Development of chitosan-gelatin and chitosan-collagen nanoparticles aiming to drug release

• Autores: Max Jorge Carlos-Salazar, Jaime Ricardo Vega-Chacón, Virginia da Conceição Amaro Martins, Ana Maria de Guzzi Plepis
• Localización: Revista de la Sociedad Química del Perú, ISSN-e 2309-8740, ISSN 1810-634X, Vol. 89, Nº. 2, 2023, págs. 104-122
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Desarrollo de nanopartículas de quitosano-gelatina y quitosano-colágeno para liberación de fármacos
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    RESUMEN Las nanopartículas poliméricas han demostrado un gran potencial para aplicaciones biomédicas, especialmente en sistemas de liberación de fármacos actuando como nanocargadores. Los polímeros obtenidos de organismos vivos, conocidos como biopolímeros, son materiales interesantes para estos propósitos desde que presentan biodegradabilidad, biocompatibilidad y baja inmunogenicidad, en cual tiene características requeridas para aplicaciones in vivo. En este trabajo, nanopartículas poliméricas fueron preparados a partir de mezclas de biopolímeros como el quitosano, colágeno y gelatina por reticulación iónica con tripolifosfato de sodio. Quitosano de 50,4 kDa de masa molar y 81 % de grado de desacetilación fue preparado a través de la desacetilación y despolimerización de la quitina extraída a partir de pluma de calamar (Loligo sp). La composición, distribución de tamaño y carga superficial de las nanopartículas preparadas también fue evaluada. Además, la influencia de la masa de las nanopartículas y la concentración de ácido pícrico durante el proceso de cargado fue analizado mediante la determinación del contenido cargado y la eficiencia de la incorporación. El máximo contenido cargado de ácido pícrico fue de 7.16% y 6.45% para nanopartículas de quitosano/gelatina y quitosano/colágeno, respectivamente. Los ensayos de liberación in vitro mostraron una rápida la liberación de ácido pícrico en las nanopartículas de quitosano/gelatina. Las nanopartículas preparadas con colágeno liberaron el ácido pícrico en mayor tiempo. Los estudios cinéticos usando modelos matemáticos mostraron que la liberación se lleva a cabo por un mecanismo de difusión.

  • English

    ABSTRACT Polymeric nanoparticles have demonstrated a great potential for biomedical application, especially in drug delivery systems acting as nanocarriers. The polymers obtained from living organisms, known as biopolymers, are promising materials for these purposes since they present biodegradability, biocompatibility and low immunogenicity, which are features required for in vivo applications. In this work, polymeric nanoparticles were prepared from mixtures of biopolymers such as chitosan, collagen and gelatin by ionic reticulation with sodium tripolyphosphate. Picric acid as a model drug was encapsulated into the nanoparticles. Chitosan of 50.4 kDa of molecular weight and 81 % of deacetylation degree was prepared through the deacetylation and depolymerization of chitin extracted from squid pens (Loligo sp). The composition, size distribution, and surface charge of the prepared nanoparticles were evaluated. Moreover, the influence of the nanoparticles mass and picric acid concentration were analyzed during the loading process by determining of the loaded content and the incorporation efficiency. Maximum loaded contents of picric acid were 7.16 % and 6.45 % for chitosan/gelatin nanoparticles and chitosan/collagen nanoparticles, respectively. In vitro release tests showed a quick picric acid release in chitosan/gelatin nanoparticles. The nanoparticles prepared with collagen took longer time to release the picric acid. Kinetic studies, using mathematical models, revealed that the release takes place through a diffusion mechanism.