Badanie kinetyki uwalniania leków z bioceramicznych preparatów implantacyjnych

• Autorzy: Mycek B. , Szymura-Oleksiak J. , Strach B. , Zima A. , Ślósarczyk A.

Warianty tytułu

EN

Studies of the kinetics of drug release from bioceramic implants

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W niniejszej pracy badano trwałość biomateriałów typu cementowego opartych na fosforanach wapnia w warunkach in vitro w temperaturze 37°C z zastosowaniem buforu fosforanowego o pH 7,4 lub płynu SBF (ang. simulated body fluid). Badane materiały stanowiły α-TCP z dodatkiem 1% roztworu chitozanu w 0,5-procentowym kwasie octowym oraz MgHAp-gips i MgCHAp-gips formowane wodą. Do oceny kinetyki uwalniania wybranych leków: doksycykliny-DOX, cefuroksymu-CFU oraz pentoksyfiliny-PTX, zastosowano α-TCP z dodatkiem roztworu chitozanu, ponieważ materiał ten wykazywał w warunkach eksperymentu największą trwałość. Leki w implantach w kształcie walca zostały rozmieszczone homogenicznie i dzięki temu uwalniały się z dowolnego jego miejsca. Na podstawie stężeń leków oznaczonych po różnych czasach metodą spektrofotometryczną określano mechanizm ich uwalniania z opracowanych nośników ceramicznych. W tym celu zastosowano model Korsenmeyera-Peppasa oraz model Higuchiego. Wyniki badań wykazały, że profil uwalniania leku z badanego biomateriału zależał od rodzaju leku. Najszybciej uwalniała się PTX, a najwolniej DOX. Otrzymane wartości wykładnika dyfuzyjnego n charakteryzującego mechanizm uwalniania leku w modelu Korsenmeyera-Peppasa, były w przypadku PTX oraz CFU równe 0,5, co świadczy o tym, że uwalnianie tych leków zachodziło zgodnie z mechanizmem dyfuzji Ficka. W przypadku DOX wartość tego wykładnika wynosząca 0,7 wskazywała na mechanizm anomalny.

EN

In this work, in vitro stability of cement type ceramic biomaterials was estimated at a temperature of 37 °C using a phosphate buffer of pH 7.4 or SBF (Simulated Body Fluid). The first type of materials consisted of - αTCP mixed with a 1% chitosan solution in 0.5% acetic acid. The second group of potential drug carriers was obtained on the basis of MgHAp-gypsum and MgCHAp-gypsum, using water as a setting liquid. The profile and kinetics of in vitro drugs release (doxycycline-DOX, cefuroxim-CFU and pentoxifylline-PTX) were investigated for α-TCP with the 1% chitosan solution, because this material was the most stable in the experimental conditions. The drugs were distributed homogeneously in the bioceramic implants and released from their whole volume. The aim of the experiment was to determine the mechanism of drugs release from the carriers, applying Korsenmeyer-Peppas or Higuchi model. The results showed that the release profiles depended on the drug used. The highest release rate was observed for PTX and the lowest for DOX. The values of diffusion exponent n, being a factor determining the mechanism of drug release, for PTX and CFU were equal to 0.5, which proved that these medicaments were released according to the Fickian diffusion regime. In the case of DOX, the value of this exponent was equal to 0.7, indicating that the mechanism of DOX release was anomalous.

Słowa kluczowe

PL

implanty bioceramiczne; nośniki leku; modele matematyczne

EN

bioceramic implants; drug carriers; mathematical models

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Ceramiczne
• Czasopismo: Materiały Ceramiczne
• Rocznik: 2012
• Tom: T. 64, nr 3
• Strony: 387--392
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., wykr., tab.

Twórcy

autor

Mycek B.

autor

Szymura-Oleksiak J.

autor

Strach B.

autor

Zima A.

autor

Ślósarczyk A.

• Uniwersytet Jagielloński, Collegium Medicum, Zakład Farmakokinetyki i Farmacji Fizycznej, ul. Św. Anny 12, 31-008 Kraków,

Bibliografia

• [1] Legeros R.Z., Lin S., Rohanizadeh R., Mijares D., Legeros J. P.: „Biphasic calcium phosphate bioceramics: preparation, properties and applications”, J. Mater. Sci., Materials in medicine, 14, (2003), 201-209.
• [2] Ślósarczyk A., Kowalczewski J., Paszkiewicz Z., Marczak D.: „Zastosowanie porowatych wszczepów kompozytowych hydroksyapatyt-TCP w ortopedii”, Chirurgia Narządów Ruchów i Ortopedia Polska, 73, (2008), 196-200.
• [3] Hirabayashi H., Fujisaki J.: „Bone-specific drug delivery systems”, Clinical Pharmacokinetics, 42, (2003), 1319-1330.
• [4] Jain A.K., Panchagnula R.: „Review skeletal drug delivery systems”, International Journal of Pharmaceutics, 206, (2000), 1-12.
• [5] Durukan C., Brown P.W.: „[-Tricalcium phosphate hydrolysis to hydroxyapatite at and near physiological temperature”, J. Mater. Sci., Materials in medicine, 11, (2000), 365-371.
• [6] Baro M., Sanchez E., Delgado A., Perera A., Evora C.: „In vitro-in vivo characterization of gentamicin bone implants”, Journal of Controlled Release, 83, (2002), 353-364.
• [7] Sivakumar M., Panduranga Rao K.: „Preparation, characterization and in vitro release of gentamicin from coralline hydroxyapatite-gelatin composite microspheres”, Biomaterials, 23, (2002), 3175-3181.
• [8] Castro C., Sánchez E., Delgado A., Soriano I., Nunez P., Baro M., Perera A., Evora C.: „Ciprofloxacin implants for bone infection. In vitro-in vivo characterization”, Journal of Control Release, 93, (2003), 341-354.
• [9] Itokazu M., Kumazawa S., Wada E., Wenyi Y.: „Sustained release of adriamycin from implanted hydroxyapatite blocks for the treatment of experimental osteogenic sarcoma in mice”, Cancer Letters, 107, (1996), 11-18.
• [10] Otsuka M., Matsuda Y., Baig A.A., Chhettry A., Higuchi W.I.: „Calcium-level responsive controlled drug delivery from implant dosage forms to treat osteoporosis in an animal model”, Advanced Drug Delivery Reviews, 42, (2000), 249-258.
• [11] Sivakumar M., Panduranga Rao K.: „Preparation, characterization and in vitro release of gentamicin from coralline hydroxyapatite-gelatine composite microspheres”, Biomaterials, 23, (2002), 3175-3181.
• [12] Shinto Y., Uchida A., Korkusuz F., Araki N., Ono K.: „Calcium hydroxyapatite ceramic used as a delivery system for antibiotics”, Journal of Bone and Joint Surgery, 74-B, (1992), 600-604.
• [13] Peppas N.A., Sahlin J.J.: „A sample equation for the description of solute release. III. Coupling of diffusion and relaxation’, International Journal of Pharmaceutics, 57, (1989), 169-172.
• [14] Costa P., Lobo J. M. S.: „Modeling and comparison of dissolution profiles”, European Journal of Pharmaceutical Sciences, 13, (2001), 123-133.
• [15] Ślósarczyk A., Szymura-Oleksiak J., Mycek B.: „The kinetics of pentoxyfylline release from drug-loaded hydroxyapatite implants”, Biomaterials, 21, (2000), 1215-1221.