Study on the rheological properties of microcrystalline chitosan hydrogels used as drug carriers

• Autorzy: Bodek K. H.

Warianty tytułu

PL

Badania właściwości reologicznych hydrożeli mikrokrystalicznego chitozanu stosowanych jako nośniki leków

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The flow behavior of gel-like water dispersions containing 2-4 wt. % of microcrystalline chitosan (MCCh) (Table 1), selected anti-inflammatory drugs (diclofenac acid, ketoprofen acid, diclofenac Na, ibuprofen Na) (Table 2), and various auxiliary substances (triethanolamine, glycerol, etc.), viz., viscosity and yield stress (TAOO), were studied in relation to MCCh content, drug content (Table 4), temperature, shear rate, and storage time. Methylcellulose was used as a model gel-forming substance. The power-law Ostwald-de Waele [12] (eqn. 1) and the Herschel-Bulkley (eqn. 2) models were used for the diluted and for the MCCh-rich hydrogels, respectively; the adjustable parameters, k and n, and activation energy were established (Tables 3, 4, Fig. 5). Measurements were carried out immediately after preparation and after a year's long storage (Table 5). Low-polymer MCCh hydrogels are non-Newtonian fluids with n < 1, shear-thinned, and with no yield stress. Polymer-rich hydrogels, n < 1 and TAO O > 0, are viscoelastic fluids, shear-thinned; they have a yield stress. As the temperature was raised, TAO O decreased. For most hydrogel systems, the Arrhenius equation adequately described the variation of apparent viscosity with temperature. As the shear rate was increased, viskosity and activation energy decreased. In one year's long storage at 20°C the viscosity of the MCCh hydrogel was lower and that of the hydrogel containing an active substance was slightly higher. The polymer content decides whether the MCCh hydrogel is a pseudoplastic or a plastic fluid. Glycerol and 1,2-propylene glycol as hydrophilizing agents and methylcellulose hydrogel were found to be useful additives ensuring spreading over, and adhesion to, the surface of the human skin.

PL

Określono właściwości reologiczne żelowych zawiesin wodnych (pH ok. 7) mikrokrystalicznego chitozanu (MCCh) w zakresie zawartości polimeru 2-4% mas. i temperatury 20°C-40°C (tab. 1) jako podłoża wybranych niesteroidowych leków przeciwzapalnych zawierających także środki pomocnicze (trietanoloaminę, glicerrol, glikol 1,2-propylenowy i in.). Badano lepkość i granicę płynięcia w zależności od zawartości MCCh i leku; temperatury, szybkości ścinania oraz czasu przechowywania. Jako modelową substancję żelującą stosowano metylocelulozę. Właściwości reologiczne hydrożeli opisano równaniami potęgowymi [równ. (1) - hydrożele rozcieńczone, równ. (2) - hydrożele bardziej stężone]; wyznaczono parametry dobieralne k oraz n (tab. 3, 4), granicę płynięcia (TAO 0) i energię aktywacji (E 0) przepływu lepkiego (rys. 5). Pomiary w temp. 20°C (rys. 1) wykonano bezpośrednio po sporządzeniu hydrożelu i po upływie roku (tab. 5). Hydrożel MCCh o małej zawartości polimeru jest płynem nienewtonowskim, rozrzedzanym podczas ścinania, charakteryzującym się n < 1 i nie mającym granicy płynięcia. W warunkach większych zawartości polimeru (n < 1 oraz TAO 0 > 0) hydrożel stanowi płyn lepkoplastyczny, rozrzedzany podczas ścinania i z granicą płynięcia. W układach hydrożelowych wartość TAO O malała ze wzrostem temperatury. W odniesieniu do większości układów równanie Arrheniusa dobrze opisuje zmianę lepkości pozornej z temperaturą. Lepkość pozorna i energia aktywacji płynięcia hydrożelu MCCh oraz preparatów z substancją aktywną malały ze wzrostem szybkości ścinania. Po roku przechowywania w temp. 20°C lepkość hydrożelu MCCh była nieco mniejsza, a hydrożelu zawierającego lek - nieco większa. Glicerrol i glikol 1,2-propylenowy jako środki hydrofilizujące oraz żelująca metyloceluloza okazały się korzystnymi dodatkami zapewniającymi dobre rozprowadzenie badanych układów i przyleganie ich do skóry ludzkiej.

Słowa kluczowe

EN

microcrystalline chitosan; hydrogel; apparent viscosity; yield stress; effect of temperature and storage time; energy of activation for viscous flow

PL

mikrokrystaliczny chitozan; hydrożele; właściwości reologiczne; czas przechowywania; substancje pomocnicze

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2000
• Tom: T. 45, nr 11-12
• Strony: 818--825
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz.

Twórcy

autor

Bodek K. H.

• Medical University Faculty of Pharmacy, Institute of Chemistry l Muszyńskiego Street, 90-151 Łódź, Poland