مواد پیشرفته و پوشش های نوین

مواد پیشرفته و پوشش های نوین

میکروکپسولهای هیدروژلی ژلاتین/سدیم کربوکسی متیل سلولز جهت رهایش حداکثری داروی لیدوکائین هیدروکلراید

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران جنوب، تهران، ایران
2 استاد، دانشکده تحصیلات تکمیلی فنی و مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران جنوب، تهران، ایران
3 استاد، پژوهشکده فرآیند پلیمرها، پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران، تهران، ایران
4 دانشیار، دانشگاه آزاد علوم پزشکی تهران، تهران، ایران
5 دانشیار، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران جنوب، تهران، ایران
amnc.2022.10.40.1
چکیده
اخیراً سامانه های دارورسان هیدروژلی بر پایه پلیمرهای طبیعی بسیار مورد توجه قرار گرفته و در این راستا از پلیمرهای گوناگونی به صورت تکی یا ترکیبی استفاده گردیده تا به خصوصیات مطلوب تری دست یابند. در این تحقیق ابتدا داروی لیدوکائین هیدروکلراید با غلظت های مختلف به همراه درصدهای متفاوت از ژلاتین/ سدیم کربوکسی متیل سلولز در محیطی آبی حل شده و سپس در محیطی پارافینی دیسپرس گردیدند و بدین وسیله میکروکپسولها شکل گرفتند و در نهایت با گلوتارآلدهید شبکه ای و جمع آوری شدند. تصاویر میکروسکوپهای نوری و الکترونی (روبشی SEM) تشکیل میکروکپسولهایی کروی با ناهمواری سطحی محدود را نشان دادند. تشکیل شبکه در هیدروژل و عدم برهمکنش بین دارو و پلیمرها با طیف سنجی مادون قرمز (FTIR) و تفرق اشعه ایکس (XRD) بررسی و تأیید شد. مطالعه اثرگذاری پارامترهای مستقل شامل مقادیر گلوتارآلدهید، دارو و سدیم کربوکسی متیل سلولز و تعامل آنها بر پارامترهای وابسته شامل درصد تورم، بازده داروی بارگذاری شده و میانگین اندازه ذرات با روش آماری سطح پاسخ (RSM) بر اساس طرح مرکب مرکزی (CCD) و سه تکرار برای نقطه مرکزی انجام گردید. نتایج آماری نشان داد که اثرات خطی پارامترهای مستقل، بیشترین اثر را بر پارامترهای وابسته دارد. براساس تحلیل آماری انجام گرفته مقادیر غلظت بهینه برای گلوتارآلدهید 5%، سدیم‌کربوکسی‌متیل‌سلولز 10% و دارو 40% حداکثر آزادسازی راندمان داروی بارگذاری شده (%6/63) را ایجاد می نمایند. در مجموع نتایج نشان دادند که میکروکپسول‌های هیدروژلی ژلاتین/کربوکسی‌متیل‌سلولز پتانسیل استفاده به عنوان حامل های دارورسانی را دارند.
کلیدواژه‌ها

[1]      ن. کوپایی، م. طاقه دلشاد، ا. قاسمی امینه، مروری بر هیدروژل­ها، خواص و کاربرد آن­ها در پزشکی، نشریه علمی پژوهشی مواد پیشرفته و پوشش­های نوین-29 (1398)2128-2116
[2]      Jagur-Grodzinski J., “Polymeric gels and hydrogels for biomedical and pharmaceutical applications” , Polym. Adv. Technol., 21, 1, 27–47, 2010.
[3]      Gonzalez J. S., Mijangos C., Hernandez R., “Polysaccharide coating of gelatin gels for controlled BSA release” , Polymers (Basel)., 11, 4, 2019.
[4]      Dash R., Foston M., Ragauskas A. J., “Improving the mechanical and thermal properties of gelatin hydrogels cross-linked by cellulose nanowhiskers” , Carbohydr. Polym., Elsevier Ltd., 91, 2, 638–645, 2013.
[5]      س. دن، م. کلانتری، سنتز نانوکامپوزیت هیدروژ‌لی بر پایه کوپلیمر پیوندی کیتوسان/ایتاکونیک اسید و نانوذرات فلزی، نشریه علمی پژوهشی مواد پیشرفته و پوشش­های نوین-38 (1400) 2779-2772
[6]      TATARU G., “Microparticles of Hydrogel Type Based on Carboxymethylcellulose and Gelatin” , 56, 4, 399–410, 2011.
[7]      Kashyap N., Kumar N., Kumar M. N. V. R., “Hydrogels for pharmaceutical and biomedical applications.” , Crit. Rev. Ther. Drug Carrier Syst., 22, 2, 107–149, 2005.
[8]      Dragan E. S., Perju M. M., Dinu M. V., “Preparation and characterization of IPN composite hydrogels based on polyacrylamide and chitosan and their interaction with ionic dyes” , Carbohydr. Polym., Elsevier Ltd., 88, 1, 270–281, 2012.
[9]      Peppas N. A., Bures P., Leobandung W., Ichikawa H., “Hydrogels in pharmaceutical formulations” , Eur. J. Pharm. Biopharm., 50, 1, 27–46, 2000.
[10]    Young S., Wong M., Tabata Y., Mikos A. G., “Gelatin as a delivery vehicle for the controlled release of bioactive molecules” , J. Control. Release, 109, 1–3, 256–274, 2005.
[11]    Thakur V. K., Thakur M. K., “Recent advances in green hydrogels from lignin: A review” , Int. J. Biol. Macromol., Elsevier B.V., 72, 834–847, 2015.
[12]    Thakur S., Sharma B., Verma A., Chaudhary J., Tamulevicius S., Thakur V. K., “Recent progress in sodium alginate based sustainable hydrogels for environmental applications” , J. Clean. Prod., Elsevier B.V., 198, 143–159, 2018.
[13]    Khan S., Anwar N., “Gelatin/carboxymethyl cellulose based stimuli-responsive hydrogels for controlled delivery of 5-fluorouracil, development, in vitro characterization, in vivo safety and bioavailability evaluation” , Carbohydr. Polym., Elsevier Ltd, 257, December 2020, 117617, 2021.
[14]    Xing Q., Yates K., Vogt C., Qian Z., Frost M. C., Zhao F., “Increasing mechanical strength of gelatin hydrogels by divalent metal ion removal” , Sci. Rep., 4, 1–10, 2014.
[15]    Liang H. C., Chang W. H., Liang H. F., Lee M. H., Sung H. W., “Crosslinking structures of gelatin hydrogels crosslinked with genipin or a water-soluble carbodiimide” , J. Appl. Polym. Sci., 91, 6, 4017–4026, 2004.
[16]    R. Schrieber H. G., “Gelatine Handbook” , Wiley, Germany, 2007.
[17]    J-p D., B D., a V. D. V., a V. D. B., B B., E S., “In vitro release characteristics of bioactive molecules from dextran dialdehyde cross-linked gelatin hydrogel films. Proc 8th Int Symp on” , Recent Adv. Drug Deliv. Syst. Salt Lake City, USA, 24-27 Febr., 19, 169–70, 1997.
[18]    Dawlee S., Sugandhi A., Balakrishnan B., Labarre D., Jayakrishnan A., “Oxidized chondroitin sulfate-cross-linked gelatin matrixes: A new class of hydrogels” , Biomacromolecules, 6, 4, 2040–2048, 2005.
[19]    Devi N., Maji T. K., “Preparation and evaluation of gelatin/sodium carboxymethyl cellulose polyelectrolyte complex microparticles for controlled delivery of isoniazid” , AAPS PharmSciTech, 10, 4, 1412–1419, 2009.
[20]    Kuijpers A. J., Engbers G. H. M., Feijen J., De Smedt S. C., Meyvis T. K. L., Demeester J. et al., “Characterization of the network structure of carbodiimide cross-linked gelatin gels” , Macromolecules, 32, 10, 3325–3333, 1999.
[21]    De Carvalho R. A., Grosso C. R. F., “Characterization of gelatin based films modified with transglutaminase, glyoxal and formaldehyde” , Food Hydrocoll., 18, 5, 717–726, 2004.
[22]    Eyley S., Thielemans W., “Surface modification of cellulose nanocrystals” , Nanoscale, 6, 14, 7764–7779, 2014.
[23]    Wang W., Wang Q., Wang A., “PH-responsive carboxymethylcellulose-g-poly(sodium acrylate)/ polyvinylpyrrolidone semi-IPN hydrogels with enhanced responsive and swelling properties” , Macromol. Res., 19, 1, 57–65, 2011.
[24]    Yang Z., Peng H., Wang W., Liu T., “Crystallization behavior of poly(ε-caprolactone)/layered double hydroxide nanocomposites” , J. Appl. Polym. Sci., 116, 5, 2658–2667, 2010.
[25]    Pourjavadi A., Barzegar S., Mahdavinia G. R., “MBA-crosslinked Na-Alg/CMC as a smart full-polysaccharide superabsorbent hydrogels” , Carbohydr. Polym., 66, 3, 386–395, 2006.
[26]    Rokhade A. P., Agnihotri S. A., Patil S. A., Mallikarjuna N. N., Kulkarni P. V., Aminabhavi T. M., “Semi-interpenetrating polymer network microspheres of gelatin and sodium carboxymethyl cellulose for controlled release of ketorolac tromethamine” , Carbohydr. Polym., 65, 3, 243–252, 2006.
[27]    Tabata Y., Ikada Y., “Synthesis of Gelatin Microspheres Containing Interferon” , Pharm. Res. An Off. J. Am. Assoc. Pharm. Sci., 6, 5, 422–427, 1989.
[28]    Buhus G., Peptu C., Popa M., Desbrières J., “Controlled release of water soluble antibiotics by carboxymethylcellulose- And gelatin-based hydrogels crosslinked with epichlorohydrin” , Cellul. Chem. Technol., 43, 4–6, 141–151, 2009.
[29]    Nayak A., Das D. B., Vladisavljevi G. T., “Microneedle-Assisted Permeation of Lidocaine Carboxymethylcellulose with Gelatine Co-polymer Hydrogel” , 12, 2013.
[30]    Bhala N., Emberson J., Merhi A., Abramson S., Arber N., Baron J. A. et al., “Vascular and upper gastrointestinal effects of non-steroidal anti-inflammatory drugs: meta-analyses of individual participant data from randomised trials.” , Elsevier, 2013.
[31]    Lee W. M., “Acetaminophen (APAP) hepatotoxicity—isn’t it time for APAP to go away?” , J. Hepatol., Elsevier, 67, 6, 1324–1331, 2017.
[32]    Kumar L., Barker C., Emmanuel A., “Opioid-induced constipation: pathophysiology, clinical consequences, and management” , Gastroenterol. Res. Pract., Hindawi, 2014, 2014.
[33]    Bawor M., Dennis B. B., Samaan M. C., Plater C., Worster A., Varenbut M. et al., “Methadone induces testosterone suppression in patients with opioid addiction” , Sci. Rep., Nature Publishing Group, 4, 1, 1–7, 2014.
[34]    Brennan M. J., “The effect of opioid therapy on endocrine function” , Am. J. Med., Elsevier, 126, 3, S12–S18, 2013.
[35]    Basbaum A. I., Bautista D. M., Scherrer G., Julius D., “Cellular and molecular mechanisms of pain” , Cell, Elsevier, 139, 2, 267–284, 2009.
[36]    Osterweis M., Kleinman A., Mechanic D., “Pain and disability: Clinical, behavioral, and public policy perspectives” , National Academies Press (US), 1987.
[37]    Sheets M. F., Hanck D. A., “Molecular action of lidocaine on the voltage sensors of sodium channels” , J. Gen. Physiol., Rockefeller University Press, 121, 2, 163–175, 2003.
[38]    ADRIANI J., DALILI H., “Penetration of local anesthetics through epithelial barriers” , Anesth. Analg., LWW, 50, 5, 834–841, 1971.
[39]    Hallen B., Olsson G. L., Uppfeldt A., “Pain‐free venepuncture: Effect of timing of application of local anaesthetic cream” , Anaesthesia, Wiley Online Library, 39, 10, 969–972, 1984.
[40]    Padula C., Nicoli S., Aversa V., Colombo P., Falson F., Pirot F. et al., “Bioadhesive film for dermal and transdermal drug delivery” , Eur. J. Dermatology, 17, 4, 309–312, 2007.
[41]    Padula C., Nicoli S., Colombo P., Santi P., “Single-layer transdermal film containing lidocaine: Modulation of drug release” , Eur. J. Pharm. Biopharm., 66, 3, 422–428, 2007.
[42]    Favatela F., Horst M. F., Bracone M., Gonzalez J., Alvarez V., Lassalle V., “Gelatin/Cellulose nanowhiskers hydrogels intended for the administration of drugs in dental treatments: Study of lidocaine as model case” , J. Drug Deliv. Sci. Technol., Elsevier B.V., 61, 101886, 2021.
[43]    آ. ادهمی جمالی، ج. کریمی ثابت، ج.توفیقی داریان، ح. کاظم زاده، انتقال تسهیل شده یون کلسیم با استفاده از غشای مایع پایه پلیمری سلولز استات: سنتز و بهینه­سازی با استفاده از روش پاسخ سطح، نشریه علمی پژوهشی مواد پیشرفته و پوشش­های نوین-24 (1397) 1732-1727
[44]    Bezerra M. A., Santelli R. E., Oliveira E. P., Villar L. S., Escaleira L. A., “Response surface methodology (RSM) as a tool for optimization in analytical chemistry” , Talanta, 76, 5, 965–977, 2008.
[45]    Rasool A., Ata S., Islam A., “Stimuli responsive biopolymer (chitosan) based blend hydrogels for wound healing application” , Carbohydr. Polym., Elsevier Ltd., 203, 423–429, 2019.