פיתוח ואפיון של סרט הידרוג'ל מבוסס אלגינט-אלוורה עמוס חומצה פוסידית

Summary

פורמולה של סרט הידרוג'ל עמוס חומצה פוסידית פותחה עם יחסי אלוורה שונים ואופיינה במחקר זה.

Abstract

סרט הידרוג'ל חדש עמוס חומצה פוסידית הוכן בטכניקת יציקת הממס באמצעות אלגינט ואלוורה. סרטי ההידרוג'ל עברו אופטימיזציה באמצעות יחסים שונים של נתרן אלגינט, אלוורה וגליצרין. הסרטים המכילים 10% גליצרין (w/w של אלגינט) הציגו את המראה הטוב ביותר. שילוב אלוורה השפיע על העובי, התנהגות הנפיחות, חדירות אדי המים ופרופיל שחרור התרופות של סרטי ההידרוג'ל. תכולת אלוורה גבוהה יותר הביאה ליריעות עבות יותר (עד יחס מסוים), נפיחות מוגברת, חדירות אדי מים מופחתת ושחרור ממושך של תרופות של עד 93% במשך 12 שעות. ניתוח ספקטרוסקופיה אינפרא אדום של טרנספורמציה פורייה (FTIR) אישר את נוכחותן של קבוצות פונקציונליות מרכזיות ואת האינטראקציה בין רכיבי ההידרוג'ל. המחקר מצביע על כך שהשילוב של נתרן אלגינט, אלוורה וגליצרין יכול לשפר את התכונות המכניות ופרופילי שחרור התרופות של סרטי הידרוג'ל, מה שהופך אותם לאופציה מבטיחה לאספקת תרופות מקומיות משופרות ויישומי ריפוי פצעים.

Introduction

חומצה פוסידית היא אנטיביוטיקה סטרואידית עוצמתית המופקת מ-Fusidium coccineum. הוא נמצא בשימוש נרחב לטיפול בזיהומי עור סטפילוקוקליים ואימפטיגו. לתרופה זו יעילות גבוהה, אפילו נגד זנים עמידים לאנטיביוטיקה, ורעילות נמוכה, מה שהופך אותה לאופציה מתאימה לניהול זיהומי עור¹. בניגוד לאנטיביוטיקה מקומית אחרת, חומצה פוסידית חודרת עמוק לתוך העור ומגבירה את ההשפעות האנטי-בקטריאליות שלה, במיוחד באזורים שבהם מחסום ההגנה של העור נפגע. המבנה שלו מאפשר מאפייני מסיסות מגוונים, המאפשרים פיזור נרחב בכל רקמות הגוף, אשר משופר עוד יותר בצורת הנתרן פוסידאט שלו למסיסות טובה יותר במים ושיעורי חדירה טובים יותר ^2,3. ניתן לתת חומצה פוסידית בדרכים שונות, כולל דרך הפה, דרך הווריד ובאופן מקומי, תוך התאמה לצרכי טיפול שונים והפיכתה לבחירה גמישה לזיהומים שונים⁴.

הידרוג'לים, עם תכולת המים הגבוהה והתאימות הביולוגית שלהם, התגלו כנשאים חדשניים לאנטיביוטיקה בטיפול בפצעים, מספקים שימור לחות, שחרור תרופות מבוקר ותוצאות משופרות למטופלים. הם עשויים מפולימרים טבעיים או סינתטיים כמו אלגינט, המועדף בשל התאימות הביולוגית החזקה שלו, במחיר סביר ותכונות הג'לציה המחקות מטריצות חוץ-תאיות של רקמות טבעיות⁵. הידרוג'לים על בסיס אלגינט, במיוחד, מציעים סביבה לחה התורמת לריפוי פצעים, אינם נדבקים לפצע ומאפשרים הסרה קלה, מה שהופך אותם לאידיאליים לאספקת חומרים ביו-אקטיביים ותמיכה בהתחדשות רקמות. הפיתוח של הידרוג'לים המכילים אנטיביוטיקה מייצג התקדמות משמעותית בטיפול בפצעים, ומבטיח מתן תרופות ממוקד והשפעות טיפוליות מתמשכות ^6,7.

הידרוג'ל האלגינט/אלוורה המוצע בחומצה פוסידית נועד להתגבר על אתגרי המסיסות של חומצה פוסידית ולשפר את החדירה העורית שלה. אלוורה, הידועה בתכונותיה הידידותיות לעור, הלחות והאנטיבקטריאליות, משמשת גם כמשפר חדירה כימית, מה שעשוי לשפר את יעילותה של חומצה פוסידית בטיפול בזיהומי עור ^8,9. נוסחה חדשנית זו ממנפת את ההשפעות הסינרגטיות של אלוורה ואלגינט הידרוג'ל כדי ליצור סביבת ריפוי תומכת, לייעל את אספקת התרופות ולהציע פתרון מבטיח לטיפול משופר בזיהומי עור, תוך הפקת המרב מהפעילות האנטי-מיקרוביאלית העוצמתית של חומצה פוסידית עם תוצאות אספקה וריפוי משופרות¹⁰.

Protocol

פרטי הריאגנטים והציוד המשמשים במחקר זה מפורטים בטבלת החומרים.

1. הכנת סרטי הידרוג'ל חומצה פוסידית

1. הכינו תמיסות של נתרן אלגינט (2.0% w/v) ואלוורה (1.0% w/v) על ידי המסתם במים מזוקקים.
2. מוסיפים 200 מ"ג חומצה פוסידית לתמיסת הנתרן אלגינט ומערבבים במשך שעה.
3. הוסיפו גליצרול לתמיסת האלגינט בריכוזים של 10%, 12% ו-14% (w/w, בהתבסס על מסת האלגינט).
4. שלבו את תמיסות האלגינט והאלוורה כדי להשיג יחסי אלגינט/אלוורה סופיים (v/v) של 100:0, 90:10, 80:20 ו-75:25.
5. יוצקים 25 מ"ל מכל תערובת לצלחות פטרי זכוכית (100 מ"מ על 20 מ"מ) ומניחים לייבוש בטמפרטורת החדר (25 מעלות צלזיוס) ולחות מבוקרת (50%) למשך יומיים.
6. טבלו את הסרטים המיובשים בתמיסה מימית של סידן כלורי (CaCl₂) (5.0% w/v) למשך 5 דקות כדי להשיג את סרטי ההידרוג'ל.
7. שוטפים את הסרטים המתקבלים במים מזוקקים ומייבשים אותם בטמפרטורת החדר לפני השימוש.

2. קביעת עובי הסרט

1. השתמש במיקרומטר דיגיטלי כדי למדוד את עובי הסרט¹¹.
2. בצעו מדידות בחמש נקודות נפרדות לאורך הסרט.
3. רשום את המדידות המתקבלות מכל נקודה.
4. חשב את עובי הסרט הממוצע על סמך המדידות שבוצעו.

3. קביעת מדד הנפיחות

1. חותכים את דגימות הסרט לריבועים בגודל 2 ס"מ על 2 ס"מ בעזרת סכין מעבדה.
2. שקלו כל דגימה במדויק.
3. משרים את הדגימות במאגר PBS (pH 6.8) בטמפרטורת החדר למשך 24 שעות.
4. ספוג עודפי מים על משטח הסרט באמצעות נייר פילטר.
5. שקלו שוב את הדגימות.
6. שקלו את הסרטים במרווחי זמן שונים. חשב את קיבולת הנפיחות באמצעות המשוואה הבאה:
   
   הערה: Wh מייצג את המשקל המיובש של הדגימה, ו-Wd מתאים למשקל היבש של הדגימה.

4. בדיקת חדירות אדי מים או חסימה

1. מכסים את פתח זכוכית המכילה 50 מ"ל מים בנייר סינון¹¹.
2. החל תמיסה ליצירת סרט על אחד הניירות ואפשר לו לפתח סרט.
3. אחסן את הכוס בטמפרטורת החדר ולחות.
4. העריכו את חדירות הסרט למים על סמך הירידה במשקל המים בתוך הכוס.
5. כדי לקבוע את הערכת חדירות אדי המים לסרט ההידרוג'ל המוכן, השתמש בנוסחה הבאה:
   
   הערה: מקדם החסימה, F, מודד את החדירות של סרט. זה נקבע על ידי חישוב ההבדל במשקל המים בין זכוכית מכוסה בנייר פילטר ללא סרט לבין זכוכית מכוסה בנייר פילטר המצופה בסרט. ערך מקדם חסימה קטן יותר מצביע על חדירות סרט גדולה יותר.

5. ספקטרוסקופיה אינפרא אדום טרנספורמציה פורייה (FTIR)

1. הנח את דגימת ההידרוג'ל על גביש ה-ATR של מכונת הספקטרוסקופיה FTIR.
2. הגדר את טווח מספרי הגל ל-4000-400 ס"^מ-1.
3. הגדר את קצב הסריקה ל-60 סריקות לכל דגימה.
4. הגדר את הרזולוציה ^{ל-4 ס"מ-1}.
5. הקלט רקע אוויר לפני כל הפעלת דגימה.
6. הפעל את הניתוח עבור כל דגימת הידרוג'ל בנפרד.
7. נתח את ספקטרום ה-FTIR עבור כל דגימת הידרוג'ל כדי לאשר קבוצות פונקציונליות ולבחון אינטראקציות בין כל הרכיבים¹².
8. חזור על הניתוח עבור אלוורה גולמית, נתרן אלגינט, גליצרין וחומצה פוסידית בנפרד.

6. קלורימטריית סריקה דיפרנציאלית (DSC)

1. השתמש במכשיר ניתוח תרמי זמין מסחרית כדי לרכוש פרופילים תרמיים.
2. צור את דגימות המדידה ממספר חתיכות עגולות שנחתכו מסרט הפולימר.
3. בדוק את טווח הטמפרטורות בין 25-230 מעלות צלזיוס.
4. הגדר את קצב החימום/קירור על 20 מעלות צלזיוס לדקה.
5. בצע כיול טמפרטורה ואנתלפיה באמצעות אינדיום סטנדרטי עם תוכנה תואמת.

7. מבחן שחרור סמים

1. הכן תמיסה של 50 מ"ל PBS (pH = 7.4) כמדיום הפירוק.
2. טבלו את סרטי ההידרוג'ל ב-PBS ב-37 מעלות צלזיוס למשך 24 שעות תוך ערבוב בקצב של 50 סל"ד.
3. במרווחי זמן קבועים מראש, אספו 2 מ"ל מהדגימות.
4. מדללים ומסננים את הדגימות שנאספו דרך פילטר מזרק.
5. חדש מיד נפח שווה ערך של PBS.
6. להעריך את ריכוזי החומצה הפוסידית המשתחררת באמצעות ספקטרופוטומטר UV, המודד ספיגה ב-285 ננומטר.
7. הערך את קינטיקה השחרור של חומצה פוסידית באמצעות מודלים מסדר אפס, מסדר ראשון, היגוצ'י וקורסמאייר-פפאס⁴.

תוצאות

הכנת סרט הידרוג'ל אלגינט/אלוורה
יחסים שונים של נתרן אלגינט, אלוורה וגליצרין שימשו להכנת הפורמולה של סרט הידרוג'ל. ההכנה וההערכה הסופית של התכשירים בוצעו רק עם 10% גליצרין (w/w של אלגינט). איור 1 מציג את סרט ההידרוג'ל עם יחסי אלוורה שונ...

Discussion

חומצה פוסידית שולבה בסרטי הידרוג'ל אלגינט עם יחסים שונים של אלוורה וגליצרין. נוכחותו של אלוורה לא השפיעה על המראה, אך נצפתה ירידה בצמיגות בתמיסות המכילות אלוורה במהלך ההכנה. הממצאים מבדיקות עובי מצביעים על כך שלהכללת אלוורה עשויה להיות השפעה מסוימת ע...

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Aloe vera	Local supplier, Kuala Lumpur, Malaysia		It was raw aloe vera bark and prepared the materials in our lab
Calcium Chloride	R&M Chemicals
Differential Scanning Calorimetry	Netzsch-Gruppe	DSC 300 Caliris
FTIR spectroscopy	Perkin Elmer	107914
Fusidic Acid	Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA	PHR2810	certified reference material, pharmaceutical secondary standard
Glycerin	Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA	PHR1020	United States Pharmacopeia (USP) Reference Standard
Micrometer Screw Gauge	Blomker Industries, Malaysia
NETZSCH proteus software	Netzsch-Gruppe	DSC 300 Caliris
Phosphate Buffer Saline	Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA	P4417	Tablets
Sodium alginate	Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA	W201502
thermal analysis instrument	NETZSCH	DSC Caliris
UV-SPECTROPHOTOMETER / UV LINE-9400	SECOMAM	/ 8512047