Nanoparticule pe Bază de Chitosan

Nanoparticule polimerice

Termenul de nanoparticule poate fi definit ca un sistem carrier submicron, preparate din polimeri naturali sau artificiali având o dimensiune cuprinsă între 10 şi 1000 nm. Agenţii terapeutici sau materialele biologic active pot fi înglobate, încapsulate în nanoparticule sau absorbite, ataşate pe suprafaţa lor. Administrate în general pe ruta intravenoasă, ca şi lipozomii, aceste sisteme au fost dezvoltate pentru eliberarea ţintită a agenţilor terapeutici sau imagistici. În comparaţie cu lipozomii principalele avantaje ale acestor sisteme transportoare sunt:

- pot îngloba o cantitate mai mare de agent activ;

- în primul rând datorită dimensiunilor lor mici nanoparticulele pot penetra chiar şi în cele mai mici capilare şi pot fi înglobate de către celule mai uşor, permiţând o acumulare eficientă de medicament la locurile ţintă;

- numărul de excipenţi folosiţi în formularea lor este mai mic;

- metodele de preparare sunt în general simple;

- stabilitate fizică înaltă în timpul depozitării şi in vivo;

- materialele biodegradabile folosite în prepararea lor permite susţinerea eliberării medicamentelor la locul ţintă chiar şi la câteva săptămâni după injectare facându-le potrivite pentru utilizare în tratamentul bolilor cronice;

Nanoparticule pe bază de chitosan

Chitosanul

Chitosanul este al doilea polizaharid şi polielectrolit cationic abundent din natură după celuloză. Este un polizaharid biodegradabil derivat din deacetilarea parţială a chitinei la temperaturi înalte şi în condiţii bazice; totuşi în cele mai multe cazuri deacetilarea nu este niciodată completă. Chitosanul poate fi obţinut deasemenea şi prin fermentaţie fungică.

În ultimii ani chitosanul şi derivaţii săi au primit o atenţie deosebită în domenii precum cel medical, biotehnologic, farmaceutic, cosmetic, etc datorită proprietăţilor sale biologice şi chimice. Chitosanul are o structură chimică unică, este un polielectrolit liniar cu o densitate ridicată de încărcări funcţionale şi anume grupările hidroxil şi amino reactive.

Structura chimică a chitosanului

Proprietăţile chitosanului sunt:

- prezintă proprietăţi floculente deosebite;

- aderă la suprafeţe încărcate negativ;

- creşte permeabiliatatea membranelor biologice in vitro şi in vivo şi poate fi degradat de lizozomi în ser;

- este biocompatibil, non-toxic, biodegradabil, antifungic şi antimicrobial;

- non-imunogenic, non-carcinogenic;

- s-a dovedit că faciltează vindecarea rănilor;

- reduce nivelul colesterolului din ser;

Chitosanul este insolubil în soluţii neutre datorită faptului că prezintă grupări amino şi hidroxil în structura sa care facilitează formarea de legături de hidrogen puternice intra- şi intermoleculare formând cristale. Structura cristalină este ruptă în condiţii de pH acid datorită repulsiilor electrostatice dintre grupările amino protonate ale chitosanului. În plus încărcările –NH3+ pozitive permit chitosanului să adere la suprafeţele încărcate negativ, să formeze agregate cu compuşii policationici şi chelaţi cu ionii metalelor grele.

Totuşi solubilitatea scăzută în apă limitează aplicaţiile chitosanului. O strategie în acest sens o constituie modificarea chimică a acestuia pentru a creşte solubilitatea, iar altă strategie constă în ataşamentul diferiţilor substituienţi care să-i îmbunătăţească solubilitatea şi să rupă legăturile de hidrogen.

Sisteme de eliberare pe bază de chitosan

Proprietăţile atractive ale chitosanului menţionate fac din acesta un candidat ideal pentru formulare unor noi sisteme de eliberare controlată a agenţilor terapeutici. Există numeroase studii recente care descriu noile sisteme de eliberare pe bază de chitosan. Majoritatea studiilor se concentrează pe calea de administrare orală, nazală, pulmonară , bucală, oculara, gastrointestinala, transdermală, vaginală, cervicală şi intrauterină. În scopul obţinerii diferitelor sisteme de eliberare a medicamentelor chitosanul poate fi formulat sub formă de:

- microsfere care s-au dovedit a fi favorabile datorită procesului uşor de fabricare, un timp de acţiune lung în circulaţia sistemică şi o orientare specifică a carrierului spre locul ţintă din corp. Microsferele pe bază de chitosan pot fi preparate folosind metode diferite. Cea mai populară fiind tehnica de reticulare a suspensiei (în ulei mineral) folosind un agent de reticulare chimică cum ar fi de exemplu glutaraldehida, hexametilen diisocianat sau etilen glicol. De obicei microsferele de chitosan obţinute au structură nonporoasă, iar medicamentul înglobat poate fi eliberat prin difuzie de la nivelul microsferelor. Microsferele pe bază de chitosan reprezintă un candidat bun pentru eliberarea agenţilor active cum ar fi medicamente, proteine sau antigene.

- membrane pe bază de chitosan reprezintă un sistem de eliberare a medicamentelor transdermal şi sunt folosite datorită proprietăţilor chitosanului antimicrobiene şi de a regenera ţesuturile lezate împreună cu excelenta capacitate a acestuia de a forma filme. Filmele pe bază de chitosan au proprietăţi mecanice bune sunt trasparente şi pot avea suprafaţa poroasă sau nu.

- bureţii şi matricile scheletale pe bază de chitosan reprezintă biomateriale favorabile pentru o serie de aplicaţii ale ingineriei tisulare cum ar fi înlocuirea de piele sau de ţesut cardiac. Înlocuirea funcţiilor pielii are nevoie de proprietăţi specific cum ar fi: substiuientul trebuie să vindece rani şi să adere la suprafaţa acesteia, ceea ce face din chitosan un candidat bun. Fără aceste proprietăţi se pot forma vezicule mici de aer în care se poate acumula fluid exudativ favorizând proliferarea bacteriană. Agenţi activi sau biomolecule cum ar fi antibiotice şi factori de creştere pot fi deasemenea încorporaţi în matrice.