Artykuł metodologiczny

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

1.9K 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.

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.

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 niezbędnej przyczepności i elastyczności, co prowadziło do powstania nieprawidłowo uformowanych filmów. Silna adhezja i elastyczność filmów wynikały z obecności alginianu sodu i gliceryny. Dodatek Aloe vera nie zmienił wyglądu, ale wpłynął na lepkość roztworów podczas przygotowania.

Grubość
Wyniki dotyczące grubości przedstawiono w Tabeli 1. Próbka kontrolna A, zawierająca wyłącznie alginian, miała grubość 0,11 mm. Wraz ze wzrostem proporcji Aloe vera w próbkach B i C grubość filmu wzrosła, wynosząc odpowiednio 0,13 mm oraz 0,12 mm. Natomiast próbka D, w której zawartość Aloe vera była najwyższa, charakteryzowała się najcieńszym filmem o grubości 0,09 mm. Na podstawie tych wyników można stwierdzić, że dodatek Aloe vera może w pewnym stopniu wpływać na grubość filmu.

Wskaźnik pęcznienia
Ocena zdolności hydrożeli do absorpcji różnych cieczy jest kluczowym aspektem niniejszych badań. Koncentracja skupia się na zrozumieniu zdolności polimerów do pęcznienia w różnych warunkach. Jak pokazano na Rysunku 2, wyniki wskaźnika pęcznienia w czasie ujawniają wpływ zmiennych stężeń Aloe vera na zdolność do absorpcji wody przez błony na bazie alginianu. Błona z 0% Aloe vera (A) wykazała najniższy wskaźnik pęcznienia po 24 h (364,8%). W przeciwieństwie do niej, próbki o zwiększonej zawartości Aloe vera wykazywały sukcesywnie wyższe wskaźniki pęcznienia, przy czym błona 25:75 (D) osiągnęła najwyższą wartość wynoszącą około 549%. Wyniki te wskazują, że właściwości hydrofilowe Aloe vera odgrywają istotną rolę w zwiększaniu zdolności do pęcznienia błon. Rysunek 3 przedstawia błonę hydrożelową przed i po pęcznieniu.

Test przepuszczalności pary wodnej lub test okluzji>
Przepuszczalność pary wodnej błon oceniono poprzez porównanie ilości wody w zlewce z błonami i bez nich. Zgodnie z wynikami przedstawionymi w Tabeli 2, próbka kontrolna bez dodatku Aloe vera nie wykazała efektu okluzji, natomiast w pozostałych próbkach odnotowano wzrost czynnika okluzyjności po dodaniu Aloe vera. Próbka B miała czynnik okluzyjności wynoszący 13,2, natomiast próbki C i D wykazały najwyższy czynnik okluzyjności równy 20. Wskazuje to, że dodatek Aloe vera pomógł zmniejszyć przepuszczalność pary wodnej (WVP) błon alginianowych.

Analiza strukturalna metodą FTIR
Rysunek 4 przedstawia widma FTIR formulacji hydrożelu zawierającego kwas fuzydowy wraz z widmami surowców, w tym alginianu sodu, Aloe vera, gliceryny i kwasu fuzydowego. Widma formulacji hydrożelu wykazują szeroki pas absorpcji w zakresie 3200-3400 cm−1 oraz pas przy około 1636 cm−1, które odpowiadają odpowiednio drganiom rozciągającym grup O-H przypisywanym alginianowi sodu, Aloe vera i glicerynie, a także asymetrycznym drganiom rozciągającym grup COO alginianu13. Ponadto piki absorpcyjne w zakresie około 1330-1340 cm−1 odzwierciedlają drgania zginające grupy C-H, natomiast pik przy 1171 cm−1 jest związany z drganiami rozciągającymi wiązania C-O w alginianie sodu.

Różnicowa kalorymetria skaningowa (DSC)
Do analizy zachowania termicznego alginianu sodu, Aloe vera, czystego kwasu fuzydowego oraz filmu hydrożelowego z załadowanym lekiem wykorzystano różnicową kalorymetrię skaningową (DSC). Termogram alginianu sodu wykazał pik endotermiczny przy około 132 °C (jak pokazano w Rysunek 5). Z drugiej strony, Aloe vera termogram wykazał obecność wielu pików. Analiza DSC czystego kwasu fusydowego wykazała ostry i dobrze zdefiniowany pik endotermiczny przy 184.5 °CW przypadku błony hydrożelowej z załadowanym lekiem wykryto jedynie szeroki piki pomiędzy 103 °C i 170 °C, bez żadnych pików topnienia dla składników lub leku.

Uwalnianie leku
Uwalnianie leku in vitro badano dla wszystkich próbek przez 24 h przy użyciu roztworu PBS o pH 7.4. Próbki błon wykazały stopniowe uwalnianie leku, co prawdopodobnie wynika z zwartej struktury hydrożelu. Próbki zawierające Aloe vera wykazały uwalnianie od 89,7% do 93% kwasu fuzydowego w ciągu 12 h, podczas gdy kontrolna błona bez dodatku Aloe vera uwolniła cały lek po 12 h, co przedstawiono na Rysunku 6. W przypadku kwasu fuzydowego oceniono różne modele kinetyki uwalniania. Wyniki przedstawiono w Tabeli 3. Wyniki uwalniania leku najlepiej pasowały do modelu uwalniania zerowego, który wykazał najwyższe wartości R2.

Tworzenie filmu polimerowego, obrazy stosunku składników, 100:0 do 75:25, badanie właściwości materiału.
Rysunek 1: Wygląd fizyczny filmów hydrożelowych obciążonych kwasem fuzydowym.Fotografie filmów hydrożelowych z alginianu/Aloe vera obciążonych kwasem fuzydowym w różnych stosunkach: (A) 100:0, (B) 90:10, (C) 80:20 oraz (D) 75:25, obserwowane przy 4-krotnym powiększeniu. Kliknij tutaj, aby zobaczyć powiększoną wersję tego rysunku.

Wykres wskaźnika pęcznienia %; proporcje polimerów w funkcji czasu; analiza danych dotyczących zachowania pęcznienia materiału.
Rysunek 2: Wskaźnik pęcznienia błon hydrożelowych. Procentowy wskaźnik pęcznienia błon hydrożelowych z alginianu/Aloe vera obciążonych kwasem fuzydowym przy różnych proporcjach: (A) 100:0, (B) 90:10, (C) 80:20 i (D) 75:25. Słupki błędów reprezentują odchylenie standardowe (SD), n = 3. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

Eksperyment porównawczy błon biopolimerowych, demonstrujący różnice strukturalne w próbkach A i B.
Rysunek 3: Błona hydrożelowa przed i po pęcznieniu. Porównanie błony hydrożelowej (A) przed i (B) po pęcznieniu, ilustrujące zmiany w wyglądzie fizycznym wynikające z procesu pęcznienia. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

Wykres widm FTIR; liczba falowa vs. transmitancja. Analiza danych wibracji cząsteczkowych.
Rysunek 4: Analiza widm FTIR. Widma FTIR różnych składników i formulacji: (A) kwasu fuzydowego, (B) alginianu sodu, (C) Aloe vera, (D) gliceryny, (E) formulacji 100:0, (F) formulacji 90:10, (G) formulacji 80:20 oraz (H) formulacji 75:25. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

Wykres różnicowej kalorymetrii skaningowej; analiza przepływu ciepła, hydrożel, kwas fuzydowy, aloes, alginian.
Rysunek 5: Termogram DSC formulacji hydrożelu. Termogramy różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC) formulacji hydrożelu, kwasu fuzydowego, alginianu oraz Aloe vera, przedstawiające właściwości termiczne i przejścia fazowe. Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tego rysunku.

Wykres skumulowanego uwalniania leku, % w funkcji czasu, przedstawiający trendy dla czterech formulacji.
Rycina 6: Skumulowane uwalnianie leku z błon hydrożelowych. Skumulowane uwalnianie kwasu fuzydowego z błon hydrożelowych alginian/Aloe vera o różnych proporcjach: (A) 100:0, (B) 90:10, (C) 80:20 oraz (D) 75:25. Słupki błędów reprezentują odchylenie standardowe (SD), przy n = 3. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Próbki filmówGrubość (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

Tabela 1: Grubość formulacji błon hydrożelowych. Pomiary grubości różnych formulacji błon hydrożelowych z alginianu i Aloe vera, przy n = 3.

PróbkiRedukcja objętości wody (ml)Współczynnik okluzyjności
Kontrola2.50 ± 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*

Tabela 2: Redukcja objętości wody i współczynnik okluzyjności. Dane dotyczące redukcji objętości wody (mL) oraz współczynnika okluzyjności dla formulacji błon hydrożelowych z alginianu i Aloe vera, przy n = 3. *p≤ 0,005.

Reakcja rzędu zeroPierwszy rządKorsmeyer-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

Tabela 3: Kinetyka uwalniania kwasu fuzydowego. Współczynniki korelacji i kinetyka uwalniania kwasu fuzydowego z formulacji hydrożelu, przedstawiające modele matematyczne zastosowane w analizie.

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 wykazały jednak, że na właściwości adhezyjne i mechaniczne folii ma wpływ grubość, przy czym cieńsze folie mogą prowadzić do szybszego tempa przemiany pary wodnej i lepszego utrzymania wilgotnego środowiska do gojenia się ran14.

Badanie zdolności hydrożeli do pęcznienia jest kluczowym celem badań, ponieważ ma na celu ocenę zdolności polimerów do wchłaniania różnych cieczy. Wyniki pokazują, że hydrofilowe właściwości aloesu znacząco przyczyniają się do poprawy zachowania pęcznienia folii. Zwiększone wskaźniki pęcznienia wskazują, że aloes ułatwiał większą absorpcję wody, prawdopodobnie poprzez zatrzymywanie wilgoci i tworzenie uwodnionej struktury przypominającej żel w matrycy filmu15. Obserwowane pęcznienie folii hydrożelowych może być spowodowane zawartością polisacharydów w aloesie. Przy niskich poziomach polisacharydy mogą utrudniać połączenie między łańcuchami alginianowymi, co skutkuje mniej zwartą strukturą i potencjalnie mniejszym początkowym obrzękiem. Jednak przy wyższych stężeniach te polisacharydy mogą pomóc w sieciowaniu, tworząc gęstszą sieć zdolną do zatrzymywania większej ilości wody i zwiększania wskaźnika pęcznienia16.

Przepuszczalność pary wodnej (WVP) folii jadalnej zależy od proporcji grup hydrofilowych i niehydrofilowych zawartych w folii. Stosunek ten odgrywa główną rolę w tym, jak matryca filmowa oddziałuje z cząsteczkami wody17. Włączenie aloesu zmniejszyło WVP filmów alginianowych. Podobne wyniki uzyskano w innym badaniu oceniającym wpływ stężeń chitozanu i ekstraktu z aloesu na właściwości fizykochemiczne biofilmów chitozanu, w którym odnotowano spadek przepuszczalności pary wodnej po dodaniu Aloe vera18. Zmniejszenie WVP może wynikać z interakcji między polisacharydami o dużych rozmiarach molekularnych znajdującymi się w aloesie i alginianie, co minimalizuje całkowitą przestrzeń międzycząsteczkową dostępną dla ruchu wody19. W rezultacie, chociaż efekt jest nieznaczny, folie hydrożelowe zawierające aloes wykazały wzmocniony efekt okluzyjny w porównaniu z folią kontrolną. Może to stworzyć cieplejsze i wilgotniejsze środowisko w miejscu rany, potencjalnie wspomagając gojenie się ran poprzez zmniejszenie martwicy tkanek i ułatwienie komunikacji komórkowej20.

Wszystkie próbki filmu hydrożelowego wykazywały stopniowe uwalnianie leku, co prawdopodobnie przypisuje się zwartej strukturze hydrożeli21. Wyniki pokazują, że wzrost zawartości aloesu prowadzi do niewielkiego spowolnienia uwalniania leku, co sprzyja przedłużonemu efektowi uwalniania leku. Jest to zgodne z ustaleniami Mahmooda i wsp., wskazującymi, że wykorzystanie sieci polimerowych na bazie aloesu stanowi skuteczną metodę osiągnięcia trwałego dostarczania leków22. Analiza FTIR jest niezbędna do szybkiej i skutecznej identyfikacji zamkniętych w kapsułkach cząsteczek chemicznych. Jest to szczególnie cenne do badania zmian chemicznych w polimerach, takich jak zmiany w rozciąganiu lub zginaniu pasm wynikające z włączenia leku23. Stwierdzono, że wszystkie piki związane z kwasem fusydowym są nieobecne we wszystkich hydrożelach obciążonych kwasem fusydowym, co wskazuje na pomyślne włączenie kwasu fusydowego do hydrożeli. Zgodnie z ustaleniami przedstawionymi na rysunku 4, warstwa hydrożelu wypełniona kwasem fusydowym wykazywała szeroki pik w zakresie od 103 °C do 170 °C, bez widocznych składników lub pików topnienia leku. Wskazuje to, że lek i składniki były równomiernie rozmieszczone w hydrożelu na poziomie molekularnym, co sugeruje, że system hydrożelowy został pomyślnie utworzony i że składniki były dobrze włączone do usieciowanej sztywnej sieci polimerowej hydrożelu22. Kinetykę uwalniania kwasu fusydowego określono na podstawie najwyższych wartości współczynnika regresji (R2)23. Wyniki wartości R2 sugerują, że model zerowego rzędu najdokładniej opisuje uwalnianie kwasu fusydowego z polimeru, wskazując na stałą szybkość uwalniania niezależną od pozostałej ilości leku. Jest to zgodne ze znanymi zastosowaniami kinetyki zerowego rzędu w zmodyfikowanych systemach uwalniania, takich jak plastry transdermalne, w których lek dyfunduje przez membranę polimerową ze stałą szybkością. Systemy dostarczania leków bez zamówienia mają potencjał, aby poprawić przestrzeganie zaleceń przez pacjentów i zmniejszyć niepożądane skutki uboczne wynikające z częstego dawkowania24,25. Wcześniej doniesiono, że usieciowane folie hydrożelowe alginian/chitozan z 0,5 M CaCl2 wykazywały kinetykę uwalniania zerowego rzędu. Obniżenie usieciowania CaCl2 spowodowało przejście z rzędu zerowego na model26 Korsmeyera-Peppasa.

Ograniczenia
Chociaż odlewanie rozpuszczalnikowe i sieciowanie za pomocą CaCl2 oferuje proste podejście do przygotowania filmu hydrożelowego, ma ograniczenia. Czynniki takie jak stężenie CaCl2, skład alginianów i warunki odlewania mogą wpływać na sieciowanie, a osiągnięcie precyzyjnej kontroli może być trudne. Stwierdzono, że nadmierne sieciowanie z CaCl2 prowadzi do kruchych filmów podatnych na pękanie lub pękanie. Właściwości mechaniczne (wytrzymałość, elastyczność) folii mogą się różnić w zależności od osiągniętego stopnia usieciowania, co prowadzi do niespójności27,28. Podsumowując, istnieje szereg ograniczeń związanych z wytrzymałością mechaniczną, wrażliwością na wodę, jednorodnością, warunkami przetwarzania, przyczepnością, właściwościami barierowymi i wpływem na środowisko, które należy dokładnie ocenić w zależności od zamierzonego zastosowania folii, mimo że odlewanie rozpuszczalnikiem z alginianem i aloesem oferuje korzyści, takie jak biokompatybilność i potencjalna bioaktywność. Co więcej, prostota metody odlewania rozpuszczalnikowego sprawia, że jest to dobry wybór do produkcji na skalę laboratoryjną. Dlatego, aby zagwarantować odpowiednie odparowanie rozpuszczalnika i tworzenie filmu na większej powierzchni, zwiększenie skali może wymagać pewnych narzędzi i regulacji.

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.

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).

Przedruki i uprawnienia

Tagi

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.