Artykuł metodologiczny

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

1.8K 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

Szczegóły dotyczące odczynników i sprzętu użytego w tym badaniu są wymienione w Tabeli Materiałów.

1. Przygotowanie folii hydrożelowych kwasu fusydowego

  1. Przygotować roztwory alginianu sodu (2,0% w/v) i aloesu (1,0% w/v), rozpuszczając je w wodzie destylowanej.
  2. Dodać 200 mg kwasu fusydowego do roztworu alginianu sodu i mieszać przez 1 godzinę.
  3. Dodać glicerol do roztworu alginianu w stężeniach 10%, 12% i 14% (w/w, w przeliczeniu na masę alginianu).
  4. Połącz roztwory alginianu i aloesu, aby uzyskać końcowe proporcje alginian/aloes (v/v) 100:0, 90:10, 80:20 i 75:25.
  5. Przelać 25 ml każdej mieszaniny na szklane szalki Petriego (100 mm x 20 mm) i pozostawić do wyschnięcia w temperaturze pokojowej (25 °C) i kontrolowanej wilgotności (50%) przez 2 dni.
  6. Zanurzyć wysuszone folie w wodnym roztworze chlorku wapnia (CaCl2) (5,0% w/v) na 5 minut, aby uzyskać warstwy hydrożelowe.
  7. Powstałe folie umyj wodą destylowaną i wysusz je w temperaturze pokojowej przed użyciem.

2. Określanie grubości folii

  1. Użyj mikrometru cyfrowego, aby zmierzyć grubość folii11.
  2. Wykonaj pomiary w pięciu odrębnych punktach na folii.
  3. Zapisz pomiary uzyskane z każdego punktu.
  4. Oblicz średnią grubość folii na podstawie wykonanych pomiarów.

3. Określanie wskaźnika pęcznienia

  1. Pokrój próbki filmu na kwadraty o wymiarach 2 cm x 2 cm za pomocą noża laboratoryjnego.
  2. Dokładnie zważyć każdą próbkę.
  3. Próbki zanurzyć w buforze PBS (pH 6,8) w temperaturze pokojowej przez 24 godziny.
  4. Nadmiar wody z powierzchni folii należy wchłonąć za pomocą bibuły filtracyjnej.
  5. Ponownie zważyć próbki.
  6. Waż folie w różnych odstępach czasu. Oblicz zdolność pęcznienia, korzystając z następującego równania:
    figure-protocol-1
    UWAGA: Wh oznacza uwodnioną masę próbki, a Wd odpowiada suchej masie próbki.

4. Test przepuszczalności pary wodnej lub okluzji

  1. Zakryj otwór szklanej zlewki zawierającej 50 ml wody bibułą filtracyjną11.
  2. Nałóż roztwór błonotwórczy na jeden z papierów i pozwól mu rozwinąć film.
  3. Przechowywać zlewkę w temperaturze pokojowej i wilgotności.
  4. Oceń przepuszczalność folii dla wody na podstawie spadku masy wody w zlewce.
  5. Aby określić ocenę przepuszczalności pary wodnej dla przygotowanej folii hydrożelowej, należy skorzystać z następującego wzoru:
    figure-protocol-2
    UWAGA: Współczynnik okluzyjności, F, mierzy przepuszczalność folii. Określa się ją poprzez obliczenie różnicy w masie wody między szklaną zlewką pokrytą bibułą filtracyjną bez folii a szklaną zlewką pokrytą bibułą filtracyjną pokrytą folią. Mniejsza wartość współczynnika okluzji wskazuje na większą przepuszczalność folii.

5. Spektroskopia w podczerwieni z transformacją Fouriera (FTIR)

  1. Umieścić próbkę hydrożelu na krysztale ATR spektroskopii FTIR.
  2. Ustaw zakres liczb falowych na 4000-400 cm−1.
  3. Ustaw szybkość skanowania na 60 skanów na próbkę.
  4. Ustaw rozdzielczość na 4 cm−1.
  5. Rejestruj tło powietrza przed każdym przebiegiem próbki.
  6. Przeprowadzić analizę dla każdej próbki hydrożelu indywidualnie.
  7. Przeanalizuj widma FTIR dla każdej próbki hydrożelu, aby potwierdzić grupy funkcyjne i zbadać interakcje między wszystkimi składnikami12.
  8. Powtórz analizę oddzielnie dla surowego aloesu, alginianu sodu, gliceryny i kwasu fusydowego.

6. Różnicowa kalorymetria skaningowa (DSC)

  1. Użyj dostępnego na rynku przyrządu do analizy termicznej, aby uzyskać profile termiczne.
  2. Stwórz próbki pomiarowe z wielu okrągłych kawałków wyciętych z folii polimerowej.
  3. Zbadaj zakres temperatur od 25-230 °C.
  4. Ustawić szybkość grzania/chłodzenia na 20 °C/min.
  5. Przeprowadź kalibrację temperatury i entalpii przy użyciu standardowego indu z kompatybilnym oprogramowaniem.

7. Test na uwolnienie narkotyków

  1. Przygotować roztwór 50 ml PBS (pH = 7,4) jako podłoże do rozpuszczania.
  2. Zanurzyć folie hydrożelowe w PBS w temperaturze 37 °C na 24 godziny, mieszając z prędkością 50 obr./min.
  3. W określonych odstępach czasu należy pobrać 2 ml próbek.
  4. Pobrane próbki rozcieńczyć i przefiltrować przez filtr strzykawkowy.
  5. Niezwłocznie uzupełnij równoważną objętość PBS.
  6. Ocenić stężenia uwolnionego kwasu fusydowego za pomocą spektrofotometru UV, mierząc absorpcję przy 285 nm.
  7. Oceń kinetykę uwalniania kwasu fusydowego za pomocą modeli zerowego rzędu, pierwszego rzędu, Higuchiego i Korsmeyera-Peppasa4.

Wyniki

Przygotowanie folii hydrożelowej z alginianu/aloesu
Do przygotowania preparatu filmu hydrożelowego użyto różnych proporcji alginianu sodu, aloesu i gliceryny. Końcowe przygotowanie i ocenę formulacji przeprowadzono tylko przy użyciu 10% gliceryny (w/w alginianu). Rysunek 1 pokazuje film hydrożelowy o różnych proporcjach aloesu. Wybór ten został dokonany, ponieważ inne proporcje gliceryny nie zapewniały niezbędnej przyczepności i elastyczności, co prowadziło do nieprawidłowo uformowanych warstw. Silna przyczepność i elastyczność folii wynikała z obecności alginianu sodu i gliceryny. Dodatek aloesu nie zmienił wyglądu, ale wpłynął na lepkość roztworów podczas przygotowania.

Grubość
Wyniki dotyczące grubości przedstawiono w tabeli 1. Próbka kontrolna A, która zawierała tylko alginian, miała grubość 0,11 mm. Wraz ze wzrostem udziału aloesu w próbkach B i C, grubość filmu zwiększyła się, mierząc odpowiednio 0,13 mm i 0,12 mm. Jednak próbka D, która miała najwyższy udział aloesu, miała najcieńszy film o grubości 0,09 mm. Na podstawie tych wyników wydaje się, że dodatek aloesu może mieć pewien wpływ na grubość filmu.

Wskaźnik pęcznienia
Ocena zdolności hydrożeli do wchłaniania różnych płynów jest kluczowym aspektem tych badań. Nacisk kładziony jest na zrozumienie zdolności polimerów do pęcznienia w różnych warunkach. Jak pokazano w Rysunek 2, wyniki indeksu pęcznienia w czasie pokazują wpływ różnych stężeń aloesu na zdolność absorpcji wody przez folie na bazie alginianu. Film z 0% aloesu (A) wykazywał najniższy wskaźnik pęcznienia po 24 godzinach (364,8%). Natomiast próbki o rosnącej zawartości aloesu wykazywały stopniowo wyższe wskaźniki pęcznienia, przy czym film 25:75 (D) osiągnął najwyższą wartość około 549%. Wyniki te wskazują, że hydrofilowe właściwości aloesu odgrywają znaczącą rolę w poprawie pęcznienia filmów. Rysunek 3 pokazuje film hydrożelowy przed i po pęcznieniu.

Test przepuszczalności pary wodnej lub okluzji
Przepuszczalność par wodnych folii oceniano, porównując ilość wody w zlewce z foliami i bez nich. Zgodnie z wynikami przedstawionymi w tabeli 2, próbka kontrolna bez aloesu nie wykazywała efektu okluzji, podczas gdy pozostałe próbki wykazywały wzrost czynnika okluzyjności po dodaniu aloesu. Próbka B miała współczynnik okluzyjności 13,2, podczas gdy próbki C i D miały najwyższy współczynnik okluzyjności wynoszący 20. Wskazuje to, że dodatek aloesu pomógł zmniejszyć przepuszczalność pary wodnej (WVP) filmów alginianowych.

Analiza statyczno-wytrzymałościowa za pomocą FTIR
Rysunek 4 pokazuje widma FTIR preparatów hydrożelowych zawierających kwas fusydowy, wraz z widmami surowców, w tym alginianu sodu, aloesu, gliceryny i kwasu fusydowego. Widma preparatu hydrożelowego wykazują szerokie pasmo absorpcyjne około 3200-3400 cm−1 i pasmo około 1636 cm−1, które odpowiadają rozciąganiu grup O-H przypisywanych alginianowi sodu, aloesowi i glicerynie, a także asymetrycznym drganiom rozciągającym grup COO alginianu, odpowiednio13. Dodatkowo pik absorpcji na poziomie około 1330-1340 cm−1 odzwierciedla drgania zginające grupy C-H, podczas gdy pik przy 1171 cm−1 jest związany z drganiami rozciągającymi C-O alginianu sodu.

Różnicowa kalorymetria skaningowa (DSC)
Różnicowa kalorymetria skaningowa (DSC) została wykorzystana do analizy zachowania termicznego alginianu sodu, aloesu, czystego kwasu fusydowego i warstwy hydrożelowej obciążonej lekiem. Termogram alginianu sodu wykazał pik endotermiczny w temperaturze około 132 °C (jak pokazano na Rysunek 5). Z drugiej strony, termogram Aloe Vera wykazywał wiele szczytów. Analiza DSC czystego kwasu fusydowego wykazała ostry i dobrze zdefiniowany pik endotermiczny w temperaturze 184,5 °C. W przypadku warstwy hydrożelowej obciążonej lekiem wykryto tylko szeroki pik w zakresie od 103 °C do 170 °C, bez żadnych pików topnienia składników lub leku.

Uwalnianie leków
Uwalnianie leku in vitro badano dla wszystkich próbek w ciągu 24 godzin przy użyciu roztworu PBS o pH 7,4. Próbki filmu wykazały stopniowe uwalnianie leku, prawdopodobnie ze względu na zwartą strukturę hydrożelu. Próbki zawierające aloes wykazywały od 89,7% do 93% uwalniania kwasu fusydowego w ciągu 12 godzin, podczas gdy film kontrolny bez aloesu uwalniał wszystkie leki po 12 godzinach, jak pokazano na Rysunek 6. Dla kwasu fusydowego oceniono różne modele kinetyczne uwalniania. Wyniki przedstawiono w tabeli 3. Wyniki uwalniania leku były najlepiej dopasowane do modelu uwalniania zerowego rzędu, który wykazywał najwyższe wartości R2.

figure-results-1
Rysunek 1: Fizyczny wygląd folii hydrożelowych wypełnionych kwasem fusydowym. Fotografie filmów hydrożelowych z alginianu i aloesu wypełnionych kwasem fusydowym w różnych proporcjach: (A) 100:0, (B) 90:10, (C) 80:20 i (D) 75:25, obserwowanych w 4-krotnym powiększeniu. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

figure-results-2
Rysunek 2: Wskaźnik pęcznienia filmów hydrożelowych. Procentowy wskaźnik pęcznienia filmów hydrożelowych z alginianu / aloesu obciążonych kwasem fusydowym w różnych proporcjach: (A) 100:0, (B) 90:10, (C) 80:20 i (D) 75:25. Słupki błędu reprezentują odchylenie standardowe (SD), n = 3. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

figure-results-3
Rysunek 3: Film hydrożelowy przed i po pęcznieniu. Porównanie filmu hydrożelowego (A) przed i (B) po pęcznieniu, ilustrujące zmiany w wyglądzie fizycznym spowodowane procesem pęcznienia. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

figure-results-4
Rysunek 4: Analiza widma FTIR. Widma FTIR różnych składników i preparatów: (A) kwas fusydowy, (B) alginian sodu, (C) aloes, (D) gliceryna, (E) preparat 100:0, (F) preparat 90:10, (G) preparat 80:20 i (H) preparat 75:25. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

figure-results-5
Rysunek 5: Termogram DSC preparatów hydrożelowych. Termogramy różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC) preparatu hydrożelowego, kwasu fusydowego, alginianu i aloesu, pokazujące właściwości termiczne i przemiany. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

figure-results-6
Rysunek 6: Skumulowane uwalnianie leku z folii hydrożelowych. Skumulowane uwalnianie leku z folii hydrożelowych alginianu / aloesu obciążonych kwasem fusydowym w różnych proporcjach: (A) 100:0, (B) 90:10, (C) 80:20 i (D) 75:25. Słupki błędów reprezentują odchylenie standardowe (SD), gdzie n = 3. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

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 preparatów hydrożelowych. Pomiary grubości różnych preparatów warstwy hydrożelowej alginianu/aloesu, przy n = 3.

PróbkiZmniejszenie 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: Zmniejszenie objętości wody i współczynnika okluzyjności. Dane dotyczące zmniejszenia objętości wody (ml) i współczynnika okluzyjności preparatów hydrożelowych z alginianu/aloesu, przy czym n = 3. *p≤ 0,005.

pkt. pkt. pkt. TGL pkt. TGL TGL pkt. TGL TGL
Zamówienie zeroweNajwyższy porządekKorsmeyer-PeppasHiguchi powiedział:
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 fusydowego. Współczynniki korelacji i kinetyka uwalniania kwasu fusydowego z preparatów hydrożelowych, demonstrując modele matematyczne użyte 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

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

hydro el z kwasem fuzydowymprzygotowanie b ony hydro elowejodlewanie z roztworugojenie ranmiejscowe dostarczanie lekutransdermalne dostarczanie lekuw a ciwo ci p cznieniaprzepuszczalno dla pary wodnejanaliza FTIR

Powiązane artykuły