Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.

Artykuł metodologiczny

Opracowanie i charakterystyka hydrożelowej folii hydrożelowej na bazie alginianu i aloesu z kwasem fuzydowym

2K wyświetleń

⸱

DOI:

10.3791/67068

⸱

13 grudnia 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

W tym artykule

Podsumowanie

Preparat hydrożelowej warstwy z kwasem fusydowym został opracowany z różnymi proporcjami aloesu i scharakteryzowany w tym badaniu.

Streszczenie

Nowa folia hydrożelowa obciążona kwasem fusydowym została przygotowana za pomocą techniki odlewania rozpuszczalnikowego przy użyciu alginianu i aloesu. Folie hydrożelowe zostały zoptymalizowane przy użyciu różnych proporcji alginianu sodu, aloesu i gliceryny. Najlepiej prezentowały się folie zawierające 10% gliceryny (w/w alginianu). Włączenie aloesu wpłynęło na grubość, pęcznienie, przepuszczalność pary wodnej i profil uwalniania leków przez folie hydrożelowe. Wyższa zawartość aloesu skutkowała grubszymi filmami (do pewnego stosunku), zwiększonym pęcznieniem, zmniejszoną przepuszczalnością pary wodnej i przedłużonym uwalnianiem leku do 93% w ciągu 12 godzin. Analiza spektroskopii w podczerwieni z transformacją Fouriera (FTIR) potwierdziła obecność kluczowych grup funkcyjnych oraz oddziaływanie między składnikami hydrożelu. Badanie sugeruje, że połączenie alginianu sodu, aloesu i gliceryny może poprawić właściwości mechaniczne i profile uwalniania leków z filmów hydrożelowych, co czyni je obiecującą opcją dla zwiększonego miejscowego dostarczania leków i gojenia się ran.

Wprowadzenie

Kwas fusydowy jest silnym antybiotykiem steroidowym pochodzącym z Fusidium coccineum. Jest szeroko stosowany w leczeniu gronkowcowych infekcji skóry i liszajca. Lek ten ma wysoką skuteczność, nawet przeciwko szczepom opornym na antybiotyki, i niską toksyczność, co czyni go odpowiednią opcją do leczenia infekcji skóry1. W przeciwieństwie do innych antybiotyków stosowanych miejscowo, kwas fusydowy wnika głęboko w skórę, wzmacniając swoje działanie przeciwbakteryjne, szczególnie w obszarach, w których bariera ochronna skóry jest uszkodzona. Jego struktura pozwala na wszechstronne właściwości rozpuszczalności, umożliwiając szerokie rozprowadzenie w tkankach ciała, co jest dodatkowo wzmocnione w postaci fusydatemu sodu dla lepszej rozpuszczalności w wodzie i szybkości penetracji2,3. Kwas fusydowy może być podawany na różne sposoby, w tym doustnie, dożylnie i miejscowo, dostosowując się do różnych potrzeb leczenia i czyniąc go elastycznym wyborem dla różnych infekcji4.

Hydrożele, dzięki swojej wysokiej zawartości wody i biokompatybilności, stały się innowacyjnymi nośnikami antybiotyków w leczeniu ran, zapewniając zatrzymywanie wilgoci, kontrolowane uwalnianie leków i lepsze wyniki leczenia pacjentów. Są wykonane z naturalnych lub syntetycznych polimerów, takich jak alginian, który jest preferowany ze względu na silną biokompatybilność, przystępność cenową i właściwości żelowania, które naśladują naturalne matryce zewnątrzkomórkowe tkanek5. W szczególności hydrożele na bazie alginianu zapewniają wilgotne środowisko sprzyjające gojeniu się ran, nie przylegają do rany i pozwalają na łatwe usunięcie, dzięki czemu idealnie nadają się do dostarczania substancji bioaktywnych i wspomagania regeneracji tkanek. Opracowanie hydrożeli kapsułkujących antybiotyki stanowi znaczący postęp w leczeniu ran, zapewniając celowane dostarczanie leków i trwałe efekty terapeutyczne6,7.

Proponowany hydrożel z alginianu/aloesu z kwasem fusydowym ma na celu przezwyciężenie problemów z rozpuszczalnością kwasu fusydowego i zwiększenie jego penetracji przez skórę. Aloes, znany ze swoich właściwości przyjaznych dla skóry, nawilżających i przeciwbakteryjnych, służy również jako wzmacniacz penetracji chemicznej, potencjalnie poprawiając skuteczność kwasu fusydowego w leczeniu infekcji skóry8,9. Ta innowacyjna formuła wykorzystuje synergiczne działanie aloesu i hydrożelu alginianowego, aby stworzyć sprzyjające środowisko gojenia, zoptymalizować dostarczanie leków i zaoferować obiecujące rozwiązanie w zakresie lepszego leczenia infekcji skóry, maksymalnie wykorzystując silne działanie przeciwdrobnoustrojowe kwasu fusydowego z lepszymi wynikami dostarczania i gojenia10.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Protokół

Szczegółowe informacje dotyczące odczynników i sprzętu wykorzystanych w niniejszym badaniu znajdują się w Tabeli materiałów.

1. Przygotowanie błon hydrożelowych z kwasem fuzydowym

  1. Przygotuj roztwory alginianu sodu (2,0% w/v) oraz Aloe vera (1,0% w/v>, rozpuszczając je w wodzie destylowanej.
  2. Dodaj 200 mg kwasu fuzydowego do roztworu alginianu sodu i mieszaj przez 1 h.
  3. Dodaj glicerol do roztworu alginianu w stężeniach 10%, 12% i 14% (w/w, w odniesieniu do masy alginianu).
  4. Połącz roztwory alginianu i Aloe vera, aby uzyskać końcowe stosunki alginian/Aloe vera (v/v) wynoszące 100:0, 90:10, 80:20 i 75:25.
  5. Wlej 25 mL każdej mieszaniny do szklanych szalek Petriego (100 mm x 20 mm) i pozostaw do wyschnięcia w temperaturze pokojowej (25 °C) i kontrolowanej wilgotności (50%) przez 2 dni.
  6. Zanurz wysuszone błony w wodnym roztworze chlorku wapnia (CaCl2) (5,0% w/v) na 5 min, aby otrzymać błony hydrożelowe.
  7. Przemyj otrzymane błony wodą destylowaną i wysusz w temperaturze pokojowej przed użyciem.

2. Wyznaczanie grubości filmu

  1. Za pomocą mikrometru cyfrowego zmierz grubość filmu11.
  2. Wykonaj pomiary w pięciu różnych punktach na powierzchni filmu.
  3. Zapisz wartości pomiarów uzyskane dla każdego punktu.
  4. Oblicz średnią grubość filmu na podstawie wykonanych pomiarów.

3. Wyznaczanie indeksu pęcznienia

  1. Przytnąć próbki folii do kwadratów o wymiarach 2 cm x 2 cm za pomocą noża laboratoryjnego.
  2. Dokładnie zważyć każdą próbkę.
  3. Namoczyć próbki w buforze PBS (pH 6.8) w temperaturze pokojowej przez 24 h.
  4. Odsączyć nadmiar wody z powierzchni folii za pomocą papieru filtracyjnego.
  5. Ponownie zważyć próbki.
  6. Ważenie folii przeprowadzać w różnych odstępach czasu. Obliczyć stopień pęcznienia, korzystając z poniższego równania:
    Równanie stopnia pęcznienia Sw(%)=(Wh-Wd)/Wd x 100 wzór do analizy materiałów.
    UWAGA: Wh oznacza masę nawodnionej próbki, a Wd odpowiada masie suchej próbki.

4. Test przepuszczalności pary wodnej lub test okluzji

  1. Otwór szklanego zlewki zawierającej 50 mL wody należy przykryć papierem filtracyjnym11.
  2. Na jeden z papierów należy nanieść roztwór tworzący film i pozwolić na uformowanie się powłoki.
  3. Zlewkę należy przechowywać w temperaturze i wilgotności pokojowej.
  4. Przepuszczalność powłoki dla wody należy ocenić na podstawie spadku masy wody w zlewce.
  5. W celu oceny przepuszczalności pary wodnej przygotowanej powłoki hydrożelowej należy zastosować następujący wzór:
    Wzór równowagi statycznej F=((A-B)X100)/A; równanie matematyczne; do celów edukacyjnych.
    UWAGA: Współczynnik okluzji, F, określa przepuszczalność powłoki. Wyznacza się go, obliczając różnicę w masie wody pomiędzy szklaną zlewką przykrytą papierem filtracyjnym bez powłoki a szklaną zlewką przykrytą papierem filtracyjnym pokrytym powłoką. Niższa wartość współczynnika okluzji wskazuje na większą przepuszczalność powłoki.

5. Spektroskopia w podczerwieni z transformacją Fouriera (FTIR)

  1. Umieść próbkę hydrożelu na krysztale ATR spektrometru FTIR.
  2. Ustaw zakres liczb falowych na 4000-400 cm−1.
  3. Ustaw liczbę skanów na 60 dla każdej próbki.
  4. Ustaw rozdzielczość na 4 cm−1.
  5. Przed każdym pomiarem próbki zarejestruj tło powietrza.
  6. Przeprowadź analizę oddzielnie dla każdej próbki hydrożelu.
  7. Przeanalizuj widma FTIR dla każdej próbki hydrożelu, aby potwierdzić obecność grup funkcyjnych i zbadać oddziaływania między wszystkimi składnikami12.
  8. Powtórz analizę oddzielnie dla surowego Aloe vera, alginianu sodu, gliceryny oraz kwasu fuzydowego.

6. Różnicowa kalorymetria skaningowa (DSC)

  1. Do pozyskania profili termicznych należy wykorzystać dostępny komercyjnie analizator termiczny.
  2. Próbki do pomiaru należy przygotować z kilku okrągłych kawałków wyciętych z folii polimerowej.
  3. Należy zbadać zakres temperatur od 25-230 °C.
  4. Szybkość ogrzewania/chłodzenia należy ustawić na 20 °C/min.
  5. Kalibrację temperatury i entalpii należy przeprowadzić przy użyciu standardowego indu oraz odpowiedniego oprogramowania.

7. Test uwalniania leku

  1. Przygotować 50 mL PBS (pH = 7.4) jako medium do rozpuszczania.
  2. Zanurzyć błony hydrożelowe w PBS w temperaturze 37 °C na 24 h, mieszając z prędkością 50 rpm.
  3. W określonych odstępach czasu pobierać próbki o objętości 2 mL.
  4. Rozcieńczyć i przefiltrować pobrane próbki za pomocą filtra strzykawkowego.
  5. Bezzwłocznie uzupełnić taką samą objętość PBS.
  6. Oznaczyć stężenia uwolnionego kwasu fuzydowego za pomocą spektrofotometru UV, mierząc absorbancję przy 285 nm.
  7. Ocenić kinetykę uwalniania kwasu fuzydowego, wykorzystując modele zerowego rzędu, pierwszego rzędu, Higuchiego oraz Korsmeyer-Peppasa4.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

Przygotowanie filmu z hydrożelu alginianowego/Aloe vera
Do przygotowania formulacji filmu hydrożelowego zastosowano różne proporcje alginianu sodu, Aloe vera oraz gliceryny. Końcowe przygotowanie i ocena formulacji zostały przeprowadzone wyłącznie przy użyciu 10% gliceryny (w/w względem alginianu). Rycina 1 przedstawia film hydrożelowy z różnymi proporcjami Aloe vera. Wybór ten podyktowany był tym, że inne proporcje gliceryny nie zapewniały nie...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

Kwas fusydowy był włączony do hydrożelowych warstw alginianowych z różnymi proporcjami aloesu i gliceryny. Obecność aloesu nie wpłynęła na wygląd, ale podczas przygotowania zaobserwowano spadek lepkości w roztworach zawierających aloes. Wyniki badań grubości sugerują, że włączenie aloesu może mieć pewien wpływ na grubość filmu w pewnym stopniu, ale nie jest to uważane za znaczące. Ogólnie rzecz biorąc, nie ma jednej idealnej grubości, która pasowałaby do wszystkich zastosowań. Badania ...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Podziękowania

To badanie było wspierane przez Princess Nourah bint Abdulrahman University Researchers Supporting Project numer (PNURSP2024R30), Princess Nourah bint Abdulrahman University, Rijad, Arabia Saudyjska. Badania te zostały sfinansowane przez Researchers Supporting Project numer (RSPD2024R811), Uniwersytet Króla Sauda, Rijad, Arabia Saudyjska.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
Aloe veraLokalny dostawca, Kuala Lumpur, MalezjaByła to surowa kora aloesu i przygotowana w naszym laboratorium
Chlorek wapniaR & M Chemicals
Różnicowa kalorymetria skaningowaNetzsch-Gruppe DSC300 Spektroskopia FTIR Caliris
Perkin Elmer107914
Kwas fusydowySigma-Aldrich, St. Louis, MO, USAPHR2810certyfikowany materiał odniesienia, farmaceutyczny wzorzec wtórny
Gliceryna Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, Stany ZjednoczonePHR1020Farmakopea Stanów Zjednoczonych (USP) Referencyjny standardowy
mikrometryczny miernik śrubowyBlomker Industries, Malezja
NETZSCH proteus software Netzsch-GruppeDSC 300 Caliris
Phosphate Buffer SalineSigma-Aldrich, St. Louis, MO, USAP4417Tabletki
Alginian soduSigma-Aldrich, St. Louis, MO, USAW201502
przyrząd do analizy termicznej  NETZSCH UV DSC CALIRIS
/UV LINE-9400 SECOMAM/8512047
SPEKTROFOTOMETR

Bibliografia

  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).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Przeglądaj więcej artykułów

hydrożel z kwasem fuzydowymprzygotowanie błony hydrożelowejodlewanie z roztworugojenie ranmiejscowe dostarczanie lekutransdermalne dostarczanie lekuwłaściwości pęcznieniaprzepuszczalność dla pary wodnejanaliza FTIR
Opracowanie i charakterystyka hydrożelowej folii hydrożelowej na bazie alginianu i aloesu z kwasem fuzydowym
Skontaktuj się z nami
Poleć bibliotece

Prywatność

Warunki korzystania z usługi

Zasady

Prawa autorskie © 2026 MyJoVE Corporation. Wszelkie prawa zastrzeżone.