Sviluppo e caratterizzazione di film di idrogel a base di alginato-aloe vera caricato con acido fusidico

Riepilogo

In questo studio è stata sviluppata una formulazione di film di idrogel caricato con acido fusidico con diversi rapporti di Aloe vera .

Abstract

Un nuovo film di idrogel caricato con acido fusidico è stato preparato mediante la tecnica di colata a solvente utilizzando alginato e aloe vera. I film di idrogel sono stati ottimizzati utilizzando diversi rapporti di alginato di sodio, aloe vera e glicerina. Le pellicole contenenti il 10% di glicerina (p/p di alginato) hanno mostrato l'aspetto migliore. L'incorporazione dell'Aloe vera ha influenzato lo spessore, il comportamento di gonfiore, la permeabilità al vapore acqueo e il profilo di rilascio del farmaco dei film di idrogel. Un contenuto più elevato di Aloe vera ha comportato film più spessi (fino a un certo rapporto), aumento del gonfiore, riduzione della permeabilità al vapore acqueo e un rilascio prolungato del farmaco fino al 93% nell'arco di 12 ore. L'analisi della spettroscopia infrarossa in trasformata di Fourier (FTIR) ha confermato la presenza di gruppi funzionali chiave e l'interazione tra i componenti dell'idrogel. Lo studio suggerisce che la combinazione di alginato di sodio, aloe vera e glicerina può migliorare le proprietà meccaniche e i profili di rilascio dei farmaci dei film di idrogel, rendendoli un'opzione promettente per una migliore somministrazione topica di farmaci e applicazioni di guarigione delle ferite.

Introduzione

L'acido fusidico è un potente antibiotico steroideo derivato dal Fusidium coccineum. È ampiamente usato per trattare le infezioni cutanee da stafilococco e l'impetigine. Questo farmaco ha un'elevata efficacia, anche contro ceppi resistenti agli antibiotici, e una bassa tossicità, il che lo rende un'opzione adatta per la gestione delle infezioni cutanee¹. A differenza di altri antibiotici topici, l'acido fusidico penetra in profondità nella pelle, potenziando i suoi effetti antimicrobici, soprattutto nelle aree in cui la barriera protettiva della pelle è danneggiata. La sua struttura consente caratteristiche di solubilità versatili, consentendo un'ampia distribuzione in tutti i tessuti corporei, che è ulteriormente migliorata nella sua forma fusidato di sodio per una migliore solubilità in acqua e velocità di penetrazione ^2,3. L'acido fusidico può essere somministrato in vari modi, tra cui per via orale, endovenosa e topica, adattandosi alle diverse esigenze di trattamento e rendendolo una scelta flessibile per varie infezioni⁴.

Gli idrogel, con il loro alto contenuto di acqua e biocompatibilità, sono emersi come vettori innovativi per gli antibiotici nel trattamento delle ferite, fornendo ritenzione di umidità, rilascio controllato di farmaci e migliori risultati per i pazienti. Sono realizzati con polimeri naturali o sintetici come l'alginato, che è favorito per la sua forte biocompatibilità, convenienza e proprietà di gelificazione che imitano le matrici extracellulari dei tessuti naturali⁵. Gli idrogel a base di alginato, in particolare, offrono un ambiente umido favorevole alla guarigione delle ferite, non aderiscono alla ferita e ne consentono una facile rimozione, rendendoli ideali per fornire sostanze bioattive e supportare la rigenerazione dei tessuti. Lo sviluppo di idrogel che incapsulano antibiotici rappresenta un progresso significativo nella cura delle ferite, garantendo una somministrazione mirata di farmaci ed effetti terapeutici sostenuti ^6,7.

L'alginato/idrogel di aloe vera caricato con acido fusidico proposto mira a superare le sfide di solubilità dell'acido fusidico e a migliorarne la penetrazione dermica. L'aloe vera, nota per le sue proprietà dermocompatibili, idratanti e antibatteriche, funge anche da potenziatore della penetrazione chimica, migliorando potenzialmente l'efficacia dell'acido fusidico nel trattamento delle infezioni della pelle ^8,9. Questa formulazione innovativa sfrutta gli effetti sinergici dell'aloe vera e dell'alginato idrogel per creare un ambiente di guarigione favorevole, ottimizzare la somministrazione dei farmaci e offrire una soluzione promettente per un trattamento avanzato delle infezioni della pelle, sfruttando al massimo la potente attività antimicrobica dell'acido fusidico con migliori risultati di somministrazione e guarigione¹⁰.

Protocollo

I dettagli dei reagenti e delle attrezzature utilizzate in questo studio sono elencati nella Tabella dei materiali.

1. Preparazione di film di idrogel di acido fusidico

1. Preparare soluzioni di alginato di sodio (2,0% p/v) e Aloe vera (1,0% p/v) sciogliendole in acqua distillata.
2. Aggiungere 200 mg di acido fusidico alla soluzione di alginato di sodio e mescolare per 1 ora.
3. Aggiungere glicerolo alla soluzione di alginato a concentrazioni del 10%, 12% e 14% (p/p, in base alla massa dell'alginato).
4. Combina le soluzioni di alginato e aloe vera per ottenere rapporti finali alginato/aloe vera (v/v) di 100:0, 90:10, 80:20 e 75:25.
5. Versare 25 mL di ogni miscela in piastre di Petri di vetro (100 mm x 20 mm) e lasciare asciugare a temperatura ambiente (25 °C) e umidità controllata (50%) per 2 giorni.
6. Immergere i film essiccati in una soluzione acquosa di cloruro di calcio (CaCl₂) (5,0% p/v) per 5 minuti per ottenere i film di idrogel.
7. Lavare le pellicole risultanti con acqua distillata e asciugarle a temperatura ambiente prima dell'uso.

2. Determinazione dello spessore del film

1. Utilizzare un micrometro digitale per misurare lo spessore del film¹¹.
2. Prendi le misure in cinque punti distinti del film.
3. Registrare le misurazioni ottenute da ciascun punto.
4. Calcola lo spessore medio del film in base alle misure effettuate.

3. Determinazione dell'indice di rigonfiamento

1. Tagliare i campioni di pellicola in quadrati di 2 cm x 2 cm utilizzando un coltello da laboratorio.
2. Pesa accuratamente ogni campione.
3. Immergere i campioni in tampone PBS (pH 6,8) a temperatura ambiente per 24 ore.
4. Assorbire l'acqua in eccesso sulla superficie del film utilizzando carta da filtro.
5. Pesare nuovamente i campioni.
6. Pesare le pellicole a intervalli di tempo diversi. Calcola la capacità di rigonfiamento utilizzando la seguente equazione:
   
   NOTA: Wh rappresenta il peso idrato del campione e Wd corrisponde al peso secco del campione.

4. Test di permeabilità al vapore acqueo o di occlusione

1. Coprire l'apertura di un becher di vetro contenente 50 ml di acqua con carta da filtro¹¹.
2. Applicare una soluzione filmogena su una delle carte e lasciarla sviluppare una pellicola.
3. Conservare il becher a temperatura e umidità ambiente.
4. Valutare la permeabilità del film all'acqua in base alla diminuzione del peso dell'acqua all'interno del becher.
5. Per determinare la valutazione della permeabilità al vapore acqueo per il film di idrogel preparato, utilizzare la seguente formula:
   
   NOTA: Il fattore di occlusività, F, misura la permeabilità di un film. Viene determinato calcolando la differenza di peso dell'acqua tra un bicchiere di vetro ricoperto di carta da filtro senza pellicola e un bicchiere di vetro ricoperto di carta da filtro rivestita con la pellicola. Un valore del fattore di occlusività più piccolo indica una maggiore permeabilità del film.

5. Spettroscopia infrarossa a trasformata di Fourier (FTIR)

1. Posizionare il campione di idrogel sul cristallo ATR della macchina per spettroscopia FTIR.
2. Impostare l'intervallo del numero d'onda su 4000-400 cm⁻¹.
3. Impostare la velocità di scansione su 60 scansioni per campione.
4. Impostare la risoluzione su 4 cm⁻¹.
5. Registra uno sfondo aereo prima di ogni campionamento.
6. Eseguire l'analisi per ogni campione di idrogel individualmente.
7. Analizzare gli spettri FTIR per ciascun campione di idrogel per confermare i gruppi funzionali ed esaminare le interazioni tra tutti i componenti¹².
8. Ripetere l'analisi separatamente per l'aloe vera grezza, l'alginato di sodio, la glicerina e l'acido fusidico.

6. Calorimetria differenziale a scansione (DSC)

1. Utilizzare uno strumento di analisi termica disponibile in commercio per acquisire profili termici.
2. Crea i campioni di misurazione da più pezzi circolari tagliati dal film polimerico.
3. Esaminare l'intervallo di temperatura da 25 a 230 °C.
4. Impostare la velocità di riscaldamento/raffreddamento a 20 °C/min.
5. Eseguire la calibrazione della temperatura e dell'entalpia utilizzando indio standard con software compatibile.

7. Test di rilascio del farmaco

1. Preparare una soluzione di 50 mL di PBS (pH = 7,4) come mezzo di dissoluzione.
2. Immergere i film di idrogel in PBS a 37 °C per 24 ore mescolando a una velocità di 50 giri/min.
3. A intervalli predeterminati, raccogliere 2 mL di campioni.
4. Diluire e filtrare i campioni raccolti attraverso un filtro a siringa.
5. Rifornire prontamente un volume equivalente di PBS.
6. Valutare le concentrazioni di acido fusidico rilasciato utilizzando uno spettrofotometro UV, misurando l'assorbimento a 285 nm.
7. Valutare la cinetica di rilascio dell'acido fusidico utilizzando i modelli di ordine zero, di primo ordine, di Higuchi e Korsmeyer-Peppas⁴.

Risultati

Preparazione del film di idrogel di alginato/aloe vera
Diversi rapporti di alginato di sodio, aloe vera e glicerina sono stati utilizzati per preparare la formulazione del film di idrogel. La preparazione finale e la valutazione delle formulazioni sono state effettuate solo con il 10% di glicerina (p/p di alginato). La Figura 1 mostra il film di idrogel con diversi rapporti di Aloe vera . Questa selezione è sta...

Discussione

L'acido fusidico è stato incorporato in film di alginato idrogel con vari rapporti di aloe vera e glicerina. La presenza di Aloe vera non ha influito sull'aspetto, ma durante la preparazione è stata osservata una diminuzione della viscosità nelle soluzioni contenenti Aloe vera . I risultati dei test di spessore suggeriscono che l'inclusione di Aloe vera può avere un certo impatto sullo spessore del film in una certa misura, ma non è considerata si...

Materiali

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