ساخت ومشخصه یابی هیدروژل حاوی کورکومین بارگذاری شده در نانوذرات کیتوسان به عنوان زخم پوش نوین

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی پزشکی، واحد یزد، دانشگاه آزاد اسلامی، یزد، ایران

2 گروه شیمی، واحد یزد، دانشگاه آزاد اسلامی، یزد، ایران

چکیده

در این تحقیق، نانو کمپلکس کیتوسان / کورکومین(Cs/Cr)    با درصد وزنی (1:1) Cr/Cs  (نمونه A)  و (2:1) Cr/Cs  (نمونه B) با روش کمپلکس دارو- پلی ساکارید ساخته شد و در داخل هیدروژل آلژینات/ کیتوسان کپسوله و مورد ارزیابی قرار گرفت. مورفولوژی سطح و گروه های عاملی موجود در روی سطح نمونه ها به ترتیب با میکروسکوپ (SEM و (FESEM و FTIR ارزیابی گردید. متوسط  قطر هیدرودینامیکی نانوکمپلکس A و B با روش پراکندگی دینامیکی نور  ((DLS به ترتیب در محدودهnm  80 وnm 45 و بار سطحی آن ها به ترتیب mV 18+ و  mV 24+ محاسبه شد.  برای مشخصه یابی هیدروژل حاوی نانوکمپلکس Cr/Cs،  تست عبور بخار و آزمون درصد تورم در محلول بافر فسفات انجام گرفت. نتایج نشان داد، هیدروژل حاوی نانوکمپلکس B دارای میزان تورم  و عبور بخار به ترتیب 2049%  و g/m2/day 2300 می باشد که می تواند محیط ترمیم مرطوب را در محل زخم ایجاد نماید. همچنین، برای سنجش رهایش کورکومین از نانوکمپلکس ها، مطالعات رهایش در in vitro با روش HPLC که رهایش آهسته بدون رهایش انفجاری را نشان داد، انجام گرفت. سپس جهت بررسی مکانیزم رهایش کورکومین از نانوکمپلکس ها، نتایج حاصل از ازمون رهایش دارو با مدل کورسمایر- پپاس تطبیق داده شد.  همچنین، میزان کپسوله شدن کورکومین در نانوکمپلکس 80% محاسبه گردید که نشان دهنده بارگذاری بالای کورکومین در نانوکمپلکس می باشد. در نهایت، توسط  آزمون سمیت سلولی (MTT)، میزان تکثیر و زنده مانی سلول های فیبروبلاست (L929) بر روی سطح نانو کمپلکس بررسی گردید و نتایج هیچ گونه سمیتی سلولی را در نانو کمپلکس نشان نداد. بنابراین، هیدروژل حاوی نانو کمپلکس کیتوسان / کورکومین می تواند کاربرد بالقوه ای را به عنوان زخم پوش برای تسریع در ترمیم زخم داشته باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Synthesis and characterization of hydrogel loaded curcumin encapsulated chitosan nanoparticles as novel wound dressing

نویسندگان [English]

  • Ahmad Mirzababaeiy 1
  • Mahboobeh Mahmoodi 1
  • Razieh Mohebat 2
1 Department of Biomedical Engineering, Yazd Branch, Islamic Azad University, Yazd, Iran
2 Department of Chemistry, Yazd Branch, Islamic Azad University, Yazd, Iran
چکیده [English]

In this study, curcumin/chitosan (Cs/Cr) nanocomplex with different weight percentages Cs/Cr (1:1) (sample A) and Cs/Cr (2:1) (sample B) by drug-poly saccharide complex method were fabricated and encapsulated into chitosan/alginate hydrogel and then the samples were evaluated. The morphology and functional group of the samples surface were evaluated via the scanning electron microscopy (SEM and FESEM) and fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), respectively. The average hydrodynamic diameter of nancomplex A and B by the dynamic light scattering (DLS) were measured 80nm and 45 nm, respectively and their zeta potentials were obtained +18 mV and +24 mV, respectively. For characterization of Cs/Cr nano complex loaded hydrogel, the water vapour transmission rate (WVTR) and   the swelling test in PBS were performed. The results indicated that hydrogel containing nanocomplex B with high absorbing fluids (2049%) and good WVTR (2300 g/m2/day) can be suitable for creating a wet environment for wound healing. Also, in vitro release studies by HPLC method was performed for evaluation of curcumin release from nano complex and the results showed a sustained release without initial burst release. To study the release mechanism of curcumin from nanocomplex, data obtained from release test were fitted to Korsmeyer-Peppas kinetics model. Also, the encapsulation efficiency of curcumin in nanocomplex was meseared 80% that the results indicated a high curcumin loading in nanocomplex. Finally, the viability and proliferation of fibroblast cell line (L929) on nano complex surface was evaluated by MTT assay and the results did not showed any cytotoxicity. Therefore, the hydrogel containing Cs/Cr nano complex can be a good choice as wound dressing for rapid healing. 

کلیدواژه‌ها [English]

  • curcumin
  • Nano-Complex
  • Hydrogel
  • Drug delivery system
  • Chitosan
  • alginate

1]Garg ,A., Biello , K., Hoot, J.W.,  Reddy, S.B., Wilson, L., George, P, Robinson-Bostom, L, Belazarian,, L, ”  The Skin Cancer Objective Structured Clinical Examination (SCOSCE): a multi-institutional collaboration to develop and validate a clinical skills assessment for melanoma” theAmerican Academy of Dermatology, 73, (2015), 959.

[2] Boateng, J., Catanzano, O., "Advanced therapeutic dressings for effective wound healing—a review."  Pharmaceutical Sciences, 104, (2015), 3653.

[3] Delmar, K., Bianco-Peled, H. "Composite chitosan hydrogels for extended release of hydrophobic drugs."  Carbohydrate polymers, 136, (2016), 570.-580

[4] Wang, T., Zhu, X. K., Xue, X. T., & Wu, D. Y. "Hydrogel sheets of chitosan, honey and gelatin as burn wound dressings." Carbohydrate polymers, 88, (2012), 75.‏ -83

[5] Li, X., Kong, X., Zhang, Z., Nan, K., Li, L., Wang, X., & Chen, H. , “Cytotoxicity and biocompatibility evaluation of N, O-carboxymethyl chitosan/oxidized alginate hydrogel for drug delivery application.” International journal of biological macromolecules50(2012), 1299-1305.‏

 [6] Li, X., Nan, K., Li, L., Zhang, Z., Chen, H, "In vivo evaluation of curcumin nanoformulation loaded methoxy poly (ethylene glycol)-graft-chitosan composite film for wound healing application."  Biomaterials, 26,(2005), 3941.

[8] Zhou, Y., Tang, R. C, "Modification of curcumin with a reactive UV absorber and its dyeing and functional properties for silk." Dyes and Pigments, 134, (2016), 203.‏

]8 [نوید احمدی نسب, حسن حسنی کومله, شهرام تیموریان, مجتبی بیگ زاده و محمود کاظم زاد، " فرمولاسیون، مشخصه یابی و ارزیابی نانوذرات مزوپورسیلیکا-کیتوسان بارگذاری شده با کورسیتین به منظور دارورسانی هدفمند در درمان سرطان"،  مواد و فناوری­‌های پیشرفته، شماره 5،)1395(، 44- 37.

 [9] Martins, A. F., Bueno, P. V., Almeida, E. A., Rodrigues, F. H., Rubira, A. F., Muniz, E. C., "Characterization of N-trimethyl chitosan/alginate complexes and curcumin release."biological macromolecules, 57, (2013),174-184‏

[10] Parameswari, A. R., Rajalakshmi, G., Kumaradhas, P. "A combined molecular docking and charge density analysis is a new approach for medicinal research to understand drug–receptor interaction: Curcumin–AChE model."  Chemico-biological interactions, 225, (2015),21-31‏

[11] Dey, S., & Sreenivasan, K, "Conjugation of curcumin onto alginate enhances aqueous solubility and stability of curcumin." Carbohydrate polymers, 99, (2014),499.-507.

[12] Nguyen, M. H., Yu, H., Kiew, T. Y., Hadinoto, K, "Cost-effective alternative to nano-encapsulation: Amorphous curcumin–chitosan nanoparticle complex exhibiting high payload and supersaturation generation." Pharmaceutics and Biopharmaceutics , 96 , (2015), 1-10.‏

[13] Das, R. K., Kasoju, N., Bora, U "Encapsulation of curcumin in alginate-chitosan-pluronic composite nanoparticles for delivery to cancer cells."  Nanotechnology, Biology and Medicine. 6,( 2010), 153-160.‏

[14] Zhao, Y. Z., Lu, C. T., Zhang, Y., Xiao, J., Zhao, Y. P., Tian, J. L.,  Xu, C. Y, "Selection of high efficient transdermal lipid vesicle for curcumin skin delivery." pharmaceutics, 454, (2013), 302-309.‏

[15] Castangia, I., Nácher, A., Caddeo, C., Valenti, D., Fadda, A. M., Díez-Sales, O., Manconi, M., "Fabrication of quercetin and curcumin bionanovesicles for the prevention and rapid regeneration of full-thickness skin defects on mice."  Acta biomaterialia, 10, (2014), 1292-1300.‏

[16] Li, X., Chen, S., Zhang, B., Li, M., Diao, K., Zhang, Z., Li, J.,  Xu ,Y,. Wang, X,. Chen, H., "In situ injectable nano-composite hydrogel composed of curcumin, N, O-carboxymethyl chitosan and oxidized alginate for wound healing application." pharmaceutics, 437, (2012), 110-119.

[17] Delfiya, D. A., Thangavel, K. "In vitro release kinetics of spray dried curcumin-loaded egg albumin microparticles." International Journal of Herbal Medicine, 5(3), (2017), 45-48.‏

[18] Govindaraj, P., Kandasubramanian, B., Kodam, K. M.,  "Molecular interactions and antimicrobial activity of curcumin (Curcuma longa) loaded polyacrylonitrile films." Materials Chemistry and Physics, 147, (2014),934-941.

[19] Mohan, P. K., Sreelakshmi, G., Muraleedharan, C. V., Joseph, R ., "Water soluble complexes of curcumin with cyclodextrins: Characterization by FT-Raman spectroscopy." Vibrational Spectroscopy, 62, (2012), 77-84.

[20] Li, X., Kong, X., Shi, S., Gu, Y., Yang, L., Guo, G., Qian, Z.,  "Biodegradable MPEG-g-Chitosan and methoxy poly (ethylene glycol)-b-poly (ε-caprolactone) composite films: Part 1. Preparation and characterization." Carbohydrate polymers, 79 , (2010), 429-436.

 [21] Azad, A. K., Sermsintham, N., Chandrkrachang, S., Stevens, W. F., "Chitosan membrane as a wound healing dressing: characterization and clinical application." Biomedical Materials Research Part B: Applied Biomaterials, 69, (2004), 216-222.