusiviteitsfactor vertoonden na toevoeging van Aloë vera. Steekproef B had een occlusiviteitsfactor van 13,2, terwijl steekproef C en D de hoogste occlusiviteitsfactor van 20 hadden. Dit geeft aan dat de toevoeging van Aloë vera hielp de waterdampdoorlaatbaarheid (WVP) van de alginaatfilms te verminderen.

Structurele analyse door FTIR
Figuur 4 toont de FTIR-spectra van hydrogelformuleringen die fusidinezuur bevatten, samen met de spectra van grondstoffen, waaronder natriumalginaat, aloë vera, glycerine en fusidinezuur. De spectra van de hydrogelformulering vertonen een brede absorptieband rond 3200-3400 cm-1 en een band op ongeveer 1636 cm-1, die overeenkomen met het uitrekken van O-H-groepen toegeschreven aan natriumalginaat, aloë vera en glycerine, evenals de asymmetrische rekvibratie van alginaat COO-groepen, respectievelijk13. Bovendien weerspiegelt de absorptiepiek rond 1330-1340 cm-1 de buigende trilling van de C-H-groep, terwijl de piek op 1171 cm-1 verband houdt met de C-O rektrilling van natriumalginaat.

Differentiële scanningcalorimetrie (DSC)
Differentiële scanningcalorimetrie (DSC) werd gebruikt om het thermische gedrag van natriumalginaat, aloë vera, puur fusidinezuur en met medicijnen beladen hydrogelfilm te analyseren. Het thermogram van natriumalginaat vertoonde een endothermische piek bij ongeveer 132 °C (zoals aangetoond in figuur 5). Aan de andere kant vertoonde het Aloë vera-thermogram meerdere pieken. De DSC-analyse van zuiver fusidinezuur toonde een scherpe en goed gedefinieerde endothermische piek bij 184,5 °C. Voor de met medicijnen beladen hydrogelfilm werd slechts een brede piek gedetecteerd tussen 103 °C en 170 °C, zonder smeltpieken voor de componenten of het medicijn.

Vrijgave van geneesmiddelen
De in vitro afgifte van het geneesmiddel werd gedurende 24 uur onderzocht voor alle monsters met behulp van PBS-oplossing bij pH 7,4. De filmmonsters toonden een geleidelijke afgifte van het medicijn, waarschijnlijk als gevolg van de compacte hydrogelstructuur. De monsters die Aloë vera bevatten, vertoonden 89,7% tot 93% van de fusidinezuurafgifte binnen 12 uur, terwijl de controlefilm zonder Aloë vera alle geneesmiddelen na 12 uur afgaf, zoals weergegeven in figuur 6. Verschillende kinetische modellen voor de afgifte werden geëvalueerd voor het fusidinezuur. De resultaten zijn weergegeven in tabel 3. De resultaten van de medicijnafgifte kwamen het best overeen met het zero-order release-model, dat de hoogste R2-waarden vertoonde.

figure-results-1
Figuur 1: Fysisch uiterlijk van met fusidinezuur beladen hydrogelfilms. Foto's van fusidinezuur-geladen alginaat/Aloë vera hydrogelfilms in verschillende verhoudingen: (A) 100:0, (B) 90:10, (C) 80:20 en (D) 75:25, waargenomen onder 4x vergroting. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

figure-results-2
Figuur 2: Zwellingsindex van hydrogelfilms. Het zwellingsindexpercentage van met fusidinezuur beladen alginaat/Aloë vera hydrogelfilms in verschillende verhoudingen: (A) 100:0, (B) 90:10, (C) 80:20 en (D) 75:25. De foutbalken geven de standaarddeviatie (SD) weer, n = 3. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

figure-results-3
Figuur 3: Hydrogelfilm voor en na zwelling. Vergelijking van een hydrogelfilm (A) voor en (B) na zwelling, ter illustratie van de veranderingen in het fysieke uiterlijk als gevolg van het zwellingsproces. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

figure-results-4
Figuur 4: FTIR-spectrumanalyse. FTIR-spectra van verschillende componenten en formuleringen: (A) fusidinezuur, (B) natriumalginaat, (C) Aloë vera, (D) glycerine, (E) formulering 100:0, (F) formulering 90:10, (G) formulering 80:20 en (H) formulering 75:25. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

figure-results-5
Figuur 5: DSC Thermogram van hydrogel formuleringen. Differentiële scanning calorimetrie (DSC) thermogrammen van de hydrogelformulering, fusidinezuur, alginaat en Aloë vera, met thermische eigenschappen en overgangen. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

figure-results-6
Figuur 6: Cumulatieve medicijnafgifte uit hydrogelfilms. Cumulatieve afgifte van geneesmiddelen uit met fusidinezuur beladen alginaat/Aloë vera hydrogelfilms in verschillende verhoudingen: (A) 100:0, (B) 90:10, (C) 80:20 en (D) 75:25. De foutbalken geven de standaarddeviatie (SD) weer, waarbij n = 3. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Voorbeelden van filmsDikte (mm)
Een (100:0)0,11 ± 0,01
Tegen (90:10)0,13 ± 0,01
C (80:20)0,12 ± 0,01
D (75:25)0,09 ± 0,01

Tabel 1: Dikte van de formuleringen van de hydrogelfilm. Metingen van de dikte van verschillende alginaat/Aloë vera hydrogelfilmformuleringen, met n = 3.

MonstersVermindering van het watervolume (ml)Occlusiviteit factor
Beheersen2,50 ± 0,00-
Een (100:0)2,50 ± 0,410
Tegen (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*

Tabel 2: Vermindering van het watervolume en de occlusiviteitsfactor. Gegevens over de vermindering van het watervolume (ml) en de occlusiviteitsfactor van de alginaat/Aloë vera hydrogelfilmformuleringen, met n = 3. *p≤ 0,005.

Nul bestellingEerste bestellingKorsmeyer-PeppasHiguchi
Formule 1 (100:0)R20.9950.66070.99250.9142
Formule 2 (90:10)R20.9950.6670.99170.9141
Formule 3 (80:20)R20.9950.66740.99170.9141
Formule 4 (75:25)R20.9950.66740.99170.9141

Tabel 3: Vrijgavekinetiek van fusidinezuur. Correlatiecoëfficiënten en vrijgavekinetiek van fusidinezuur uit de hydrogelformuleringen, waarbij de wiskundige modellen worden gedemonstreerd die in de analyse worden gebruikt.

Discussie

Fusidinezuur werd verwerkt in alginaat-hydrogelfilms met verschillende verhoudingen van Aloë vera en glycerine. De aanwezigheid van Aloë vera had geen invloed op het uiterlijk, maar tijdens de bereiding werd een afname van de viscositeit waargenomen in de oplossingen die Aloë vera bevatten. De bevindingen van diktetesten suggereren dat de opname van Aloë vera tot op zekere hoogte enige invloed kan hebben op de filmdikte, maar het wordt niet als significant beschouwd. Over het algemeen is er niet één ideale dikte die geschikt is voor alle toepassingen. Onderzoek wees echter uit dat de adhesieve en mechanische eigenschappen van films worden beïnvloed door de dikte, waarbij dunnere films mogelijk leiden tot snellere waterdampovergangssnelheden en een beter behoud van een vochtige omgeving voor wondgenezing14.

Het onderzoek naar het zwellingsvermogen van hydrogels is een belangrijk aandachtspunt van het onderzoek, omdat het tot doel heeft het vermogen van polymeren om verschillende vloeistoffen te absorberen te beoordelen. Bevindingen tonen aan dat de hydrofiele eigenschappen van Aloë vera aanzienlijk bijdragen aan het verbeteren van het zwellingsgedrag van de films. De verhoogde zwellingsindices geven aan dat Aloë vera een grotere wateropname mogelijk maakte, mogelijk door vocht vast te houden en een gehydrateerde gelachtige structuur te creëren in de filmmatrix15. Het waargenomen zwellingsgedrag van de hydrogelfilms kan te wijten zijn aan het polysacharidegehalte van Aloë vera. Bij lage niveaus kunnen polysacchariden de verbinding tussen alginaatketens belemmeren, wat resulteert in een minder compacte structuur en mogelijk minder initiële zwelling. Bij hogere concentraties kunnen deze polysacchariden echter helpen bij verknoping, waardoor een dichter netwerk ontstaat dat in staat is meer water vast te houden en de zwellingsindex16 te verhogen.

De waterdampdoorlaatbaarheid (WVP) van een eetbare film wordt bepaald door het aandeel hydrofiele en niet-hydrofiele groepen in de film. Deze verhouding speelt een belangrijke rol in de interactie van de filmmatrix met de moleculen van water17. De opname van Aloë vera verminderde de WVP van de alginaatfilms. Vergelijkbare resultaten werden verkregen in een andere studie waarin het effect van chitosan- en aloë vera-extractconcentraties op de fysisch-chemische eigenschappen van chitosan-biofilms werd onderzocht, waarbij een afname van de waterdampdoorlaatbaarheid werd gemeld met de toevoeging van aloë vera18. De vermindering van WVP kan het gevolg zijn van de interactie tussen de polysacchariden van grote moleculaire grootte in Aloë vera en alginaat, waardoor de totale intermoleculaire ruimte die beschikbaar is voor waterverplaatsing wordt geminimaliseerd19. Als gevolg hiervan, hoewel het effect onbeduidend is, vertoonden de hydrogelfilms met Aloë vera een verbeterd occlusief effect in vergelijking met de controlefilm. Dit kan een warmere en vochtige omgeving creëren op de plaats van de wond, wat mogelijk de wondgenezing bevordert door weefselnecrose te verminderen en celcommunicatie te vergemakkelijken20.

Alle hydrogelfilmmonsters vertoonden een geleidelijke afgifte van het geneesmiddel, waarschijnlijk toegeschreven aan de compacte structuur van de hydrogels21. De resultaten tonen aan dat een toename van het Aloë vera-gehalte leidt tot een kleine vertraging van de afgifte van medicijnen, wat een langdurig effect op de afgifte van medicijnen bevordert. Dit komt overeen met de bevindingen van Mahmood et al., wat aangeeft dat het gebruik van op Aloë vera gebaseerde polymere netwerken een effectieve methode biedt om duurzame medicijnafgifte te bereiken22. FTIR-analyse is essentieel voor het snel en efficiënt identificeren van ingekapselde chemische moleculen. Het is met name waardevol voor het onderzoeken van chemische veranderingen in polymeren, zoals veranderingen in rek- of buigbanden als gevolg van de inmenging van geneesmiddelen23. Alle pieken geassocieerd met fusidinezuur bleken afwezig te zijn in alle met fusidinezuur beladen hydrogels, wat wijst op de succesvolle opname van het fusidinezuur in de hydrogels. Volgens de bevindingen in figuur 4 vertoonde de hydrogelfilm geladen met fusidinezuur een brede piek tussen 103 °C en 170 °C, zonder duidelijke componenten of smeltpieken van geneesmiddelen. Dit geeft aan dat het medicijn en de componenten op moleculair niveau gelijkmatig waren verdeeld in de hydrogel, wat suggereert dat het hydrogelsysteem met succes is gevormd en dat de ingrediënten goed zijn opgenomen in het verknoopte stijve polymeernetwerk van de hydrogel22. De afgiftekinetiek van fusidinezuur werd bepaald op basis van de hoogste regressiecoëfficiënt (R2) waarden23. De bevindingen van R2-waarden suggereren dat het nul-ordemodel de afgifte van fusidinezuur uit het polymeer het meest nauwkeurig beschrijft, wat een consistente afgiftesnelheid aangeeft, onafhankelijk van de resterende hoeveelheid geneesmiddel. Dit komt overeen met de bekende toepassingen van zero-order kinetiek in gemodificeerde afgiftesystemen, zoals transdermale pleisters, waarbij het medicijn met een constante snelheid door een polymeermembraan diffundeert. Zero-order medicijnafgiftesystemen hebben het potentieel om de therapietrouw van de patiënt te verbeteren en nadelige bijwerkingen als gevolg van frequente dosering te verminderen24,25. Verknoopte alginaat/chitosan hydrogelfilms met 0,5 M CaCl2 vertoonden eerder kinetische afgifte zonder orde. Het verlagen van de CaCl 2-verknoping resulteerde in een verschuiving van nulorde naar het Korsmeyer-Peppas model26.

Beperkingen
Hoewel het gieten van oplosmiddelen en het verknopen met CaCl2 een eenvoudige benadering bieden voor de bereiding van hydrogelfilms, hebben ze beperkingen. Factoren zoals CaCl2-concentratie, alginaatsamenstelling en gietomstandigheden kunnen van invloed zijn op verknoping, terwijl het bereiken van nauwkeurige controle een uitdaging kan zijn. Overmatige verknoping met CaCl2 leidde naar verluidt tot brosse films die vatbaar zijn voor barsten of breken. De mechanische eigenschappen (sterkte, elasticiteit) van de films kunnen variëren, afhankelijk van de mate van verknoping die wordt bereikt, wat leidt tot inconsistentie27,28. Concluderend zijn er een aantal beperkingen met betrekking tot mechanische sterkte, watergevoeligheid, uniformiteit, verwerkingsomstandigheden, hechting, barrière-eigenschappen en milieu-impact die zorgvuldig moeten worden geëvalueerd, afhankelijk van de beoogde toepassing van de films, ook al biedt het gieten van oplosmiddelen met alginaat en Aloë vera voordelen zoals biocompatibiliteit en potentiële bioactiviteit. Bovendien maakt de eenvoud van de oplosmiddelgietmethode het een goede keuze voor productie op laboratoriumschaal. Om de juiste verdamping van oplosmiddelen en filmvorming over een groter oppervlak te garanderen, kan opschaling daarom bepaalde hulpmiddelen en aanpassingen vereisen.

Openbaarmakingen

De auteurs hebben niets te onthullen.

Dankbetuigingen

Deze studie werd ondersteund door Princess Nourah bint Abdulrahman University Researchers Supporting Project number (PNURSP2024R30), Princess Nourah bint Abdulrahman University, Riyadh, Saoedi-Arabië. Dit onderzoek werd gefinancierd door de Researchers Supporting Project number (RSPD2024R811), King Saud University, Riyadh, Saoedi-Arabië.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
Aloe veraLokaal leverancier, Kuala Lumpur, MaleisiëHet was ruwe aloë vera-schors en de materialen werden in ons lab voorbereid
CalciumchlorideR&M Chemicals
Differentiële scanningcalorimetrieNetzsch-GruppeDSC 300 Caliris
FTIR-spectroscopiePerkin Elmer107914
Fusidisch zuurSigma-Aldrich, St. Louis, MO, USAPHR2810gecertificeerd referentiemateriaal, farmaceutische secundaire standaard
Glycerine Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USAPHR1020United States Pharmacopeia (USP) Referentiestandaard
MicrometerschroefstangBlomker Industries, Maleisië
NETZSCH proteus software Netzsch-GruppeDSC 300 Caliris
FosfaatbufferoplossingSigma-Aldrich, St. Louis, MO, USAP4417Tabletten
NatriumalginaatSigma-Aldrich, St. Louis, MO, USAW201502
thermische analyse-instrument NETZSCH DSC Caliris
UV-SPECTROPHOTOMETER / UV LINE-9400 SECOMAM/ 8512047

Referenties

  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).

Herprints en machtigingen

Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken

Toestemming aanvragen

Trefwoorden

Fusidinezuur hydrogelbereiding van hydrogel filmsolvent castingwondgenezingtopische geneesmiddelentoedieningtransdermale geneesmiddelentoedieningzwelgedragwaterdamppermeabiliteitFTIR analyse

Gerelateerde artikelen