Calciumalginaat en Calciumalginaat-Chitosan korrels met Celecoxib opgelost in een zelf-emulgerende fase

Abstract

In dit werk werden alginaat en alginaat-chitosan korrels met celecoxib opgelost in een zelf-emulgerende fase ontwikkeld om een geneesmiddelafgiftesysteem voor orale toediening te verkrijgen, dat in staat is om de afgifte van het geneesmiddel in een zure omgeving te vertragen en deze in het intestinale compartiment te bevorderen. Het doel van dit werk was de therapeutische werking van celecoxib te verbeteren door de bijwerkingen in de maag te verminderen en het gebruik ervan te bevorderen bij de profylaxe van darmkanker en als adjuvans bij de behandeling van familiaire polyposis. De systemen werden bereid door ionotrope gelering met naalden met verschillende diameters (400 en 600 μm). Morfologie, deeltjesgrootte, zwelgedrag en in vitro geneesmiddelafgifte van de korrels in waterige media met verschillende pH werden onderzocht. De experimentele resultaten toonden aan dat de aanwezigheid van chitosan in de formulering leidde tot een toename van de mechanische weerstand van de korrelstructuur en als gevolg daarvan tot een beperking van het zwelvermogen van de korrel en een afname van de geneesmiddelafgiftesnelheid bij neutrale pH. Alginaat-chitosan korrels zouden een goed middel kunnen zijn om een celecoxib colonafgifte te garanderen.

1. Inleiding

Drug delivery systems containing biodegradable natural polymers are the object of more and more research studies considering the advantages that these materials can offer . Onder hen zijn die met alginaat en chitosan op grote schaal geëxploiteerd op farmaceutisch gebied.

Alginaat is een wateroplosbaar natuurlijk biopolymeer geëxtraheerd uit bruine algen en bestaat uit afwisselende blokken van 1-4 α-L-guluronzuur en β-D-mannuronzuur residuen. Dit polymeer vormt hydrogels in aanwezigheid van tweewaardige kationen zoals Ca2+, Ba2+, Sr2+, en Zn2+ en dit kenmerk maakt de bereiding van met geneesmiddelen geladen korrels mogelijk. Het mechanisme van dit gelatieproces omvat guluronresiduen met de specifieke chelatie van Ca2+ die de zogenaamde “eierdoos”-structuur vormen. Veel onderzoekers hebben hun aandacht gericht op de ontwikkeling van calciumalginaatkorrels als gecontroleerde geneesmiddelafgiftesystemen voor de orale toediening van geneesmiddelenmoleculen en eiwitten. Chitosan is een biocompatibel, biologisch afbreekbaar, niet-toxisch, lineair polysacharide bestaande uit D-glucosamine- en N-acetyl-D-glucosamine-eenheden, verbonden door β-(1-4) glycosidebindingen. Chitosan kan worden verkregen door gedeeltelijke deacetylering van chitine uit schalen van schaaldieren en het wordt veel gebruikt voor celcultuur, medicijnafgifte en levensmiddelenadditieven.

Kruiskoppeling van alginaat en chitosan in een hydrogel wordt gebruikt om materialen te verkrijgen die nuttig zijn voor medische en farmaceutische toepassingen; de verkregen systemen worden gekenmerkt door een verhoogde stabiliteit in vergelijking met die verkregen met een enkel polymeer. Bij de gecontroleerde toediening van geneesmiddelen heeft het alginaat-chitosan-polyelektrolytcomplex de laatste jaren veel aandacht gekregen. De twee polymeren vormen het polyelektrolyt complex via de ionische interactie tussen de carboxyl residuen van alginaat en de amino residuen van chitosan. De alginaat-chitosan korrels kunnen volgens verschillende methoden worden vervaardigd: de tweestapsprocedure en de eenstapsprocedure. Bij de eerste methode worden gelkorrels van calciumalginaat vervaardigd door een oplossing van alginaat in een geleerbad met calciumionen te laten vallen. De resulterende korrels worden vervolgens overgebracht in een chitosanoplossing om het membraan op hun oppervlak te vormen. De éénstapsprocedure vereist dat de druppels alginaatoplossing in een waterige oplossing vallen die zowel het geleermiddel voor alginaat (b.v. calciumionen) als chitosan bevat . De keuze van de productiemethode is verantwoordelijk voor de eigenschappen van de korrels vanwege de hoeveelheid gebonden chitosan in het resulterende product. Tegelijkertijd worden de eigenschappen van de korrels beïnvloed door het molecuulgewicht van de gekozen polymeren en/of door de percentages van de verschillende residuen in de polymere moleculen.

Celecoxib, een gefluoreerd benzeensulfonamidederivaat, is een niet-steroïdaal anti-inflammatoir geneesmiddel (NSAID) met een zeer selectieve cyclooxygenase-2 (COX-2) remmende werking. Het bezit ontstekingsremmende, pijnstillende en koortswerende activiteiten als gevolg van de remming van de prostaglandinesynthese die door COX-2 wordt gekatalyseerd. Onlangs werd dit geneesmiddel veelvuldig onderzocht op zijn antikankeractiviteit met gebruikmaking van in vitro en in vivo modellen. Preklinische studies naar celecoxib meldden een prominente antikankeractiviteit tegen squameus celcarcinoom in hoofd en nek, darmkanker, borstkanker en longkanker.

In dit werk werden alginaat- en alginaat-chitosan-korrels met celecoxib, opgelost in een zelfemulgerende fase, ontwikkeld om een geneesmiddelafgiftesysteem voor orale toediening te verkrijgen, dat in staat is de afgifte van het geneesmiddel in een zure omgeving te vertragen en deze in het darmcompartiment te bevorderen. De grondgedachte achter dit werk was de wens om de therapeutische doeltreffendheid van celecoxib te verbeteren door de maagbijwerkingen te verminderen en het gebruik ervan te bevorderen bij de profylaxe van darmkanker en als adjuvans bij de behandeling van familiaire polyposis. Het doel van de huidige studie was de evaluatie en vergelijking van de eigenschappen van celecoxib geladen calciumalginaat en calciumalginaat-chitosan korrels. Morfologie, deeltjesgrootte, zwelgedrag en in vitro geneesmiddelafgifte van de korrels in waterige media met verschillende pH werden onderzocht.

2. Materialen en methoden

2.1. Materialen

Celecoxib werd verkregen van Chemos GmbH (Regenstauf, Duitsland). Watervrij calciumchloride en natriumalginaat (molecuulgewicht 120000-190000 g/mol; verhouding mannuron-guluronresiduen 1,56) werden gekocht bij Sigma Aldrich (Milaan, Italië), terwijl chitosan met een laag molecuulgewicht afkomstig was van Fluka (Milaan, Italië). Labrasol (caprylocaproyl macrogol-8 glyceriden) was een gift van Gattefossè (Milaan, Italië); TPGS (D-α-tocoferyl polyethyleenglycol 1000 succinaat) werd vriendelijk geschonken door Isochem (Gennevillers, Frankrijk). Alle andere chemicaliën waren van analytische kwaliteit.

2.2. Bereiding van calciumalginaatkorrels

Calciumalginaatkorrels werden bereid door middel van een geleringsmethode met calciumionen als cross-linking agent. In detail werd een 1,5% (w/w) natriumalginaat waterige oplossing gemengd met een geneesmiddel geladen zelf-emulgerende fase in 4 : 1 verhouding en druppelsgewijs toegevoegd aan een 100 mM CaCl2 oplossing. De zelf-emulgerende fase werd bereid door gewogen hoeveelheden Labrasol en TPGS bij 50°C te mengen en celecoxib in de excipiënsoplossing op te lossen. De emulsie (natriumalginaatoplossing en zelfemulgerende fase) werd in het verhardingsbad handmatig geëxtrudeerd door naalden met een binnendiameter van 400 of 600 μm, onder voortdurend zacht roeren, bij kamertemperatuur. Na 15 minuten werden de korrels verzameld, gewassen met gedeïoniseerd water om de overmaat aan calciumionen te verwijderen en vervolgens bij 40°C gedurende één nacht gedroogd. De samenstelling van de bereide formuleringen, gecodeerd CAl 600 en CAl 400, werd vermeld in tabel 1.

Formulering Natriumalginaat (% w/w) Zelf-emulgerende fase (% w/w) Geleerbad Naalddiameter (μm)
Cal 600 1.5 Celecoxib 27,4 CaCl2 100 mM 600
Labrasol 68,5
TPGS 4.1
Cal 400 1,5 Celecoxib 27,4 CaCl2 100 mM 400
Labrasol 68.5
TPGS 4.1
CAlCh 600 1.5 Celecoxib 27.4 CaCl2 100 mM + 0.2% chitosan 600
Labrasol 68,5
TPGS 4,1
CAlCh 400 1.5 Celecoxib 27,4 CaCl2 100 mM + 0,2% chitosan 400
Labrasol 68,5
TPGS 4..1
Tabel 1
Samenstelling van calciumalginaat en calciumalginaat-chitosan korrels.

2.3. Bereiding van Calciumalginaat-Chitosan korrels

Calciumalginaat-chitosan korrels (geïdentificeerd als CAlCh 600 en CAlCh 400) werden bereid volgens de éénstapmethode. De werkwijze was identiek aan die van de alginaatkorrels, met dien verstande dat het verhardingsbad bestond uit een 0,2% (m/m) chitosanoplossing in verdund azijnzuur (1%) met CaCl2 in een concentratie van 100 mM. De samenstelling van de chitosanformuleringen werd gerapporteerd in tabel 1.

2.4. De morfologie van de natte en gedroogde korrels en de deeltjesgrootte van de gedroogde korrels werden geanalyseerd met een Motic SMZ168 stereomicroscoop en beeldanalysesoftware (Motic Image Plus 2.0). Voor elke formulering werd de deeltjesgrootte berekend als de gemiddelde waarde van de grootte van 20 gedroogde deeltjes.

2.5. Drug Content

Zes milligram met geneesmiddel geladen gedroogde korrels werden onder roeren gedurende twee uur opgelost in fosfaatbufferoplossing (100 ml) bij pH 6,8 waaraan 0,75% (w/v) natriumlaurylsulfaat bij 70 °C werd toegevoegd. Na afkoeling werden de verkregen oplossingen gefiltreerd en spectrofotometrisch geanalyseerd bij 255 nm; de resultaten zijn het gemiddelde van ten minste drie bepalingen.

2.6. Opzwellingsonderzoek

Opzwellingsonderzoek werd bij 37°C uitgevoerd op gedroogde korrels die in drie waterige media met verschillende pH werden gebracht: zoutzuur bij pH 1,0 en fosfaatbuffer bij pH 6,8 en pH 7,4.

Nauwkeurig afgewogen hoeveelheden calciumalginaat en calciumalginaat-chitosan gedroogde korrels werden in glazen flacons met 5 mL van elke vloeistof gebracht. Na vaste tijdsintervallen (5, 15, 30, 60 en 120 minuten) werden de monsters teruggehaald, voorzichtig met papier afgeveegd en opnieuw gewogen. De dynamische gewichtsverandering van de korrels in relatie tot de tijd, gedefinieerd als zwellingsgraad (Sw), werd berekend met de volgende vergelijking: waarbij het gewicht van de korrels in de gezwollen toestand op het tijdstip en het begingewicht van de gedroogde korrels is

2.7. Onderzoek naar de afgifte van Celecoxib

De in-vitro-afgiftestudies werden uitgevoerd in zoutzuur bij pH 1,0 en in fosfaatbuffer bij pH 6,8 en bij pH 7,4 werd 0,75% natriumlaurylsulfaat toegevoegd om te garanderen dat de bezinkingsomstandigheden gehandhaafd bleven. De onderzoeken werden uitgevoerd door nauwkeurig afgewogen hoeveelheden van elke formulering, overeenkomend met 8 mg celecoxib, in 500 mL van de geselecteerde vloeistof te brengen bij 37°C onder een rotatiesnelheid van 100 omwentelingen per minuut (apparaat 2, peddel). Gefilterde monsters werden met bepaalde tussenpozen zonder vervanging genomen en met een UV-spectrofotometer bij 255 nm in HCl- en fosfaatbuffer-vloeistof met pH 6,8 of bij 256 nm in fosfaatbuffer-vloeistof met pH 7,4 geanalyseerd op celecoxibgehalte. Elk experiment werd in drievoud uitgevoerd.

De prestaties van calciumalginaat en calciumalginaat-chitosan korrels bij het vrijkomen van het geneesmiddel werden vergeleken met behulp van de oplosparameters t10%, t50% en t90% die de tijdstippen aangeven waarop 10%, 50% en 90% van het geneesmiddel vrijkwam en de f2 gelijksoortigheidsparameter . Om curven als gelijkwaardig te beschouwen moeten f2-waarden dicht bij 100 liggen, en f2-waarden groter dan 50 (50-100) zorgen voor gelijkheid of gelijkwaardigheid van de twee curven.

2.8. Statistische analyse

De resultaten werden statistisch geanalyseerd om significante verschillen te testen met behulp van Student’s t-test, bij een betrouwbaarheidsinterval van 95%; waarden lager dan 0,05 werden als statistisch significant beschouwd.

3. Resultaten en discussie

Alginaat- en alginaat-chitosan-korrels werden verkregen door ionotrope gelering, waarbij een emulsie, bestaande uit een waterige oplossing van alginaat en de zelfemulgerende fase van de geneesmiddellading, door naalden van 23 G (600 μm) of 27 G (400 μm) in een calciumchloride- of in een calciumchloride-chitosan-geleerbad werd gedruppeld. Als hulpstoffen voor de zelfemulgerende fase werden Labrasol, een vloeibaar bestanddeel met zelfemulgerende en oplosbaarheidsverhogende eigenschappen, en D-α-tocoferyl polyethyleenglycol 1000 succinaat als coëmulgerende en absorptieversterkende stof gekozen (tabel 1). De samenstelling van de zelf-emulgerende fase was dezelfde als die welke in een eerder werk werd gebruikt. De stereomicroscopische afbeeldingen van natte en droge alginaat- en alginaat-chitosan korrels zijn te zien in de figuren 1 en 2. Onmiddellijk na de bereiding vertonen CAl 600 korrels (figuur 1(a)) een regelmatige vorm en homogene afmetingen; zij zijn wit en ondoorzichtig met een glad, glanzend en homogeen oppervlak.

(a)
(a)
(b)
(b)
(c)
(c)
(d)
(d)
(a)
(a)(b)
(b)(c)
(c)(d)
(d)

Figuur 1
Stereomicroscopische afbeeldingen van natte (a-b) (2x vergroting) en droge (c-d) (3x vergroting) korrels, verkregen met een naald met een diameter van 600 μm.
(a)
(a)
(b)
(b)
(c)
(c)
(d)
(d)

(a)
(a)(b)
(b)(c)
(c)(d)
(d)

Figuur 2
Stereomicroscopische afbeeldingen van natte (a-b) (2x vergroting) en droge (c-d) (3x vergroting) korrels, verkregen met een naald met een diameter van 400 μm.

Het droogproces verandert de vorm van de korrels niet, maar leidt tot een verkleining van de afmetingen en wijzigt de kenmerken van het oppervlak, dat onregelmatig en gerimpeld is (figuur 1(b)). Het verlies van water leidt tot een afname van de afstand tussen de polymeerketens en tot een verandering van de structuur van de korrels, die niet compact en continu is, maar bestaat uit kleine micronuclei die aan elkaar kleven. De volledig opgezwollen CAlCh 600-deeltjes zijn enigszins geel en vrij regelmatig van vorm en vertonen een glad oppervlak (figuur 1 c)). In dit geval beïnvloedt het droogproces de sferische vorm van de korrels (figuur 1(d)); ze worden ellipsvormig; hun afmeting neemt af en hun oppervlak is zeer ruw. Bovendien wordt na het drogen een gedeeltelijke agglomeratie van het oppervlak van de korrels waargenomen: deze is toe te schrijven aan de adhesieve eigenschappen van chitosan. In het geval van korrels die zijn bereid met een naald van 400 μm (figuren 2(a)-2(c)), blijkt uit de beelden die onmiddellijk na de bereiding zijn gemaakt dat voor beide formuleringen (met of zonder chitosan) de deeltjes niet homogeen van diameter zijn, ook al zijn ze regelmatig van vorm. CAl 400 en CAlCh 400 droge korrels (figuur 2(b)) hebben een oppervlak dat gekenmerkt wordt door asperiteit en concaviteit; bovendien is bij de alginaat-chitosanformulering de deeltjesvorm volledig onregelmatig en is de aanwezigheid van vaste bruggen van chitosan goed te zien, die de korrels binden en hun scheiding verhinderen.

De gemiddelde grootte van celecoxib geladen korrels ligt tussen 715 en 896 μm (tabel 2). De diameter van de korrels werd aanzienlijk beïnvloed door de diameter van de bij de bereiding gebruikte naald (). De toevoeging van chitosan aan alginaatkorrels verandert de afmetingen alleen aanzienlijk wanneer een naald van 400 μm wordt gebruikt (). Bovendien is, zoals blijkt uit de hoge waarden van de standaardafwijking, bij gebruik van de naald van 400 μm het eindproduct een familie deeltjes die qua afmetingen niet homogeen is.

Diameter (μm) Druggehalte (%)
CAl 600 896 ± 64.24 42.10 ± 1.30
CAl 400 715 ± 80.96 43.63 ± 0.77
CAlCh 600 881 ± 66.87 40,94 ± 1,37
CAlCh 400 795 ± 103,70 39,78 ± 0.66
Tabel 2
Gemiddelde diameter en celecoxibgehalte van de droge korrels.

Alle formuleringen bevatten een grote hoeveelheid geneesmiddel (tabel 2), homogeen verdeeld in de hulpstoffenmatrix en de verschillen tussen de geneesmiddelgehalten waren niet significant, behalve bij CAlCh 400, dat iets lager was dan de andere (). Het percentage celecoxib in de korrels overschrijdt de theoretische waarde en dit is te wijten aan het verlies van Labrasol tijdens de uithardingstijd, wat te rechtvaardigen is gezien de hoge affiniteit tussen dit excipiens en water, waardoor het uit de korrels in het geleerbad wordt gedreven.

Een bijzondere eigenschap van alginaat of alginaat-chitosan microparticulaire systemen in droge vorm is hun vermogen om, na contact met een waterige vloeistof, te rehydrateren, de vloeistof op te nemen en een zwelproces te ondergaan, dat voornamelijk samenhangt met de hydratatie van de hydrofiele groepen van de polymeren. Wanneer de vloeistof water is, dringt deze door tot in de deeltjes, vult de poriën tussen de polymeerketens en veroorzaakt een belangrijke zwelling van het systeem, zonder erosie/disintegratie. Wanneer vloeistoffen met een verschillende pH worden gekozen, kan het zwelgedrag van de korrels veranderen. Daarom is het zwelvermogen van calciumalginaat en van calciumalginaat-chitosan korrels beoordeeld in HCl bij pH 1,0 en in fosfaatbufferoplossingen bij pH 6,8 en 7,4 (figuren 3-5).

Figuur 3
Zwellingsgraad in zoutzuur bij pH 1,0.
Figuur 4
Wellingsgraad in fosfaatbuffer bij pH 6.8.
Figuur 5
Zwelvingsgraad in fosfaatbuffer bij pH 7.4.

In zuur milieu (figuur 3) zijn er geen verschillen in het zwelvermogen van de vier formuleringen; bij deze pH is de maximale zwelgraad niet hoger dan 60%. De alginaat- en alginaat-chitosan korrels absorberen een deel van de vloeistof; hun gewicht neemt aanvankelijk toe en blijft daarna constant. Bij deze pH worden voor de alginaatsystemen (CAl 600 en CAl 400) de carboxylaatgroepen van het polymeer die aan het oppervlak van de deeltjes gelokaliseerd zijn, geprotoneerd en vormt zich een laagje alginezuur. De onoplosbaarheid van alginezuur in deze vloeistof en de vorming van waterstofbruggen, die verantwoordelijk zijn voor een verhoging van de stabiliteit van de structuur, belemmeren het binnendringen van extra vloeistof in de diepere lagen van de deeltjes, waardoor hun zwelling wordt beperkt. Hetzelfde zwelgedrag wordt waargenomen voor CAlCh 600 en CAlCh 400 systemen. Ook al is chitosan in zuur milieu goed oplosbaar en geladen voor de omzetting van zijn amine-eenheden in NH3+ oplosbare vorm, de interactie tussen aminogroepen en geprotoneerde carboxylgroepen is niet sterk genoeg om de zwelling te bevorderen. Aldus wordt het beperkte totale zwelgedrag gedomineerd door de calciumalginaatstructuur.

Figuren 4 en 5 tonen aan dat de formuleringen een hoog zwelvermogen vertonen bij pH 6,8 en pH 7,4. Voor CAl 600 formulering groeit het gewicht van de deeltjes snel, bereikt een piek na 30 minuten, en neemt dan abrupt af als gevolg van de erosie/disintegratie van het systeem. Dit gedrag kan te wijten zijn aan een ionenuitwisselingsreactie tussen Na+ (aanwezig in de fosfaatbuffer) en Ca2+ gekoppeld aan carboxylgroepen van alginaat. Monovalente ionen vervangen de bivalente ionen, waardoor de “eierdoos”-structuur uiteenvalt en de afstand tussen de polymere ketens toeneemt, hetgeen de vloeistofabsorptie en het zwellen van de systemen bevordert. Dit proces gaat door totdat de osmotische druk in de korrels de sterkte van de cross-linking bindingen en fysische verstrengelingen, die de structuur van de korrels in stand houden, in evenwicht brengt. Aldus beginnen de deeltjes uiteen te vallen en neemt hun gewicht af.

De resultaten van het zwelonderzoek tonen aan dat CAlCh 600 en CAlCh 400 korrels worden gekenmerkt door een meer resistente structuur in vergelijking met CAl 600 en CAlCh 400, waarschijnlijk toe te schrijven aan de interacties tussen alginaat en chitosanketens. De maximale zwelling van chitosan korrels is lager dan die van alginaat; alginaat-chitosan systemen zijn in staat om na ongeveer 30 minuten een zwelevenwicht te bereiken en hun gewicht tot het einde van de test op een constant niveau te houden. Waarschijnlijk zijn de interacties tussen de twee polymeren verantwoordelijk voor de vorming van deeltjes met een aanzienlijke mechanische weerstand, die de vloeistofopname en de desintegratie van de structuur beperkt. Ten slotte kan bij vergelijking van het zwelgedrag van CAl 400 ten opzichte van CAl 600 en CAlCh 400 ten opzichte van CAlCh 600 korrels (zelfde samenstelling, verschillende diameter van de bij de bereiding gebruikte naald) worden opgemerkt dat CAl 400 en CAlCh 400 in fosfaatbuffers een zwellingsmaximumpiek bereikten die hoger was dan die van CAl 600 en CAlCh 600, respectievelijk.

De geneesmiddelafgifteprofielen verkregen uit de verschillende formuleringen bij een pH van 1,0, 6,8 en 7,4 zijn in de figuren 6-8 weergegeven. De in vitro celecoxib-afgifte wordt beïnvloed door de pH van de geselecteerde vloeistof: het percentage van het geneesmiddel dat in een zuur medium in twee uur wordt vrijgegeven is vrij laag en varieert tussen 12,70% en 24,53% (figuur 6). De vertraging van de celecoxib-afgifte kan worden toegeschreven aan het verminderde zwelvermogen van de systemen in deze vloeistof; noch de samenstelling van de korrels, noch hun diameter zijn van invloed op de afgifte van het geneesmiddel (f2-parameterwaarden altijd meer dan 50). Bij pH 1,0 wordt het afgifteproces uitsluitend door de diffusie van het geneesmiddel beheerst. Dit resultaat maakt het mogelijk te voldoen aan de eerste doelstelling van dit onderzoekswerk, namelijk de geneesmiddelafgifte in een zure omgeving te minimaliseren om dit proces op darmniveau te bevorderen en te begunstigen.

Figuur 6
Celecoxib-afgifteprofielen in zoutzuur bij pH 1,0.
Figuur 7
Celecoxib-afgifteprofielen in fosfaatbuffer bij pH 6.
Celecoxib-afgifteprofielen in fosfaatbuffer bij pH 6.

.8.
Figuur 8
Celecoxib-afgifteprofielen in fosfaatbuffer bij pH 7.4.

In fosfaatbuffer bij pH 6,8 worden de formuleringen gekenmerkt door een afgiftegedrag van het geneesmiddel dat wordt beïnvloed door de samenstelling en niet significant door de afmetingen (figuur 7). In deze vloeistof zwellen de systemen aanvankelijk op en eroderen/ desintegreren zij vervolgens, zodat het proces van geneesmiddelafgifte eerst door diffusie en vervolgens door de polymere relaxatie wordt gestuurd. Alginaatkorrels (CAl 600 en CAl 400) zijn in staat de celecoxib-afgifte in ongeveer acht uur te voltooien; in alginaat-chitosan-korrels daarentegen komt na dezelfde tijd niet meer dan 75% van het in de oplossing geladen geneesmiddel vrij. Uit de vergelijking van de resultaten van alginaat en alginaat-chitosan microdeeltjesformuleringen blijkt dat de profielen niet vergelijkbaar zijn met f2-waarden van minder dan 50. Een mogelijke verklaring voor dit gedrag is de elektrostatische interactie tussen de carboxylgroepen van het alginaat en de aminogroep van chitosan die de mechanische weerstand van het polymere netwerk verbetert en de zwelling en erosie vermindert bij pH 6,8.

Verrassend genoeg vertraagt de afgiftesnelheid van celecoxib vooral bij de formulering CAlCh 400, ook al wordt deze formulering gekenmerkt door de kleinste deeltjesgrootte. Waarschijnlijk leiden de kleine diameter en het grote oppervlak van deze deeltjes tot de vorming van een dikkere chitosanlaag rond de korrels, die een grote weerstand biedt tegen de vloeistofopname en, als gevolg daarvan, tegen de geneesmiddelafgifte.

Ook bij pH 7,4 kunnen de verschillen in de geneesmiddelafgifteprestaties worden toegeschreven aan de formuleringssamenstelling en niet zozeer aan de deeltjesafmetingen (figuur 8). Alle formuleringen vertoonden een bijna constante geneesmiddelafgiftesnelheid. Er zijn geen verschillen tussen CAl 600 en CAl 400 en tussen CAlCh 600 en CAlCh 400 afgiftekrommen; wanneer chitosan in de korrels zit, neemt de afgiftesnelheid van het geneesmiddel af.

Dezelfde conclusies blijken uit de analyse van de resultaten van de geneesmiddelafgifte via de oplossingsparameters (t10%, t50%, en t90%) (tabel 3). De verschillen in het afgiftegedrag van de korrels worden ook gedetecteerd via de oplosparameters t10%, t50% en t90% en zijn duidelijk zichtbaar voor de tijd die nodig is om 50 en 90% van het geladen geneesmiddel af te geven. In fosfaatbufferoplossingen hebben alginaat-chitosan korrels een langere tijd nodig om 50 en 90% van celecoxib af te geven dan alginaatkorrels. Waarschijnlijk veroorzaakt de aanwezigheid van het alginaat-chitosancomplex een toename van de structurele rimpels, onregelmatigheid en complexiteit van de korrelstructuur, waardoor het vrijkomen van het geneesmiddel wordt bemoeilijkt.

Tabel 3
Tijd (min) nodig voor vrijgave van 10., 50, en 90% van het geladen geneesmiddel vrij te geven.

4. Conclusies

De onderzochte celecoxib geladen alginaat en alginaat-chitosan korrels minimaliseren de geneesmiddelafgifte in zure omgeving die dit proces begunstigt bij intestinale pH (6,8 en 7,4). De experimentele resultaten tonen aan dat de aanwezigheid van chitosan in de formulering verantwoordelijk is voor een toename van de weerstand van de korrelstructuur en dientengevolge voor een beperking van het zwelvermogen van de korrel en voor een afname van de geneesmiddelafgiftesnelheid bij neutrale pH. Alginaat-chitosan korrels zouden een waardevol vehikel van celecoxib kunnen zijn voor doseringsvormen die bruikbaar zijn als adjuvante therapie bij patiënten met familiaire polyposis en precancereuze aandoeningen van de dikke darm.

Competing Interests

De auteurs verklaren dat zij geen concurrerende belangen hebben.

CAl 600 CAl 400 CAlCh 600 CAlCh 400
HCl
24 12 31 85
pH 6.8
16 19 10 30
130 110 261 310
290 220 >8 h
pH 7.4
16 25 28 35
229 187 423 >8 h
>8 h 444 >8 h >8 h

Leave a Reply