Если Вы обнаружите ошибку, напишите нам в телеграм @omnichem или на почту e.urvanov@omnichem.ru
В этой статье исследуется подходящий метод приготовления гидрогеля аллантоина с использованием метода Semi-Solid Control Diagram (SSCD) и характеризуются его реологические и консистентные свойства. Для этого в качестве модельного гелеобразующего агента был выбран ксантановая камедь (XG). В общем, были приготовлены четыре гидрогеля: два без аллантоина (M01 и M02) и два с аллантоином (M1 и M2). Аналогично, формулировки либо приготавливались с помощью магнитного перемешивания (M01 и M1), либо гомогенизации в ступке (M02 и M2). Приготовленные гидрогели были оценены с использованием SSCD для определенных параметров и индексов. Индекс хорошего качества (GQI) показывает более высокое значение для формулировки M1 = 6,27 по сравнению с M2 = 5,45. Этот результат также подтверждается значением M01 = 6,45, которое выше, чем M02 = 6,38. С учетом консистенции формулировка M01 обладала наибольшей распространяемостью, за ней следуют M02, а затем гидрогели с аллантоином M1 и M2. Реологическое поведение имело тиксотропное псевдопластическое течение для всех формулировок. Использование пиктограмм SSCD выявило реологические свойства, требующие улучшения, метод, подходящий для приготовления гидрогелей аллантоина, и влияние аллантоина, подвешенного в гидрогеле XG.
Если для Вас этот материал кажется сложным, обратите внимание на базовую информацию
Введение
Гидрогели представляют собой уникальный биомедицинский материал, содержащий полимеры, способные поглощать воду, увеличивая свою трехмерную полимерную сетку. Множество активных фармацевтических ингредиентов (API) были успешно включены в матрицы гидрогелей для улучшения проникновения через кожу или для получения контролируемого высвобождения препарата через опухшие гидрогели, наряду с лучшей биосовместимостью формы дозирования. Кстати, в есть отличные материалы по технологии косметики и косметологии
Свойства гидрогелей выбираются на основе выбора натуральных/синтетических веществ, гелирующих. После целлюлозных гидрогелей, камеди были также успешны при изготовлении гидрогелей для трансдермальной доставки. Камеди, относящиеся к классу сложных углеводов, были включены в состав компонентов гидрогеля для доставки активных веществ, поскольку они обладают характеристиками контролируемого высвобождения, подходящими реологическими свойствами и текучестью, легкой экстракцией и обработкой для использования, биосовместимостью и биодеградируемостью. Ксантановая камедь (XG), коротко разветвленный неэксудат, полученный ферментацией сахара с Xanthomonas Sp., является неионным, водорастворимым и нетоксичным натуральным эксипиентом. У него есть приложения в пищевой, косметической и фармацевтической промышленности в качестве загустителя, стабилизатора, геля и эмульгатора. Когда XG контактирует с гидрофильной средой, он поглощает большое количество воды и формирует взаимосвязанные полимерные цепочки. XG эффективно исследован и уникально разработан для доставки активных терапевтических веществ как трансдермальная мембрана для хлорида дилтиазема, буккальная мукоадгезивная администрация для пародонтальной терапии, стабилизированные золотые наночастицы и контролируемые инъекции высвобождения. Недавнее исследование сообщило о нанокапсульной доставке дифенилдиселенида, состоящей из 3% (м/м) XG трансдермального гидрогеля, используемого для лечения устойчивой меланомы и показавшей не-ньютоновское течение геля при pH 7. Трансдермальный маршрут считается подходящим для местной и целевой доставки лекарств, особенно когда требуется местное действие, например, заживление.
Оценка гидрогелей с использованием SSCDs
Гидрогели могут быть оценены с помощью математического и визуального методов, использующих SSCD. Графическое изображение SSCD визуализирует свойства, требующие улучшения, или те, которые уже близки к периметру пятиугольника (факт, который подразумевает очень хорошие свойства). Интересно, что в наших регулярных дайджестах часто упоминаются гидрогели, подчеркивая их значимость и актуальность в современной науке и промышленности. Ответ на пять различных оцениваемых физико-химических свойств можно наблюдать у каждого угла пятиугольника, изображая отдельное свойство.
Органолептические свойства
Подводя итог органолептическим свойствам, которые были обобщены с помощью пяти экспериментально оцененных параметров, выяснилось, что M1 и M2 получили оценку 9, в то время как M01 и M02 получили максимальную оценку 10. Это различие можно объяснить различными оценками, полученными в отношении однородности. Все гидрогели превысили выбранный средний предел для органолептических свойств, подтверждая их очень хорошие органолептические характеристики. Метод приготовления не привел к каким-либо изменениям в органолептических свойствах.
Вязкость
Вязкость геля составляла от 49 мПа×с для M02 до 116.8 мПа×с для M1. Вязкость ниже предела v1, который составлял 100 мПа×с, считается целевыми свойствами гелей. В этом отношении самое высокое значение радиуса было зафиксировано в случае M1, а самое низкое для гидрогеля M02. Два гидрогеля показали значения выше 5, в то время как у других двух значения были ниже этого предложенного предела.
Удлинение (распространяемость)
Учитывая, что все гели имели площадь распространения выше 1000 мм2, все они получили максимальную оценку 10. На графиках удлинения заметно, что M1 имел самую низкую окончательную площадь распространения, в то время как у других трех гидрогелей значения были близки к 5000 мм2.
Потеря воды
Все оцененные гели имели значения радиуса выше среднего предела, составляющего 5, в диапазоне от 7.44 (M2) до 7.81 (M1).
Устойчивость при центрифугировании
Устойчивость через центрифугирование в случае пустых гелей увеличивается по сравнению с гелями, в которые включен аллантоин, учитывая, что аллантоин был приостановлен в основе геля.
Применение SSCD для оценки гидрогелей
Для оценки всех параметров были рассчитаны следующие индексы: Индекс параметра (PI), Индекс профиля параметра (PPI) и Индекс хорошего качества (GQI). Было замечено, что все гели соответствовали минимально допустимому пределу 0.5 в отношении PI, с формулой, получающей значения выше 0.8 для всех четырех гидрогелей. PPI варьировался от 7.27 для M2 до 8.6 для M01. GQI, в свою очередь, варьировался между 5.45 (M3) и 6.45 (M01), все они соответствовали минимально допустимому пределу 5.
Исследование пенетрометрии (консистентность)
Пенетрометрическое исследование представляет собой полезный инструмент для определения консистентности гидрогеля.
Реология и поведение при течении
Полусолиды обладают сложным реологическим поведением. Для всех гелей можно наблюдать псевдопластическое-тиксотропное течение. При увеличении касательного напряжения скорость течения увеличивается, а вязкость уменьшается. Если скорость сдвига увеличивается, изменяется ретикуляция молекул, и продукт начинает течь.
Анализ содержания лекарственного средства с использованием УФ-ВИС спектрофотометрического метода
Содержание аллантоина в гидрогелях находилось в диапазоне 85–115% для каждого из разработанных гидрогелей (M1 и M2), соответствуя требованиям Фармакопеи Европейского союза.
Как показывает исследование, гидрогели, содержащие аллантоин, имеют некоторые особенности в сравнении с пустыми гелями. Реологическое поведение и оценка органолептических свойств демонстрируют, что оба типа гелей имеют высокое качество и оцениваются с использованием SSCDs.
Выводы
Было разработано четыре гидрогеля на основе ксантановой камеди, два из которых служили пустыми образцами, а два содержали выбранный ингредиент - аллантоин. Для их приготовления использовались два различных метода: один из которых можно применять в аптеке с использованием ступки, а другой - в исследовательских лабораториях с применением перемешивания. Все гидрогели проявили хорошие фармацевтические свойства. Несмотря на различия между гидрогелями с аллантоином, в будущем диспергирование аллантоина на молекулярном уровне должно улучшить их органолептические свойства. Аллантоин был введен в гидрогель для создания основы, которая может быть использована для инкорпорации других активных фармацевтических ингредиентов для получения лекарственных дерматологических продуктов. Стабильность при центрифугировании также может быть улучшена за счет молекулярного рассеивания фармацевтического ингредиента в полутвердой формуле.
Авторы
- Robert-Alexandru Vlad
- Teodora-Cătălina Dudici (Vlăgea)
- Muhammad Ali Syed
- Paula Antonoaea
- Emöke Margit Rédai
- Nicoleta Todoran
- Cornelia-Titiana Cotoi
- Magdalena Bîrsan
- Adriana Ciurba
Ссылки
- Ahsan A., Tian W.-X., Farooq M.A., Khan D.H. An overview of hydrogels and their role in transdermal drug delivery. Int. J. Polym. Mater. Polym. Biomater. 2021;70:574–584. doi: 10.1080/00914037.2020.1740989.
- Don T.-M., Huang M.-L., Chiu A.-C., Kuo K.-H., Chiu W.-Y., Chiu L.-H. Preparation of thermo-responsive acrylic hydrogels useful for the application in transdermal drug delivery systems. Mater. Chem. Phys. 2008;107:266–273. doi: 10.1016/j.matchemphys.2007.07.009.
- Jung H., Kim M.K., Lee J.Y., Choi S.W., Kim J. Adhesive hydrogel patch with enhanced strength and adhesiveness to skin for transdermal drug delivery. Adv. Funct. Mater. 2020;30:2004407. doi: 10.1002/adfm.202004407.
- Singh P., Carrier A., Chen Y., Lin S., Wang J., Cui S., Zhang X. Polymeric microneedles for controlled transdermal drug delivery. J. Control. Release. 2019;315:97–113. doi: 10.1016/j.jconrel.2019.10.022.
- Carmona-Moran C.A., Zavgorodnya O., Penman A.D., Kharlampieva E., Bridges S.L., Jr., Hergenrother R.W., Singh J.A., Wick T.M. Development of gellan gum containing formulations for transdermal drug delivery: Component evaluation and controlled drug release using temperature responsive nanogels. Int. J. Pharm. 2016;509:465–476. doi: 10.1016/j.ijpharm.2016.05.062.
- Mazzitelli S., Pagano C., Giusepponi D., Nastruzzi C., Perioli L. Hydrogel blends with adjustable properties as patches for transdermal delivery. Int. J. Pharm. 2013;454:47–57. doi: 10.1016/j.ijpharm.2013.06.081.
- Ciolacu D.E., Nicu R., Ciolacu F. Cellulose-based hydrogels as sustained drug-delivery systems. Materials. 2020;13:5270. doi: 10.3390/ma13225270.
- Amatya R., Kim D., Min K.A., Shin M.C. Iron oxide nanoparticles-loaded hydrogels for effective topical photothermal treatment of skin cancer. J. Pharm. Investig. 2022;52:775–785. doi: 10.1007/s40005-022-00593-9.
- Nayak A.K., Hasnain M.S., Pal K., Banerjee I., Pal D. Biopolymer-Based Formulations. Elsevier; Amsterdam, The Netherlands: 2020. Gum-based hydrogels in drug delivery; pp. 605–645.
- Singh B., Sharma K., Dutt S. Dietary fiber tragacanth gum based hydrogels for use in drug delivery applications. Bioact. Carbohydr. Diet. Fibre. 2020;21:100208. doi: 10.1016/j.bcdf.2019.100208.
