Nanopartículas de quitosano como sistema de liberación controlada principios activos

Abstract

Los fármacos constituyen una herramienta básica de la medicina para el tratamiento de enfermedades y afecciones en los organismos. Sin embargo, la dosificación muchos medicamentos de uso común acarrear desventajas como incompatibilidad, irritación gastrointestinal, baja absorción del principio activo, degradación del agente activo antes de alcanzar el sitio activo, etc. Una alternativa que mejora la eficacia y la seguridad de la dosificación es la implementación de sistemas de liberación controlada diseñados a partir de biopolímeros. Dichos sistemas pueden cambiar el patrón de liberación del fármaco in vivo y mantener en el plasma sanguíneo la concentración del medicamento en el nivel deseado. El quitosano (CS), un polisacárido natural, biodegradable, biocompatible y no tóxico presenta un enorme potencial para el diseño de matrices destinadas a la liberación controlada de drogas. La naturaleza catiónica del quitosano en medio ácido ha sido utilizada para desarrollar nanopartículas entrecruzadas iónicamente. Dentro de los aniones utilizados en el entrecruzamiento iónico de matrices de quitosano destaca el uso del fripolifosfato de sodio (TPP). Esta investigación centra sus esfuerzos en el estudio del potencial que presenta el quitosano proveniente del camarón de la especie (Heterocarpus Vicarius) de fungir como vehículo farmacéutico de un medicamento modelo, en el diseño de nanopartículas como sistema de liberación controlada con potenciales aplicaciones en el campo biomédico. La aspirina (ASA), un fármaco cuyos efectos adversos son principalmente gastrointestinales fue utilizada como fármaco modelo debido a su extenso uso como antiinflamatorio, analgésico y antipirético. La síntesis de nanopartículas se llevó a cabo mediante el método de gelificación ionofrópica, técnica cuyo mecanismo está basado en las interacciones electrostáticas entre los productos de disociación del TPP en disolución acuosa (P3010 -5 y HP3010 ) y los grupos -NH3+ del quitosano Se emplearon distintas proporciones de quitosano/agente cruzante para estudiar el proceso de formación de las nanopartículas. Las matices entrecruzados fueron caracterizadas mediante DSC, AFM, FTIR, determinación del tamaño de partícula y cuantificación del potencial Z. El encapsulamiento de la aspirina fue evaluado mediante espectrofotometría UV y expresado en función de parámetros porcentuales como la eficiencia de encapsulamiento (EE) y la capacidad de carga (CC). Asimismo, se realizó un estudio del patrón de liberación in vitro y se aplicaron modelos matemáticos con el fin de estudiar la cinética y el mecanismo de liberación del ácido acetilsalicílico. Los termogramas del CS y CS-TPP mostraron un evento endotérmico entre 50 y 115 0C y uno exotérmico a 225 0C. El termogama de CS-TPP-ASA mostró eventos térmicos similares. Las imágenes AFM revelan que las partículas exhiben una forma irregular y presentan una superficie altamente rugosa, asimismo se aprecia la presencia de cúmulos de partículas con una amplia distribución de tamaños. Las partículas obtenidas en este estudio presentaron diámetros promedio situados en el rango de 300 a 450 mn y potenciales Z positivos cuya magnitud osciló entre 41,8 y 54,4 mv. El incremento en el contenido de quitosano en las formulaciones condujo a una disminución en la capacidad de encapsulación del agente activo. Los valores de EE decrecen desde aproximadamente un 67,0 % hasta casi un 5,0 0/0, mientras que la capacidad de carga oscila en el rango de 18,6 % a 10,0 0/0. Los IR señalaron que la banda a 1649 cm-l presente en el del quitosano desaparece en el espectro de las nanopartículas. Además, en éste último, se apreció la aparición de dos nuevas bandas de absorción a 1638 y 1541 cm l. El espectro de las nanopartículas de quitosano cargadas con aspirina presentó dos bandas de importancia, propias de la estructura del ácido acetilsalicílico, a 1757 y 1187 cm El estudio in vitro reveló que existen diferencias en la velocidad de liberación del ácido acetilsalicílico en función de la razón quitosano/tripolifosfato. Un examen de los perfiles de cada formulación indicó que la rapidez de liberación del ácido acetilsalicílico aumenta al incrementarse el valor del numerador en la razón biopolímero / entrecruzante. La liberación de ácido acetilsalicflico sigue una cinética de liberación de primer orden. Asimismo, el mecanismo de liberación se rige por la ley de potencia de Korsmeyer-Peppas y comprende una combinación de difusión del fármaco con hinchamiento controlado de la matriz polimérica.Drugs are a basic tool of medicine for the treatment of diseases and conditions in organisms. However, the dosage of many commonly used drugs has disadvantages such as incompatibility, gastrointestinal irritation, low absorption of the active ingredient, degradation of the active agent before reaching the active site, etc. An alternative that improves the efficacy and safety of the dosage is the implementation of controlled release systems designed from biopolymers. Such systems can change the pattern of drug release in vivo and maintain the drug concentration in the blood plasma at the desired level. Chitosan (CS), a natural, biodegradable, biocompatible and non-toxic polysaccharide, has enormous potential for the design of matrices for the controlled release of drugs. The cationic nature of chitosan in an acid medium has been used to develop ionically crosslinked nanoparticles. Among the anions used in the ionic crosslinking of chitosan matrices, the use of sodium fripolyphosphate (TPP) stands out. This research focuses its efforts on the study of the potential of chitosan from the shrimp of the species (Heterocarpus Vicarius) to serve as a pharmaceutical vehicle for a model drug, in the design of nanoparticles as a controlled release system with potential applications in the field. biomedical. Aspirin (ASA), a drug whose adverse effects are mainly gastrointestinal, was used as a model drug due to its extensive use as an anti-inflammatory, analgesic, and antipyretic. The synthesis of nanoparticles was carried out using the ionophropic gelation method, a technique whose mechanism is based on the electrostatic interactions between the dissociation products of TPP in aqueous solution (P3010 -5 and HP3010 ) and the -NH3+ groups of chitosan. different proportions of chitosan/crossing agent to study the formation process of nanoparticles. The cross-linked nuances were characterized by DSC, AFM, FTIR, particle size determination, and Z potential quantification. Aspirin encapsulation was evaluated by UV spectrophotometry and expressed as a function of percentage parameters such as encapsulation efficiency (EE) and load capacity (CC). Likewise, a study of the in vitro release pattern was carried out and mathematical models were applied in order to study the kinetics and mechanism of release of acetylsalicylic acid. The CS and CS-TPP thermograms showed an endothermic event between 50 and 115 0C and an exothermic event at 225 0C. The CS-TPP-ASA thermogamma showed similar thermal events. The AFM images reveal that the particles exhibit an irregular shape and have a highly rough surface, as well as the presence of clusters of particles with a wide distribution of sizes. The particles obtained in this study presented average diameters in the range of 300 to 450 mn and positive Z potentials whose magnitude ranged between 41.8 and 54.4 mv. The increase in the chitosan content in the formulations led to a decrease in the encapsulation capacity of the active agent. The EE values ​​decrease from approximately 67.0% to almost 5.0 0/0, while the load capacity ranges from 18.6% to 10.0 0/0. The IR indicated that the band at 1649 cm-l present in the chitosan spectrum disappears in the spectrum of the nanoparticles. In addition, in the latter, the appearance of two new absorption bands at 1638 and 1541 cm l was observed. The spectrum of the chitosan nanoparticles loaded with aspirin presented two important bands, typical of the structure of acetylsalicylic acid, at 1757 and 1187 cm. The in vitro study revealed that there are differences in the release rate of acetylsalicylic acid depending on the chitosan/tripolyphosphate ratio. An examination of the profiles of each formulation indicated that the release rate of acetylsalicylic acid increases with increasing value of the numerator in the biopolymer/crosslinker ratio. The release of acetylsalicylic acid follows first-order release kinetics. Likewise, the release mechanism is governed by the Korsmeyer-Peppas power law and comprises a combination of drug diffusion with controlled swelling of the polymeric matrix.