Разработка и определение характеристик гидрогелевой пленки на основе альгината и алоэ вера , обогащенной фузидиевой кислотой

Резюме

В данном исследовании была разработана формула гидрогелевой пленки, обогащенной фузидиевой кислотой, с различными соотношениями алоэ вера .

Аннотация

Новая гидрогелевая пленка с фузидиевой кислотой была получена методом литья растворителем с использованием альгината и алоэ вера. Гидрогелевые пленки были оптимизированы с использованием различных соотношений альгината натрия, алоэ вера и глицерина. Пленки, содержащие 10% глицерина (по мас.% альгината), показали наилучший внешний вид. Включение алоэ вера влияло на толщину, набухание, проницаемость водяного пара и профиль высвобождения лекарств из гидрогелевых пленок. Более высокое содержание алоэ вера приводило к более толстым пленкам (до определенного соотношения), увеличению набухания, снижению проницаемости водяного пара и более длительному высвобождению препарата до 93% в течение 12 часов. Анализ инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье (ИК-Фурье) подтвердил наличие ключевых функциональных групп и взаимодействие между компонентами гидрогеля. Исследование предполагает, что комбинация альгината натрия, алоэ вера и глицерина может улучшить механические свойства и профили высвобождения лекарств гидрогелевых пленок, что делает их многообещающим вариантом для улучшенной местной доставки лекарств и заживления ран.

Введение

Фузидиевая кислота является мощным стероидным антибиотиком, полученным из Fusidium coccineum. Он широко используется для лечения стафилококковых инфекций кожи и импетиго. Этот препарат обладает высокой эффективностью, даже против устойчивых к антибиотикам штаммов, и низкой токсичностью, что делает его подходящим вариантом для лечения кожных инфекций¹. В отличие от других антибиотиков местного применения, фузидиевая кислота глубоко проникает в кожу, усиливая ее антимикробное действие, особенно в зонах, где поврежден защитный барьер кожи. Его структура обеспечивает универсальные характеристики растворимости, что позволяет широко распространяться по тканям организма, что еще больше усиливается в форме фузидата натрия для лучшей растворимости в воде и скорости проникновения ^2,3. Фузидиевая кислота может вводиться различными способами, в том числе перорально, внутривенно и местно, адаптируясь к различным потребностям лечения и делая ее гибким выбором для различных инфекций⁴.

Гидрогели, благодаря высокому содержанию воды и биосовместимости, стали инновационными носителями антибиотиков при лечении ран, обеспечивая удержание влаги, контролируемое высвобождение лекарств и улучшая результаты лечения пациентов. Они изготавливаются из натуральных или синтетических полимеров, таких как альгинат, который пользуется популярностью благодаря своей сильной биосовместимости, доступности и гелеобразующим свойствам, имитирующим естественные тканевые внеклеточные матрицы⁵. Гидрогели на основе альгината, в частности, обеспечивают влажную среду, способствующую заживлению раны, не прилипают к ране и легко удаляются, что делает их идеальными для доставки биологически активных веществ и поддержки регенерации тканей. Разработка гидрогелей, инкапсулирующих антибиотики, представляет собой значительный шаг вперед в лечении ран, обеспечивая адресную доставку лекарств и устойчивые терапевтические эффекты ^6,7.

Предлагаемый гидрогель альгината / алоэ вера, обогащенный фузидиевой кислотой, направлен на преодоление проблем растворимости фузидиевой кислоты и улучшение ее проникновения в кожу. Алоэ вера, известное своими благоприятными для кожи, увлажняющими и антибактериальными свойствами, также служит усилителем проникновения химических веществ, потенциально повышая эффективность фузидиевой кислоты при лечении кожных инфекций ^8,9. Эта инновационная формула использует синергетические эффекты алоэ вера и альгинатного гидрогеля для создания благоприятной лечебной среды, оптимизации доставки лекарств и предлагает многообещающее решение для расширенного лечения кожных инфекций, максимально используя мощную антимикробную активность фузидиевой кислоты с улучшенной доставкой и результатами заживления¹⁰.

протокол

Подробная информация о реагентах и оборудовании, использованных в этом исследовании, приведена в Таблице материалов.

1. Приготовление гидрогелевых пленок фузидиевой кислоты

1. Приготовьте растворы альгината натрия (2,0% мас./об.) и алоэ вера (1,0% мас./об.), растворив их в дистиллированной воде.
2. Добавьте 200 мг фузидиевой кислоты в раствор альгината натрия и перемешивайте в течение 1 ч.
3. Добавьте глицерин в раствор альгината в концентрациях 10%, 12% и 14% (масса, в пересчете на массу альгината).
4. Объедините растворы альгината и алоэ вера , чтобы получить итоговое соотношение альгината/алоэ вера (v/v) 100:0, 90:10, 80:20 и 75:25.
5. Вылейте по 25 мл каждой смеси в стеклянные чашки Петри (100 мм x 20 мм) и оставьте сохнуть при комнатной температуре (25 °C) и контролируемой влажности (50%) на 2 дня.
6. Погрузите высушенные пленки в водный раствор хлорида кальция (CaCl₂) (5,0% по массе) на 5 минут для получения гидрогелевых пленок.
7. Получившиеся пленки промойте дистиллированной водой и высушите при комнатной температуре перед использованием.

2. Определение толщины пленки

1. С помощью цифрового микрометра измерьте толщину пленки¹¹.
2. Проведите измерения в пяти различных точках на пленке.
3. Запишите измерения, полученные из каждой точки.
4. Рассчитайте среднюю толщину пленки на основе проведенных измерений.

3. Определение индекса отечности

1. Разрежьте образцы пленки на квадраты размером 2 см х 2 см с помощью лабораторного ножа.
2. Тщательно взвесьте каждый образец.
3. Замочите образцы в буфере PBS (pH 6,8) при комнатной температуре на 24 часа.
4. Впитайте лишнюю воду с поверхности пленки с помощью фильтровальной бумаги.
5. Еще раз взвесьте образцы.
6. Взвешивайте пленки через разные временные интервалы. Рассчитайте способность к набуханию с помощью следующего уравнения:
   
   ПРИМЕЧАНИЕ: Wh представляет гидратированный вес образца, а Wd соответствует сухому весу образца.

4. Испытание на паропроницаемость или окклюзию

1. Закройте отверстие стеклянного стакана, содержащего 50 мл воды, фильтровальной бумагой¹¹.
2. Нанесите пленкообразующий раствор на одну из бумаг и дайте ей проявить пленку.
3. Храните стакан при комнатной температуре и влажности.
4. Оцените проницаемость пленки для воды на основе уменьшения веса воды внутри стакана.
5. Для определения оценки паропроницаемости водяного пара для приготовленной гидрогелевой пленки используют следующую формулу:
   
   ПРИМЕЧАНИЕ: Коэффициент окклюзии, F, измеряет проницаемость пленки. Она определяется путем вычисления разницы в весе воды между стеклянным стаканом, покрытым фильтровальной бумагой без пленки, и стеклянным стаканом, покрытым фильтровальной бумагой, покрытым пленкой. Меньшее значение коэффициента окклюзионности указывает на большую проницаемость пленки.

5. Инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье (FTIR)

1. Поместите образец гидрогеля на кристалл НПВО аппарата ИК-Фурье-спектроскопии.
2. Установите диапазон волновых чисел равным 4000-400 см⁻¹.
3. Установите частоту сканирования равной 60 сканированиям на образец.
4. Установите разрешение на 4 см⁻¹.
5. Записывайте воздушный фон перед каждым прогоном образца.
6. Проводите анализ для каждого образца гидрогеля по отдельности.
7. Анализ ИК-Фурье спектров для каждого образца гидрогеля для подтверждения функциональных групп и изучения взаимодействий между всеми компонентами¹².
8. Повторите анализ на сырое алоэ вера, альгинат натрия, глицерин и фузидиевую кислоту отдельно.

6. Дифференциальная сканирующая калориметрия (ДСК)

1. Используйте коммерчески доступный прибор для термического анализа для получения тепловых профилей.
2. Изготовьте измерительные образцы из нескольких круглых частей, вырезанных из полимерной пленки.
3. Исследуйте диапазон температур от 25 до 230 °C.
4. Установите скорость нагрева/охлаждения на уровне 20 °C/мин.
5. Выполните калибровку температуры и энтальпии с использованием стандартного индия с совместимым программным обеспечением.

7. Тест на высвобождение наркотика

1. В качестве среды растворения приготовьте раствор 50 мл PBS (pH = 7,4).
2. Погрузите гидрогелевые пленки в PBS при температуре 37 °C на 24 часа, помешивая со скоростью 50 об/мин.
3. Через заданные промежутки времени соберите 2 мл образцов.
4. Разведите и отфильтруйте собранные образцы через шприцевой фильтр.
5. Оперативно пополняйте эквивалентный объем PBS.
6. Оцените концентрации выделяемой фузидиевой кислоты с помощью УФ-спектрофотометра, измеряя поглощение при длине волны 285 нм.
7. Оцените кинетику высвобождения фузидиевой кислоты с использованием моделей нулевого порядка, первого порядка, Хигучи и модели Корсмейера-Пеппаса⁴.

Результаты

Приготовление гидрогелевой пленки альгинат/Алоэ вера
Для приготовления рецептуры гидрогелевой пленки использовались различные соотношения альгината натрия, алоэ вера и глицерина. Окончательное приготовление и оценка составов проводились толь...

Обсуждение

Фузидиевая кислота была включена в альгинатные гидрогелевые пленки с различными соотношениями алоэ вера и глицерина. Присутствие Алоэ вера не влияло на внешний вид, но в растворах, содержащих Алоэ вера , во время приготовления наблюдалось снижение вязк...

Материалы

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