Desenvolvimento e caracterização de filme de hidrogel à base de alginato-aloe vera carregado com ácido fusídico

Resumo

Uma formulação de filme de hidrogel carregado com ácido fusídico foi desenvolvida com diferentes proporções de Aloe vera e caracterizada neste estudo.

Resumo

Um novo filme de hidrogel carregado com ácido fusídico foi preparado por meio da técnica de fundição por solvente usando alginato e Aloe vera. Os filmes de hidrogel foram otimizados usando diferentes proporções de alginato de sódio, Aloe vera e glicerina. Os filmes contendo 10% de glicerina (p/p de alginato) apresentaram a melhor aparência. A incorporação de Aloe vera influenciou a espessura, o comportamento de inchamento, a permeabilidade ao vapor de água e o perfil de liberação de drogas dos filmes de hidrogel. O maior teor de Aloe vera resultou em filmes mais espessos (até uma certa proporção), aumento do inchaço, redução da permeabilidade ao vapor de água e uma liberação prolongada do medicamento de até 93% em 12 h. A análise de espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) confirmou a presença de grupos funcionais chave e a interação entre os componentes do hidrogel. O estudo sugere que a combinação de alginato de sódio, aloe vera e glicerina pode melhorar as propriedades mecânicas e os perfis de liberação de medicamentos dos filmes de hidrogel, tornando-os uma opção promissora para aplicações aprimoradas de administração tópica de medicamentos e cicatrização de feridas.

Introdução

O ácido fusídico é um potente antibiótico esteróide derivado do Fusidium coccineum. É amplamente utilizado para tratar infecções de pele estafilocócicas e impetigo. Esse medicamento tem alta eficácia, mesmo contra cepas resistentes a antibióticos, e baixa toxicidade, tornando-o uma opção adequada para o tratamento de infecções cutâneas¹. Ao contrário de outros antibióticos tópicos, o ácido fusídico penetra profundamente na pele, aumentando seus efeitos antimicrobianos, especialmente em áreas onde a barreira protetora da pele está danificada. Sua estrutura permite características versáteis de solubilidade, permitindo ampla distribuição por todos os tecidos do corpo, que é ainda mais aprimorada em sua forma de fusidato de sódio para melhor solubilidade em água e taxas de penetração ^2,3. O ácido fusídico pode ser administrado de várias maneiras, incluindo por via oral, intravenosa e tópica, adaptando-se a diferentes necessidades de tratamento e tornando-o uma escolha flexível para várias infecções⁴.

Os hidrogéis, com seu alto teor de água e biocompatibilidade, surgiram como transportadores inovadores de antibióticos no tratamento de feridas, proporcionando retenção de umidade, liberação controlada de medicamentos e melhores resultados para os pacientes. Eles são feitos de polímeros naturais ou sintéticos como o alginato, que é favorecido por sua forte biocompatibilidade, acessibilidade e propriedades de gelificação que imitam as matrizes extracelulares de tecidos naturais⁵. Os hidrogéis à base de alginato, em particular, oferecem um ambiente úmido propício à cicatrização de feridas, não aderem à ferida e permitem fácil remoção, tornando-os ideais para fornecer substâncias bioativas e apoiar a regeneração dos tecidos. O desenvolvimento de hidrogéis encapsulando antibióticos representa um avanço significativo no tratamento de feridas, garantindo a entrega direcionada de medicamentos e efeitos terapêuticos sustentados ^6,7.

O hidrogel de alginato/aloe vera carregado com ácido fusídico proposto visa superar os desafios de solubilidade do ácido fusídico e aumentar sua penetração dérmica. O aloe vera, conhecido por suas propriedades hidratantes, antibacterianas e amigas da pele, também serve como um intensificador de penetração química, melhorando potencialmente a eficácia do ácido fusídico no tratamento de infecções de pele ^8,9. Esta formulação inovadora aproveita os efeitos sinérgicos do aloe vera e do hidrogel de alginato para criar um ambiente de cura propício, otimizar a administração de medicamentos e oferecer uma solução promissora para o tratamento aprimorado de infecções de pele, aproveitando ao máximo a potente atividade antimicrobiana do ácido fusídico com melhores resultados de entrega e cicatrização¹⁰.

Protocolo

Os detalhes dos reagentes e equipamentos usados neste estudo estão listados na Tabela de Materiais.

1. Preparação de filmes de hidrogel de ácido fusídico

1. Prepare soluções de alginato de sódio (2,0% p/v) e Aloe vera (1,0% p/v) dissolvendo-as em água destilada.
2. Adicione 200 mg de ácido fusídico à solução de alginato de sódio e mexa durante 1 h.
3. Adicione glicerol à solução de alginato nas concentrações de 10%, 12% e 14% (p / p, com base na massa de alginato).
4. Combine as soluções de alginato e Aloe vera para obter proporções finais de alginato/Aloe vera (v/v) de 100:0, 90:10, 80:20 e 75:25.
5. Fundir 25 ml de cada mistura em placas de Petri de vidro (100 mm x 20 mm) e deixar secar à temperatura ambiente (25 °C) e humidade controlada (50%) durante 2 dias.
6. Mergulhe os filmes secos em uma solução aquosa de cloreto de cálcio (CaCl₂) (5,0% p / v) por 5 min para obter os filmes de hidrogel.
7. Lave os filmes resultantes com água destilada e seque-os em temperatura ambiente antes de usar.

2. Determinando a espessura do filme

1. Use um micrômetro digital para medir a espessura do filme¹¹.
2. Faça medições em cinco pontos distintos ao longo do filme.
3. Registre as medições obtidas em cada ponto.
4. Calcule a espessura média do filme com base nas medições feitas.

3. Determinando o índice de inchaço

1. Corte as amostras de filme em quadrados de 2 cm x 2 cm usando uma faca de laboratório.
2. Pese cada amostra com precisão.
3. Mergulhe as amostras em tampão PBS (pH 6,8) à temperatura ambiente por 24 h.
4. Absorva o excesso de água na superfície do filme usando papel de filtro.
5. Pesar novamente as amostras.
6. Pesar as películas em diferentes intervalos de tempo. Calcule a capacidade de inchaço usando a seguinte equação:
   
   NOTA: Wh representa o peso hidratado da amostra e Wd corresponde ao peso seco da amostra.

4. Teste de permeabilidade ou oclusão ao vapor de água

1. Cubra a abertura de um copo de vidro contendo 50 mL de água com papel de filtro¹¹.
2. Aplicar uma solução formadora de película a um dos papéis e deixá-la revelar uma película.
3. Conservar o copo à temperatura e humidade ambientes.
4. Avalie a permeabilidade do filme à água com base na diminuição do peso da água dentro do béquer.
5. Para determinar a avaliação da permeabilidade ao vapor de água para o filme de hidrogel preparado, use a seguinte fórmula:
   
   NOTA: O fator de oclusividade, F, mede a permeabilidade de um filme. É determinado calculando a diferença de peso da água entre um copo de vidro coberto com papel de filtro sem película e um copo de vidro coberto com papel de filtro revestido com a película. Um valor de fator de oclusividade menor indica maior permeabilidade ao filme.

5. Espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR)

1. Coloque a amostra de hidrogel no cristal ATR da máquina de espectroscopia FTIR.
2. Defina a faixa de número de onda para 4000-400 cm⁻¹.
3. Defina a taxa de varredura para 60 varreduras por amostra.
4. Defina a resolução para 4 cm⁻¹.
5. Grave um fundo de ar antes de cada execução de amostra.
6. Execute a análise para cada amostra de hidrogel individualmente.
7. Analise os espectros FTIR para cada amostra de hidrogel para confirmar grupos funcionais e examinar as interações entre todos os componentes¹².
8. Repita a análise para Aloe vera cru, alginato de sódio, glicerina e ácido fusídico separadamente.

6. Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC)

1. Use um instrumento de análise térmica disponível comercialmente para adquirir perfis térmicos.
2. Crie as amostras de medição a partir de várias peças circulares cortadas do filme de polímero.
3. Investigue a faixa de temperatura de 25-230 °C.
4. Defina a taxa de aquecimento/resfriamento em 20 °C/min.
5. Realize a calibração de temperatura e entalpia usando índio padrão com software compatível.

7. Teste de liberação do medicamento

1. Prepare uma solução de 50 mL de PBS (pH = 7,4) como meio de dissolução.
2. Mergulhar as películas de hidrogel em PBS a 37 °C durante 24 h, agitando a uma velocidade de 50 rpm.
3. Em intervalos pré-determinados, colete 2 mL das amostras.
4. Diluir e filtrar as amostras recolhidas através de um filtro de seringa.
5. Reabasteça imediatamente um volume equivalente de PBS.
6. Avaliar as concentrações de ácido fusídico libertadas utilizando um espectrofotómetro UV, medindo a absorção a 285 nm.
7. Avaliar a cinética de liberação do ácido fusídico usando modelos de ordem zero, primeira ordem, Higuchi e Korsmeyer-Peppas⁴.

Resultados

Preparação de filme de alginato/hidrogel de aloe vera
Diferentes proporções de alginato de sódio, aloe vera e glicerina foram usadas para preparar a formulação do filme de hidrogel. O preparo final e a avaliação das formulações foram realizados apenas com glicerina a 10% (p/p de alginato). A Figura 1 mostra o filme de hidrogel com diferentes proporções de Aloe vera . Essa seleção foi feita porque ...

Discussão

O ácido fusídico foi incorporado em filmes de hidrogel de alginato com várias proporções de Aloe vera e glicerina. A presença de Aloe vera não afetou a aparência, mas foi observada uma diminuição na viscosidade nas soluções contendo Aloe vera durante o preparo. Os resultados dos testes de espessura sugerem que a inclusão de Aloe vera pode ter algum impacto na espessura do filme até certo ponto, mas não é considerada significativa. Em ge...

Materiais

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