Влияние способа получения и депонирования гемостатического препарата на физико-химические свойства биополимерных микрочастиц
https://doi.org/10.21285/achb.1020
EDN: MYEJTH
Аннотация
Разработка эффективных гемостатических средств местного действия является одной из приоритетных задач современной регенеративной медицины. Особенно важным остается понимание того, как параметры получения влияют на структуру и функциональную активность биополимерного материала. Целью проведенного исследования являлось изучение физико-химических характеристик микрочастиц из биодеградируемого полимера поли(3-гидроксибутират-со-3-гидроксивалерата) в зависимости от способа получения и депонирования гемостатического препарата этамзилата. Были изучены морфология микрочастиц, размер, электрокинетический потенциал, а также высвобождение препарата с оценкой моделей кинетики. Результаты исследования показали, что способ получения существенно влияет на размер микрочастиц (85 и 18 мкм), электрокинетический потенциал (-27 и -19 мВ) и высвобождение лекарственного средства (около 80 и около 60%) для эмульсионного метода и для распылительного высушивания соответственно. Показано, что депонирование лекарственного препарата не оказало существенного влияния на средний диаметр микрочастиц (76–85 и 15–18 мкм), а также электрокинетический потенциал (около -26,5…-27,5 и -15,0…-22,3 мВ) для эмульсионного метода и для распылительного высушивания соответственно. Кинетика высвобождения препарата для микрочастиц, полученных эмульсионным методом и методом распылительного высушивания, соответствовала модели первого порядка со значением коэффициентов детерминации 0,7525 и 0,8389 соответственно. По результатам исследований этамзилат может быть включен в состав микрочастиц поли(3-гидроксибутират-со-3-гидроксивалерата) как эмульсионным методом, так и методом распылительного высушивания с удовлетворительными показателями эффективности депонирования, высвобождения препарата и стабильности в модельной среде.
Ключевые слова
поли(3-гидроксибутират-со-3-гидроксивалерат),
микрочастицы,
этамзилат,
системы с пролонгированным высвобождением препарата
При поддержке: Исследование выполнено на оборудовании Сибирского федерального университета и Института физики им. Л.В. Киренского СО РАН (г. Красноярск, Россия).
Об авторах
А. В. Позднякова
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнёва
Россия
Россия
Позднякова Александра Валерьевна, младший научный сотрудник
660049, г. Красноярск, ул. Семафорная, 433/1
А. В. Муруева
Институт биофизики СО РАН – обособленное подразделение Федерального исследовательского центра «Красноярский научный центр СО РАН»; Сибирский федеральный университет
Россия
Россия
Муруева Анастасия Владимировна, к.б.н., научный сотрудник
660036, г. Красноярск, ул. Академгородок, 50/50;
660041, г. Красноярск, пр. Свободный, 79
А. М. Шершнева
Сибирский федеральный университет
Россия
Россия
Шершнева Анна Михайловна, к.б.н., научный сотрудник
660041, г. Красноярск, пр. Свободный, 79
А. В. Шабанов
Институт физики имени Л.В. Киренского СО РАН – обособленное подразделение Федерального исследовательского центра «Красноярский научный центр СО РАН»
Россия
Россия
Шабанов Александр Васильевич, к.ф.-м.н., старший научный сотрудник
660036, г. Красноярск, ул. Академгородок, 50/38
Е. И. Шишацкая
Институт биофизики СО РАН – обособленное подразделение Федерального исследовательского центра «Красноярский научный центр СО РАН»; Сибирский федеральный университет
Россия
Россия
Шишацкая Екатерина Игоревна, д.б.н., главный научный сотрудник; заведующий кафедрой
660036, г. Красноярск, ул. Академгородок, 50/50;
660041, г. Красноярск, пр. Свободный, 79
Список литературы
1. Delgado A.V., González-Caballero F., Hunter R.J., Koopal L.K., Lyklema J. Measurement and interpretation of electrokinetic phenomena. Journal of Colloid and Interface Science. 2007;309(2):194-224. DOI: 10.1016/j.jcis.2006.12.075.
2. Kaasalainen M., Mäkiläa E., Riikonen J., Kovalainen M., Järvinen K., Herzig K.-H., et al. Effect of isotonic solutions and peptide adsorption on zeta potential of porous silicon nanoparticle drug delivery formulations. International Journal of Pharmaceutics. 2012;431(1-2):230-236. DOI: 10.1016/j.ijpharm.2012.04.059.
3. How C.W., Rasedee A., Manickam S., Rosli R. Tamoxifen-loaded nanostructured lipid carrier as a drug delivery system: Characterization, stability assessment and cytotoxicity. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. 2013;112:393-399. DOI: 10.1016/j.colsurfb.2013.08.009.
4. Kovačević A.B., Müller R.H., Savić S.D., Vuleta G.M., Keck C.M. Solid lipid nanoparticles (SLN) stabilized with polyhydroxy surfactants: Preparation, characterization and physical stability investigation. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2014;444:15-25. DOI: 10.1016/j.colsurfa.2013.12.023.
5. Lizarraga‐Valderrama L.R., Panchal B., Thomas C., Boccaccini A.R., Roy I. Biomedical applications of polyhydroxyalkanoates. In: Neves N.M., Reis R.L. (eds). Biomaterials from nature for advanced devices and therapies. John Wiley & Sons; 2016, p. 339-383. DOI: 10.1002/9781119126218.ch20.
6. Pryadko A., Surmeneva M.A., Surmenev R.A. Review of hybrid materials based on polyhydroxyalkanoates for tissue engineering applications. Polymers. 2021;13(11):1738. DOI: 10.3390/polym13111738.
7. Pulingam T., Appaturi J.N., Parumasivam T., Ahmad A., Sudesh K. Biomedical applications of polyhydroxyalkanoate in tissue engineering. Polymers. 2022;14(11):2141. 10.3390/polym14112141.
8. Gregory D.A., Taylor C.S., Fricker A.T.R., Asare E., Tetali S.S.V., Haycock J.W., et al. Polyhydroxyalkanoates and their advances for biomedical applications. Molecular Medicine. 2022;28(4):331-342. DOI: 10.1016/j.molmed.2022.01.007.
9. Bonartsev A.P., Bonartseva G.A., Reshetov I.V., Kirpichnikov M.P., Shaitan K.V. Application of polyhydroxyalkanoates in medicine and the biological activity of natural poly(3-hydroxybutyrate). Acta Naturae. 2019;11(2):4-16. DOI: 10.32607/20758251-2019-11-2-4-16. EDN: HQISMC.
10. Prakash P., Lee W.-H., Loo C.-Y., Wong H.S.J., Parumasivam T. Advances in polyhydroxyalkanoate nanocarriers for effective drug delivery: an overview and challenges. Nanomaterials. 2022;12(1):175. DOI: 10.3390/nano12010175.
11. Ladhari S., Vu N.-N., Boisvert C., Saidi A., Nguyen-Tri P. Recent development of polyhydroxyalkanoates (PHA)-based materials for antibacterial applications: a review. ACS Applied Bio Materials. 2023;6(4):1398-1430. DOI: 10.1021/acsabm.3c00078.
12. Kalia V.C., Patel S.K.S., Lee J.-K. Exploiting polyhydroxyalkanoates for biomedical applications. Polymers. 2023;15(8):1937. DOI: 10.3390/polym15081937.
13. Aguilar-Rabiela A.E., Homaeigohar S., González-Castillo E.I., Sánchez M.L., Boccaccini A.R. Comparison between the astaxanthin release profile of mesoporous bioactive glass nanoparticles (MBGNs) and poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) (PHBV)/MBGN composite microspheres. Polymers. 2023;15(11):2432. DOI: 10.3390/polym15112432.
14. Alregib A.H., Tan H.Y., Wong Y.H., Kasbollah A., Wong E.H., Abdullah B.J.J., et al. Development and physicochemical characterization of a biodegradable microspheres formulation loaded with samarium-153 and doxorubicin for chemo radioembolization of liver tumors. Journal of Labelled Compounds & Radiopharmaceuticals. 2023;66(10):308-320. DOI: 10.1002/jlcr.4046.
15. Lucas J., Ralaivao M., Estevinho B.N., Rocha F. A new approach for the microencapsulation of curcumin by a spray drying method, in order to value food products. Powder Technology. 2020;362:428-435. DOI: 10.1016/j.powtec.2019.11.095.
16. Baltrusch K.L., Torres M.D., Domínguez H., Flórez-Fernández N. Spray-drying microencapsulation of tea extracts using green starch, alginate or carrageenan as carrier materials. International Journal of Biological Macromolecules. 2022;203:417-429. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2022.01.129.
17. Burhan A.M., Abdel-Hamid S.M., Soliman M.E., Sammour O.A. Optimisation of the microencapsulation of lavender oil by spray drying. Journal of Microencapsulation. 2019;36(3):250-266. DOI: 10.1080/02652048.2019.1620355.
18. Yang M., Liang Z., Wang L., Qi M., Luo Z., Li L. Microencapsulation delivery system in food industry – challenge and the way forward. Advances in Polymer Technology. 2020;2020(1):7531810. DOI: 10.1155/2020/7531810.
19. Shi N.-Q., Zhou J., Walker J., Li L., Hong J.K.Y., Olsen K.F., et al. Microencapsulation of luteinizing hormone-releasing hormone agonist in poly (lactic-co-glycolic acid) microspheres by spray-drying. Journal of Controlled Release. 2020;321:756-772. DOI: 10.1016/j.jconrel.2020.01.023.
20. Zimmermann R., Leal B.B.J., Braghirolli D.I., Pranke P. Production of nanostructured systems: main and innovative techniques. Drug Discovery Today. 2023;28(2):103454. DOI: 10.1016/j.drudis.2022.103454.
21. Strojewski D., Krupa A. Spray drying and nano spray drying as manufacturing methods of drug-loaded polymeric particles. Polymers in Medicine. 2022;52(2):101-111. DOI: 10.17219/pim/152230.
22. Kumar M., Chawla P.A., Faruk A., Chawla V. Spray drying as an effective method in the development of solid self-emulsifying drug delivery systems. Current Drug Delivery. 2022;20(5):508-525. DOI: 10.2174/1567201819666220516103042.
23. Malamatari M., Charisi A., Malamataris S., Kachrimanis K., Nikolakakis I. Spray drying for the preparation of nanoparticle-based drug formulations as dry powders for inhalation. Processes. 2020;8(7):788. DOI: 10.3390/pr8070788.
24. Díaz-Montes E. Wall materials for encapsulating bioactive compounds via spray-drying: a review. Polymers. 2023;15(12):2659. DOI: 10.3390/polym15122659.
25. Re M.-I. Formulating drug delivery systems by spray drying. Drying Technology. 2006;24(4):433-446. DOI: 10.1080/07373930600611877.
26. Zernov A.L., Bonartsev A.P., Yakovlev S.G., Myshkina V.L., Makhina T.K., Parshina E.S., et al. Low molecular weight poly(3-hydroxybutyrate) microparticles synthesized by piezoelectric spray drying for the sustained release of paclitaxel. Nanotechnologies in Russia. 2017;12:218-225. DOI: 10.1134/S1995078017020136.
27. Murueva A.V., Shershneva A.M., Shishatskaya E.I., Volova T.G. Characteristics of microparticles based on resorbable polyhydroxyalkanoates loaded with antibacterial and cytostatic drugs. International Journal of Molecular Sciences. 2023;24(19):14983. DOI: 10.3390/ijms241914983.
28. Garay R.P., Chiavaroli C., Hannaert P. Therapeutic efficacy and mechanism of action of ethamsylate, a long-standing hemostatic agent. American Journal of Therapeutics. 2006;13(3):236-247. DOI: 10.1097/01.mjt.0000158336.62740.54.
29. Shershneva A.M., Murueva A.V., Shishatskaya E.I., Shishatskaya E.I., Volova T.G. Study of electrokinetic potential of drug micro-carriers prepared from resorbable polymers bioplastotan. Biophysics. 2014;59:561-567. DOI: 10.1134/S000635091404023X.
30. Francis L., Meng D., Knowles J., Keshavarz T., Boccaccini A.R., Roy I. Controlled delivery of gentamicin using poly (3-hydroxybutyrate) microspheres. International Journal of Molecular Sciences. 2011;12(7):4294-4314. DOI: 10.3390/ijms12074294.
31. Luciano B. Polyhydroxyalkanoates based systems: the future of drug delivery and tissue engineering devices. In: Mishra A.K., Hussain C.M. (eds). Bio-based nanomaterials: synthesis protocols, mechanisms and applications. Elsevier: Amsterdam; 2022, p. 133-169. DOI: 10.1016/B978-0-323-85148-0.00004-X.
Рецензия
Для цитирования:
Позднякова А.В., Муруева А.В., Шершнева А.М., Шабанов А.В., Шишацкая Е.И. Влияние способа получения и депонирования гемостатического препарата на физико-химические свойства биополимерных микрочастиц. Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2026;16(1):92-100. https://doi.org/10.21285/achb.1020. EDN: MYEJTH
For citation:
Pozdniakova A.V., Murueva A.V., Shershneva A.M., Shabanov A.V., Shishatskaya E.I. Impact of hemostatic agent preparation and deposition methods on the physicochemical properties of biopolymer microparticles. Proceedings of Universities. Applied Chemistry and Biotechnology. 2026;16(1):92-100. (In Russ.) https://doi.org/10.21285/achb.1020. EDN: MYEJTH
Просмотров:
331
JATS XML
Послать статью по эл. почте 