Hidrogeluri pe bază de chitosan pentru eliberarea controlată a medicamentelor

Importanța și relevanța continuțului referatului

Hidrogelurile sunt materiale cu un conținut mare de apă, obținute din polimeri reticulați, care sunt capabili să livreze local diverși agenți terapeutici.

Utilizarea polimerului natural, chitosanul, ca material scheletic în hidrogeluri a fost urmărit mulțumită biocompatibilității polimerului, toxicității reduse și biodegradabilității. Dezvoltarea avansată a hidrogelurilor pe bază de chitosan a condus la sisteme noi de livrare a medicamentelor în diferiți stimuli de mediu. Au fost dezvoltate variante de hidrogeluri termosensibile pentru a forma un hidrogel in situ, ceea ce exclude necesitatea implantării chirurgicale. Dezvoltarea acestor dispozitive inteligente de livrare a medicamentelor necesită o bază în caracteristicile chimice și fizice ale hidrogelurilor pe bază de chitosan precum și acțiunea terapeutică pentru a fi livrate.

1.Introducere

În ciuda descoperirii unui număr mare de compuși activi, care ar putea servi în domeniul terapeutic, foarte puțini candidați au demonstrat succese clinice. Slaba activitate in vivo este adesea atribuit ”biodisponibilității” lor scăzute, amploarea și ritmul în care medicamentul ajunge și caută țesutul țintă [1]. Acest lucru depinde în mare măsură de de calea de administrare și de fiziologia organelor. Când se administrează sistematic, biodisponibilitatea medicamentelor este foarte scăzută, iar concentrația medicamentelor în sânge poate scădea rapid sub un nivel eficient care necesită readministrare. Sistemele livrare controlată asigură o alternativă la reglementarea biodisponibilității agenților terapeutici. În sisteme controlate de livrare a medicamentelor (DDDs-Drug Delivery System), în activități terapeutice, medicamentul este încorporat într-o structură de rețea polimeră astfel încât materialul este eliberat din material într-un mod predefinit [3,4]. În funcție de formula de livrare și de aplicare a medicamentului timpul de eliberare poate fi la câteva ore până la mai mulți ani [3]. O varietate de polimeri sintetici și naturali au fost studiați ca transportori de medicamente [5], variind componentele hidrofile și hidrofobe, polimer-polimer, polimer-solvent, sau interacțiuni polimer-mediu fiziologic. Deși există combinații nelimitate de materiale ce pot ffi explorate, inginerii sunt restricționați de biocompatibilitatea materialelor, produselor secundare toxice, îndepărtarea chirurgicală a DDs-ului și costul de fabricație. Hidrogelurile reprezintă o clasă DDS inteligente care a excelat în livrarea medicamentelor [5,6]. Hidrogeluri biodegradabile au fost proiectate folosind polimeri naturali care sunt sensibili la degradări enzimatice sau folosind polimeri sintetici care dețin și părți hidrolizabile. Dintre acestea, hidrogelurile folosind polimeri naturali, chitosan, au primit o mare atenție, datorită biocompatibilității lor, toxicității reduse [11,12] și degradabilitatea la enzimele umane [13].

Alte trăsături pozitive (de exemplu, hidrofilia, acizii grupelor funcționale etc.) au făcut din chitosan un polimer adecvat pentru livrarea inteligentă a compușilor macromoleculari, cum ar fi peptidele, proiteinele, antigenii, oligonucleotidele și gene. În acestă clasă ne vom rezuma la diferite clase de hidrogeluri pe bază de chitosan, examinînd proporietățile fizice ale acestora, precum și progresele recente de dezvoltare a hidrogelurilor pentru aplicații terapeutice. Vom prezenta de asemenea exemple specifice hidrogelurilor pe bază de chitosan utilizate în terapii pentru cancer, eliberare subcutantă și e livrare orală.

2.Hidrogeluri

Hidrogelurile sunt alcătuite din polimeri legați prin reticulare, care au un număr de grupe hidrofile. Aceste rețele au o afinitate mare pentru apă, dar sunt împiedicate la dizolvare datorită legăturilor fizice sau chimice formate între lanțurile de polimer. În aceste rețele apa provoacă o umflare oferindu-i acestuia forma de hidrogel. Hidrogelurile pe deplin umflate au unele proprietăți fizice comune țesuturilor vii, inclusiv tensiune interfacială scăzută și moale cu apa sau cu fluidele biologice.[8,14,15]. Natura elastică la hidrogelurile hidratate sau umflate a fost găsită pentru a reduce iritarea țesuturilor înconjurătoare, după implantare. Tensiunea de separație scăzută între suprafața hidrogelului și lichid minimizează adsorbția proteinelor și aderența celulelor, ceea ce reduce șansele unei reacții negative. În plus, hidrogelurile aditive au mai multe caracteristici care le fac conducători excelenți de livrare a medicamentelor. În primul rând, mulți polimeri sunt utilizați în prepararea hidrogelurilor (de exemplu, acid poliacrilic (PAA), PHEMA, PEG și PVA) ce au caracteristici muco- și bioadezive care îmbunătățesc timpul de staționare a medicamentelor și de permeabilitate a țesutului [16, 17]. Această proprietate adezivă se datorează legăturilor între grupările funcționale ale polimerului hidrogelului și glicoproteinelor mucusului [17] care poate contribui la creșterea locului specific cu caracter obligatoriu pentru regiuni cum ar fi: colon, nas și vagin [17,18]. Dimensiunile hidrogelului pot varia, variind în lățime de la nanometri la centimetri. Acestea sunt, de asemenea, relativ ușor deformabile și în conformitate cu orice spațiu în care sunt limitate [8,19-21]. Deasemenea fiziochomia hidrogelurilor este similară cu cea a matricei native, pot servi ca dispozitive duale, acționînd ca un material de sprijin pentru celule în timpul regenerării țesutului, precum și să elibereze o cantitate utilă de medicamente. [22,23]. Pregătirea componentei structurale majore a unui hidrogel, polimer hidrofilic, se bazează pe mai mulți paramaterii, inclusiv (1)- cantitatea de apă este de așteptat să se adsoarbă și (2) metoda de legare a lanțurilor polimerice în cadrul rețelei de gel.