Морфологические, технологические и биофармацевтические исследования альгинат-хитозановых микрокапсул с винпоцетином

Цель: изучение морфологических, технологических и биофармацевтических свойств альгинат-хитозановых микрокапсул с винпоцетином.

Материалы и методы. Получены альгинат-хитозановые микрокапсулы с различной концентрацией натрия альгината (0,5%, 1%, 1,5%, 2%, 2,5% и 3%) и раствором хитозана средней вязкости (0,25-0,5%), а также микрокапсулы, не обработанные раствором хитозана. Исследования морфологии поверхности проводились методом атомно-силовой микроскопии с помощью сканирующего зондового микроскопа корпорации NT-MDT модели Solver P47 Pro. Для изучения биофармацевтических свойств микрокапсул использовался аппарат «Вращающаяся корзинка».

Результаты. Установлено, что микрокапсулы, не обработанные раствором хитозана, имеют гладкую, поперечно исчерченную поверхность с крупными высотами и глубокими впадинами. С увеличением концентрации натрия альгината поверхность становится более гладкой, пики - крупнее, выше и шире, впадины - глубже и более извилистыми. Микрокапсулы, обработанные раствором хитозана, напротив, имеют шероховатую поверхность, небольшие высоты и неглубокие впадины, и с увеличением концентрации натрия альгината поверхность становится более шероховатой, высоты равномерно распределяются в микрокапсуле. Методом спектрофотометрии определена эффективность микрокапсулирования и степень высвобождения винпоцетина из микрокапсул в единицу времени. При концентрации раствора натрия альгината 2,5% эффективность микрокапсулирования максимальна (86,8%). При данной концентрации происходит насыщение и при её дальнейшем увеличении эффективность снижается. Максимальная степень высвобождения винпоцетина наблюдается из образцов микрокапсул с концентрацией раствора натрия альгината 1% и составляет 41,17%.

Заключение. Амплитудные параметры поверхности микрокапсул имеют отличия при разных концентрациях. Существует закономерность чередования знака асимметрии и эксцесса у образцов с хитозаном. При изменении масштабов сканирования происходит изменение характеристик поверхности микрокапсул. Наиболее чётко отличительные детали структуры видны при масштабе 2x2 мкм². При концентрации натрия альгината 2,5% эффективность микрокапсулирования максимальна (86,8%). При изучении влиянии концентрации раствора натрия альгината на степень высвобождения винпоцетина из образцов микрокапсул установлено, что при концентрации 1% степень высвобождения составляет 41,17%, а при 2,5-4,5%. Данные микрокапсулы можно использовать для изготовления капсул с модифицированных высвобождением.

1. Li J., Zhang J.J., Zhao X.J. Preparation of porcine hemoglobin microcapsules of chitosan-sodium alginate // Frontiers of Chemistry in China. - 2007. - Vol. 2, №3. - P. 315-317.

2. El-Gibaly I. Development and in vitro evaluation of novel floating chitosan microcapsules for oral use: comparison with non-floating chitosan microspheres // Int J Pharm. -2002. - Vol. 249, № 1-2. - Р. 7-21.

3. Goh C.H., Heng P.W.S., Chan L.W. Alginates as a useful natural polymer for microencapsulation and therapeutic applications // Carbohydr Polym. - 2012. - Vol. 88. - Р. 1-12.

4. Xu J., Li S., Tan J., Luo G. Controllable preparation of monodispersed calcium alginate microbeads in a novel microfluidic system // Chem Eng Technol. -2008. - Vol. 31. - Р. 1223-1226 .

5. Lin W.C., Yu D.G., Yang M.C. pH-Sensitive polyelectrolyte complex gel microspheres composed of chitosan/sodium tripolyphosphate/dextran sulfate: swelling kinetics and drug delivery properties // Colloid Surface B: Biointerfaces. - 2005. - Vol. 19544, №2-3. - Р. 143-151.

6. Полковникова Ю.А. Разработка методов исследования винпоцетина в микрокапсулах // Успехи современного естествознания. - 2014. - №4. - С. 75-78.

7. Солодовник В.Д. Микрокапсулирование. - М: Химия, 1980. - 216 с.

8. Mano J.F. Stimuli-responsive polymeric systems for bio-medical applications // Adv Eng Mater. - 2008. - Vol. 10. - 515-27.

9. Белова С.В., Бабушкина И.В., Гладкова Е.В., Мамонова И.А., Карякина Е.В., Коршунов Г.В. Регенерация экспериментальной гнойной раны и процессы свободнорадикального окисления при использовании наночастиц металлов и хитозана // Дальневосточный медицинский журнал. - 2014. - №3. - С. 79-82.

10. Tzi Bun Ng, Jack Ho Wong, Wai Yee Chan Chitosan: An Up-date on Potential Biomedical and Pharmaceutical Applications] // Mar. Drugs - 2015. - Vol. 13, №8. - Р. 5156-5186.

11. Islam S., Rahman Bhuiyan M.A., Islam M.N. Chitin and Chitosan: Structure, Properties and Appications in Biomedical Engineering // Journal of Polymers and the Environment. - 2017. - Vol. 25. - Р. 854-866.

12. Agnihotri S.A., Aminabhavi T.M. Controlled release of clozapine through chitosan microparticles prepared by a novel method // Journal of Controlled Release. -2004. - Vol. 96, № 2. - 245-259.

13. Chan E.S., Wong S.L., Lee P.P., Lee J.S., Ti .TB., Zhang Z., Poncelet D., Ravindra P., Phan S.H., Yim ZH.Effects of starch filler on the physical properties of lyophilized calcium-alginate beads and the viability of encapsulated cells // Carbohydr. Polym. - 2011. - Vol. 83, №1. - P. 225-232.

14. Бровко О.С., Паламарчук И.А., Вальчук Н.А., Бойцова Т.А., Боголицын К.Г., Чухчин Д.Г. Структура интерполимерных комплексов на основе натрия альгината и хитозана // Известия Уфимского научного центра Российской академии наук. - 2016. - №3-1. - С. 19-22.

15. Fuensanta M., Grau A., Romero-Sanchez M.D. Effect of the polymer shell in imidazole microencapsulation by solvent evaporation method // Polym. Bull. - 2013. - Vol. 70. - Р. 3055

16. Polkovnikova Y.A., Glushko A.A. Selection of filmproofers in microcapsulation of vinpocetin // Pharmacy & Pharmacology. - 2018. - 6(2). - 197-210. (In Russ.) DOI:10.19163/2307-9266-2018-6-2-197-210.

17. Hojjati M., Razavi S.H., Rezaei K. Spray drying microencapsulation of natural canthaxantin using soluble soybean polysaccharide as a carrier // Food Sci Biotechnol. - 2011. - Vol. 20. - Р. 63.

18. Трасатти С. Петрий О.А. Измерения истинной площади поверхности в электрохимии / С. Трасатти, // Электрохимия. - 1993. Т. 29, №4. - С. 557-575.

19. Дьяконова О.В., Соколова С.А., Зяблов А.Н., Жиброва Ю.А. Исследование состояния поверхности мембранных материалов методом сканирующей зондовой микроскопии // Сорбционные и хроматографические процессы. - 2008. - Т. 8, № 5. - С. 863-868.

20. ГОСТ 25142-82. Шероховатость поверхности. Термины и определения. Москва, Государственный комитет СССР по стандартам. 1982, 22 с.