Systemy dostarczania leków są gorącym punktem badawczym w dziedzinie inżynierii biotkankowej, mającym na celu poprawę efektywności i skuteczności dostarczania leków oraz zmniejszenie liczby niepożądanych reakcji i skutków ubocznych1. Wśród tych systemów mikrosfery hydrożelowe, charakteryzujące się dobrą biokompatybilnością, przestrajalnymi właściwościami mechanicznymi i plastycznością funkcjonalną, są jednym z najczęściej stosowanych nośników do ładowania i dostarczania leków2. Mogą być używane zarówno do powolnego, jak i kontrolowanego uwalniania leków, zapewniają dobre efekty ochronne dla leków, unikają lub minimalizują niespecyficzne efekty leków w innych tkankach oraz są ukierunkowane na dostarczanie leków do określonych struktur tkankowych3. W związku z tym mikrosfery hydrożelowe stały się nowym i wydajnym systemem dostarczania leków, a stopniowo pojawiają się badania w tej dziedzinie4.
Mikrosfery hydrożelowe są zazwyczaj syntetyzowane z materiałów biodegradowalnych, w tym polisacharydów, białek i naturalnych polimerów5. Wśród nich ALG jest biokompatybilnym, biodegradowalnym polisacharydem ekstrahowanym z morskich alg brunatnych6. Jego łańcuch molekularny zawiera wolne grupy hydroksylowe i karboksylowe, które mogą sieciować z większością dwuwartościowych lub wielowartościowych kationów, tworząc nierozpuszczalną w wodzie strukturę hydrożelową z trójwymiarową siecią5. Mikrosfery hydrożelowe utworzone przez ALG mogą być przekształcane w ujemnie naładowane polielektrolity w roztworach obojętnych i zasadowych. To odpychanie między ładunkami ujemnymi powoduje pęcznienie mikrosfer, umożliwiając uwolnienie kapsułkowanego składnika aktywnego lub leku. Te właściwości doprowadziły do uznania mikrosfer ALG za obiecujące nośniki leków, szeroko stosowane do ładowania leków i kontrolowanego uwalniania7.
Istnieją różne metody przygotowania mikrosfer hydrożelowych. Tradycyjne metody przygotowania ALGMS zwykle obejmują metodę zol-żel lub metodę emulsji-zol. Metody te obejmują takie etapy, jak wytrącanie, współstrącanie i reakcje żelowania w celu uzyskania docelowych mikrosfer8. W ostatnich latach, wraz z ciągłym rozwojem technologii mikroprzepływowej, metoda elektronatrysku mikroprzepływowego stopniowo stała się wydajną i precyzyjną metodą przygotowania mikrosfery9. Metoda ta wykorzystuje technologię mikroprzepływową do elektronatryskiwania roztworu polimeru przez dyszę mikrodrobnoziarnistą w celu utworzenia kropelek i mikrosfer o wielkości mikrometra podczas późniejszego procesu utwardzania lub sieciowania10. W porównaniu z tradycyjną metodą, elektrorozpylanie mikroprzepływowe zapewnia precyzyjną kontrolę wielkości i morfologii cząstek mikrosfery poprzez dostosowanie parametrów, takich jak natężenie przepływu roztworu, napięcie i rozmiar dyszy drobnoziarnistej11. Umożliwia również szybkie ciągłe przygotowanie mikrosfer, poprawiając wydajność przygotowania i utrzymując łagodne warunki reakcji. Ponadto ALGMS może być przygotowany do pełnienia różnych funkcji, takich jak leki o kontrolowanym uwalnianiu i załadowane katalizatory, co umożliwia ich łatwe zastosowanie w różnych dziedzinach.
Tutaj prezentujemy protokół przygotowania mikrosfer ALG za pomocą metody elektrorozpylania mikroprzepływowego. Proces ten polega na przepuszczeniu roztworu ALG przez urządzenie mikroprzepływowe i poddaniu go działaniu elektrorozpylania. Powstałe kropelki zebrano w roztworze zawierającym różne jony metali (Ca2+, Cu2+, Zn2+ i Fe3+) w celu zainicjowania reakcji sieciowania. Reakcja ta poprawia stabilność i przyczepność mikrosfer oraz nadaje im różne funkcje. Metoda ta jest łatwa do wykonania, a zsyntetyzowane mikrosfery wykazują dobrą jednorodność wielkości w swojej morfologii. Ponadto zbadaliśmy ich właściwości przeciwdrobnoustrojowe, zdolność do powolnego uwalniania leków i biokompatybilność. Protokół ten będzie przydatny do dalszego opracowywania i produkcji leków.