ČASOPIS ČESKÉ FARMACEUTICKÉ SPOLEČNOSTI A SLOVENSKÉ FARMACEUTICKÉ SPOLEČNOSTI

Čes. slov. farm. 2019, 68(2):69-77 | DOI: 10.36290/csf.2019.009

Vliv formulačních a procesních parametrů na vlastnosti Cu2+/alginátových částic připravených vnější iontovou gelací hodnocený analýzou hlavních komponent Miroslava Pavelková

Miroslava Pavelková1, Jakub Vysloužil1,*, Kateřina Kubová1, Sylvie Pavloková1, Eliška Mašková1,2, David Vetchý1
1 Department of Pharmaceutics, Faculty of Pharmacy, University of Veterinary and Pharmaceutical Sciences Brno, Czech Republic
2 Department of Pharmacology and Immunotherapy, Veterinary Research Institute

V současné době je metoda vnější iontové gelace v přípravě alginátových částic s úspěchem používána nejen na poli farmacie a medicíny, ale zejména v oblasti biotechnologie. Proto byla příprava alginátových částic a jejich následné hodnocení pomocí analýzy hlavních komponent stěžejním cílem našeho experimentu. Kvůli optimalizaci této metody jsme se zaměřili na hodnocení vlivu různých formulačních (koncentrace polymeru, koncentrace tvrdícího roztoku) a procesních parametrů (velikost vnějšího průměru injekční jehly) na vlastnosti vzniklých částic (výtěžek, sféricita, ekvivalentní průměr a bobtnavost při pH 6). Metodou analýzy hlavních komponent byl zásadní vliv na výsledné vlastnosti alginátových částic potvrzen pouze u koncentrace natrium-alginátu. Tyto výsledky potvrdily spolehlivý a bezpečný potenciál vnější iontové gelace v přípravě částicové lékové formy na bázi alginátu.

Klíčová slova: hydrogelové částice; vnější iontová gelace; natrium-alginát; měďnaté ionty; hodnocení částicové lékové formy; analýza hlavních komponent

Influence of formulation and process parameters on the properties of Cu2+/alginate particles prepared by external ionic gelation evaluated by principal component analysis

Currently, the method of external ionic gelation for the preparation of alginate particles is successfully used not only in the field of pharmacy and medicine, but also especially in the field of biotechnology. Therefore, the preparation of alginate particles and their subsequent evaluation using principal component analysis was the key task of our experiment. To optimize this method, we focused on the evaluation of the effect of formulation (the polymer concentration, the hardening solution concentration) and process parameters (the outer diameter of the injection needle) on the properties of the resulting beads (yield, sphericity factor, equivalent diameter and swelling capacity at pH 6). Using multivariate data analysis, the major influence on the resulting properties of the prepared particles was confirmed only in sodium alginate concentration. Obtained results verified the reliable and safe potential of the external ionic gelation for preparation alginate-based particulate dosage forms.

Keywords: hydrogel particles; external ionic gelation; sodium alginate; copper ions; evaluation of the particulate dosage form; Principal component analysis
Grants and funding:

This work was supported by the Ministry of Education, Youth and Sports project "FIT" (Pharmacology, Immunotherapy, nanoToxicology) CZ.02.1.01/0.0/0.0/15 003/0000495 and by the Ministry of Agriculture of the Czech Republic, institutional support MZE-R00518.

Vloženo: 18. březen 2019; Přijato: 29. březen 2019; Zveřejněno: 1. únor 2019  Zobrazit citaci

ACS AIP APA ASA Harvard Chicago Chicago Notes IEEE ISO690 MLA NLM Turabian Vancouver
Pavelková M, Vysloužil J, Kubová K, Pavloková S, Mašková E, Vetchý D. Vliv formulačních a procesních parametrů na vlastnosti Cu2+/alginátových částic připravených vnější iontovou gelací hodnocený analýzou hlavních komponent Miroslava Pavelková. Čes. slov. farm. 2019;68(2):69-77. doi: 10.36290/csf.2019.009.
Sdílet...
Stáhnout citaci
  • BibTeX (.bib)
  • Bookends (.ris)
  • EasyBib (.ris)
  • EndNote (.enw)
  • EndNote 8 (.xml)
  • ISI WoS (.isi)
  • Medlars (.medlars)
  • Mendeley (.ris)
  • MODS (.xml)
  • Papers (.ris)
  • RefWorks (.txt)
  • RefManager (.ris)
  • RIS (.ris)
  • MS Word (.xml)
  • Zotero (.ris)
    • Zobrazit celý článek

    Reference

    1. Agnihotri S. A., Mallikarjuna N. N., Aminabhavi T. M. Recent advances on chitosan-based micro- and nanoparticles in drug delivery. J. Control. Release 2004; 100, 5-28. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    2. Patil J. S., Kamalapur M. V., Marapur S. C., Kadam D. V. Ionotropic gelation and polyelectrolyte complexation: The novel techniques to design hydrogel particulate sustained, modulated drug delivery system: A review. Dig. J. Nanomater. Bios. 2010; 5, 241-248.
    3. Patil P., Chavanke D., Wagh M. A. A review on ionotropic gelation method: Novel approach for controlled gastroretentive gelispheres. Int. J. Pharm. Pharm. Sci. 2012; 4, 27-32.
    4. Cerciello A., Auriemma G., Del Gaudio P., Sansone F., Aquino R. P., Russo P. A novel core-shell chronotherapeutic system for the oral administration of ketoprofen. J. Drug Deliv. Sci. Tec. 2016; 32, 126-131. Přejít k původnímu zdroji...
    5. Ahmadi F., Oveisi Z., Samani S. M., Amoozgar Z. Chitosan based hydrogels: characteristics and pharmaceutical applications. Res. Pharm. Sci. 2015; 10, 1-16.
    6. Zhang H., Tumarkin E., Peerani R., Nie Z., Sullan R. M. A., Walker G. C., Kumacheva E. Microfluidic production of biopolymer microcapsules with controlled morphology. J. Am. Chem. Soc. 2006; 128, 12205-12210. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    7. Smidsrød O., Skjåk-Braek G. Alginate as immobilization matrix for cells. Trends Biotechnol. 1990; 8, 71-78. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    8. Alonso B. C., Rayment P., Ciampi E., Ablett S., Marciani L., Spiller R. C., Norton I. T., Gowland P. A. NMR relaxometry and rheology of ionic and acid alginate gels. Carbohyd. Polym. 2010; 82, 663-669. Přejít k původnímu zdroji...
    9. Skjåk-Braek G., Grasdalen H., Smidsrød O. Inhomogeneous polysaccharide ionic gels. Carbohyd. Polym. 1989; 10, 31-54. Přejít k původnímu zdroji...
    10. Vysloužil J., Dvořáčková K., Kejdušová M. Příprava léčivých mikročástic metodou odpařování rozpouštědla. Chem. Listy 2013; 107, 16-23.
    11. Lee B.-B., Ravindra P., Chan E.-S. Size and shape of calcium alginate beads produced by extrusion dripping. Chem. Eng. Technol. 2013; 36, 1627-1642. Přejít k původnímu zdroji...
    12. Gombotz W. R., Wee S. F. Protein release from alginate matrices. Adv. Drug Deliver. Rev. 1998; 31, 267-285. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    13. Marković D., Zarubica A., Stojković N., Vasić M., Cakić M., Nikolić G. Alginates and similar exopolysaccharides in biomedical application and pharmacy: Controled delivery of drugs. Advanced technologies 2016; 5, 39-52. Přejít k původnímu zdroji...
    14. Lee K. Y., Mooney D. J. Alginate: properties and biomedical applications. Prog. Polym. Sci. 2012; 37, 106-126. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    15. Urtuvia V., Maturana N., Acevedo F., Peña C., Díaz-Barrera A. Bacterial alginate production: an overview of its biosynthesis and potential industrial production. World J. Microb. Biot. 2017; 33, 198. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    16. Haug A., Larsen B., Smidsrød O. Studies on the sequence of uronic acid residues in alginic acid. Acta Chem. Scand. 1967; 21, 691-704. Přejít k původnímu zdroji...
    17. Haug A., Larsen B. Quantitative determination of the uronic acid composition of alginates. Acta Chem. Scand. 1962; 16, 1908-1918. Přejít k původnímu zdroji...
    18. Agulhon P., Markova V., Robitzer M., Quignard F., Mineva T. Structure of alginate gels: Interaction of diuronate units with divalent cations from density functional calculations. Biomacromolecules 2012; 13, 1899-1907. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    19. Mørch Y. A., Donati I., Strand B. L., Skjåk-Braek G. Effect of Ca2+, Ba2+, and Sr2+ on alginate microbeads. Biomacromolecules 2006; 7, 1471-1480. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    20. Haug A., Smidsrød O. Selectively of some anionic polymers for divalent metal ions. Acta Chem. Scand. 1970; 24, 843-854. Přejít k původnímu zdroji...
    21. Idota Y., Kogure Y., Kato T., Yano K., Arakawa H., Miyajima C., Kasahara F., Ogihara T. Relationship between physical parameters of various metal ions and binding affinity for alginate. Biol. Pharm. Bull. 2016; 39, 1893-1896. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    22. Braccini I., Pérez. Molecular basis of Ca2+-induced gelation in alginates and pectins: The egg-box model revisited. Biomacromolecules. 2001; 2, 1089-1096. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    23. Lu L., Liu X., Qian L., Tong Z. Sol-gel transition in aqueous alginate solutions induced by cupric cations observed with viscoelasticity. Polym. J. 2003; 35, 804-809. Přejít k původnímu zdroji...
    24. Velings N. M., Mestdagh M. M. Physico-chemical properties of alginate gel beads. Polym. Gels Netw. 1995; 3, 311-330. Přejít k původnímu zdroji...
    25. Rodrigues J. R., Lagoa R. Copper ions binding in Cu-alginate gelation. J. Carbohyd. Chem. 2006; 25, 219-232. Přejít k původnímu zdroji...
    26. Jain D., Bar-Shalom D. Alginate drug delivery systems: application in context of pharmaceutical and biomedical research. Drug Dev. Ind. Pharm. 2014; 40, online 1-9. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    27. Thomas S. Alginate dressings in surgery and wound management - part 1. J. Wound Care. 2000; 9, 56-60. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    28. Draget K. I., Taylor C. Chemical, physical and biological properties of alginates and their biomedical implications. Food Hydrocolloid 2011; 25, 251-256. Přejít k původnímu zdroji...
    29. Augst, A. D., Kong H. J., Mooney D. J. Alginate hydrogels as biomaterials. Macromol. Biosci. 2006; 6, 623-633. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    30. Pavelková M., Kubová K., Vysloužil J., Kejdušová M., Vetchý D., Celer V., Molinková D., Lobová D., Pechová A., Vysloužil J., Kulich P. Biological effects of drug-free alginate beads cross-linked by copper ions prepared using external ionotropic gelation. AAPS PharmSciTech. 2017; 18, 1343-1354. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    31. Grass G., Rensing C., Solioz M. Metallic copper as an antimicrobial surface. Appl. Environ. Microb. 2011; 77, 1541-1547. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    32. Rabišková M., Häring A., Minczingerová K., Havlásek M., Musilová P. Microcrystalline cellulose in oral dosage forms. Chem. Listy 2007; 101, 70-77.
    33. Smýkalová I., Horáček J., Hýbl M., Bjelková M., Pavelek M., Krulikovská T., Hampel D. Seed type identification by image analysis - correlation of nutrients with size, shape and colour characteristics of seeds. Chem. Listy 2011; 105, 138-145.
    34. Dodou D., Breedveld P., Wieringa P. A. Mucoadhesives in the gastrointestinal tract: revisiting the literature for novel applications. Eur. J. Pharm. Biopharm. 2005; 60, 1-16. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    35. Kubánková R., Vysloužil J., Kejdušová M., Vetchý D., Dvořáčková K. Impact of formulation and process parameters on the properties of chitosan-based microspheres prepared by external ionic gelation. Ces. slov, Farm. 2014; 63, 127-135. Přejít k původnímu zdroji...
    36. The R Core Team. R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria. 1993-2003. https://www.R-project.org/
    37. Chan E.-S., Lee B.-B., Ravindra P., Poncelet D. Prediction models for shape and size of ca-alginate macrobeads produced through extrusion - dripping method. J. Colloid Interf. Sci. 2009; 338, 63-72. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    38. Rousseau I., Le Cerf D., Picton L., Argillier J. F., Muller G. Entrapment and release of sodium polystyrene sulfonate (SPS) from calcium alginate gel beads. Eur. Polym. J. 2004; 40, 2709-2715. Přejít k původnímu zdroji...
    39. Kašpar O., Jakubec M., Štěpánek F. Characterization of spray dried chitosan-TPP microparticles formed by two- and tree fluid nozzles. Powder Technol. 2013; 204, 31-40. Přejít k původnímu zdroji...
    40. Popa E. G., Gomes M. E., Reis R. L. Cell delivery systems using alginate- carrageenan hydrogel beads and fibers for regenerative medicine applications. Biomacromolecules 2011; 12, 3952-3961. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    41. Aswathy K. S., Abraham A. M., Jomy L., Mehaladevi R., Rosemol K. J. Formulation and evaluation of Etodolac alginate beads prepared by ionotropic gelation for sustained release. Int. J. Sci. Innov. Res. 2014; 3, 527-531. Přejít k původnímu zdroji...
    42. Manjanna K. M., Shivakumar B., Pramod kumar T. M. Diclofenac sodium microbeads for oral sustained drug delivery. Int. J. Pharm. Tech. Res. 2009; 1, 317-327.
    43. Joshi S., Patel P., Lin S., Madan P. L. Development of cross-linked alginate spheres by ionotropic gelation technique for controlled release of naproxen orally. Asian J. Biomed. Pharm. Sci. 2012; 7, 134-142.
    44. Rajesh K. S., Khanrah A., Biswanath S. Release of ketoprofen from alginate microparticles containing film forming polymers. J. Sci. Ind. Res. 2003; 62, 985-989.
    45. Chan E.-S. Preparation of Ca-alginate beads containing high oil content: Influence of process variables on encapsulation efficiency and bead properties. Carbohyd. Polym. 2011; 84, 1267-1275. Přejít k původnímu zdroji...
    46. Østberg T., Vesterhus L., Graffner C. Calcium alginate matrices for oral multiple unit administration: II. Effect of process and formulation factors on matrix properties. Int. J. of Pharmaceut. 1993; 97, 183-193. Přejít k původnímu zdroji...
    47. Sathali A. A. H., Varun J. Formulation, development and in vitro evaluation of candesartan cilexetil mucoadhesive microbeads. Int. J. Curr. Pharm. Res. 2012; 4, 109-118.
    48. Khazaeli P., Pardakhty A., Hassanzadeh F. Formulation of ibuprofen beads by ionotropic gelation. Iran. J. Pharm. Res. 2008; 7, 163-170.
    49. Blandino A., Macías M., Cantero D. Formation of calcium alginate gel capsules: Influence of sodium alginate and CaCl2 concentration on gelation kinetics. J. Biosci. Bioeng. 1999; 88, 686-689. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    50. Bajpai S. K., Sharma S. Investigation of swelling/degradation behaviour of alginate beads crosslinked with Ca2+ and Ba2+ ions. React. Funct. Polym. 2004; 59, 129-140. Přejít k původnímu zdroji...
    51. Striamornsak P., Nunthanid J. Calcium pectinate gel beads for controlled release drug delivery: II. Effect of formulation and processing variales on drug release. J Microencapsul. 1999; 16, 303-313. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    52. Reimann C., Filzmoser P., Garret R. G., Dutter R. Statistical data analysis explained: applied environmental statistics with R. Ltd. Chichester, John Wiley & Sons; 2008. Přejít k původnímu zdroji...

    Zpět na obsah


    Česká a slovenská farmacie

    Vážená paní, pane,
    upozorňujeme Vás, že webové stránky, na které hodláte vstoupit, nejsou určeny široké veřejnosti, neboť obsahují odborné informace o léčivých přípravcích, včetně reklamních sdělení, vztahující se k léčivým přípravkům. Tyto informace a sdělení jsou určena výhradně odborníkům dle §2a zákona č.40/1995 Sb., tedy osobám oprávněným léčivé přípravky předepisovat nebo vydávat (dále jen odborník).
    Vezměte v potaz, že nejste-li odborník, vystavujete se riziku ohrožení svého zdraví, popřípadě i zdraví dalších osob, pokud byste získané informace nesprávně pochopil(a) či interpretoval(a), a to zejména reklamní sdělení, která mohou být součástí těchto stránek, či je využil(a) pro stanovení vlastní diagnózy nebo léčebného postupu, ať už ve vztahu k sobě osobně nebo ve vztahu k dalším osobám.

    Prohlašuji:

    1. že jsem se s výše uvedeným poučením seznámil(a),
    2. že jsem odborníkem ve smyslu zákona č.40/1995 Sb. o regulaci reklamy v platném znění a jsem si vědom(a) rizik, kterým by se jiná osoba než odborník vstupem na tyto stránky vystavovala.

    Ne
    Ano

    Pokud vaše prohlášení není pravdivé, upozorňujeme Vás,
    že se vystavujete riziku ohrožení svého zdraví, popřípadě i zdraví dalších osob.