Javascript ist derzeit in Ihrem Browser deaktiviert.Mehrere Funktionen dieser Website funktionieren nicht, wenn Javascript deaktiviert ist.freier Zugang zu wissenschaftlicher und medizinischer ForschungVon der Einreichung bis zur ersten redaktionellen Entscheidung.Von der redaktionellen Abnahme bis zur Veröffentlichung.Der oben genannte Prozentsatz an Manuskripten wurde in den letzten 12 Monaten abgelehnt.Peer-reviewte wissenschaftliche und medizinische Open-Access-Zeitschriften.Dove Medical Press ist Mitglied des OAI.Massennachdrucke für die pharmazeutische Industrie.Wir bieten unseren Autoren echte Vorteile, einschließlich einer beschleunigten Bearbeitung von Papieren.Registrieren Sie Ihre spezifischen Daten und spezifischen Arzneimittel von Interesse und wir gleichen die von Ihnen bereitgestellten Informationen mit Artikeln aus unserer umfangreichen Datenbank ab und senden Ihnen umgehend PDF-Kopien per E-Mail zu.Zurück zu Zeitschriften » Wirkstoffdesign, -entwicklung und -therapie » Band 15Entwicklung und Charakterisierung von mit PLGA-Nanopartikeln beladenen Hydrogelen für die anhaltende okuläre Abgabe von Norfloxacin bei der Behandlung von Pseudomonas-Keratitis: Eine experimentelle StudieAutoren Gebreel RM, Edris NA, Elmofty HM, Tadros MI, El-Nabarawi MA, Hassan DHVeröffentlicht am 5. Februar 2021 Band 2021:15 Seiten 399–418DOI https://doi.org/10.2147/DDDT.S293127Begutachtung durch einmaliges anonymes Peer-ReviewHerausgeber, der die Veröffentlichung genehmigt hat: Dr. Anastasios LymperopoulosRana M. Gebreel,1 Noha A. Edris,2 Hala M. Elmofty,2 Mina I. Tadros,3,4 Mohamed A. El-Nabarawi,3 Doaa H. Hassan1 1Department of Pharmaceutics, College of Pharmaceutical Sciences and Drug Manufacturing, Misr University for Science and Technology , Giza, Ägypten;2Department of Ophthalmology, Medizinische Fakultät, Universität Kairo, Kairo, Ägypten;3Department of Pharmaceutics and Industrial Pharmacy, Faculty of Pharmacy, Cairo University, Kairo, Ägypten;4Department of Pharmaceutics, Faculty of Pharmacy and Drug Technology, Egyptian Chinese University, Kairo, Ägypten Korrespondenz: Mina I Tadros Tel +20 1223620458 Fax +20 223628246 E-Mail [email protected] Ziel: Norfloxacin (NFX) hat eine geringe Bioverfügbarkeit im Auge.Die aktuelle Arbeit zielte darauf ab, NFX-beladene Nanopartikel (NP)-beladene Hydrogele zu entwickeln, um das okulare Potenzial von NFX zu verbessern, die Notwendigkeit häufiger Instillationen zu minimieren und unerwünschte Nebenwirkungen zu verringern.Methoden: NFX-beladene NPs wurden über die Doppelemulsions-/Lösungsmittelverdampfungstechnik gemäß 21.41-Vollfaktordesign unter Verwendung von zwei Arten von Polymilchsäure-Co-Glykolsäure (PLGA)-Polymeren und vier Verhältnissen (Medikament: Polymer) entwickelt.NPs wurden auf Partikelgröße (PS), Polydispersitätsindex (PDI), Zeta-Potential (ZP), Prozentsatz der Wirkstoffeinschlusseffizienz (EE%), Wirkstoffprozentsatz, der nach 30 Minuten (Q30min) und 12 Stunden (Q12h) freigesetzt wurde, Wirkstoffprozentsatz durchdrungen, bewertet durch Ziegenhornhäute nach 30 min (P30min) und 12 Stunden (P12h) und Morphologie.Zwei Formeln wurden statistisch ausgewählt und in auf Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) basierende Hydrogele eingearbeitet;G1 – G4.Die letztgenannten Systeme wurden auf Aussehen, Klarheit, pH-Wert, Verteilbarkeit, Rheologie, freigesetzte Arzneimittelprozentsätze, durchgedrungene Arzneimittelprozentsätze, antimikrobielle Aktivität gegen Pseudomonas aeruginosa und histopathologische Veränderungen bewertet.Ergebnisse: Die ausgewählten NPs (NP2 und NP6) waren kugelförmig und besaßen geeignete PS (392,02 nm und 190,51 nm) und PDI (0,17 und 0,18), hohe Größe von ZP (– 30,43 mV und – 33,62 mV), hohe EE% (79,24 % und 91,72 %), niedrige Q30min (10,96 % und 16,65 %) und P30min (17,39 % und 21,05 %) und vielversprechende Q12h (58,23 % und 71,20 %) bzw. P12h (53,31 % und 65,01 %).Es wurden klare, streichfähige, verträgliche, pseudoplastische und thixotrope Hydrogele auf HPMC-Basis entwickelt.Sie zeigten länger anhaltende Arzneimittelfreisetzungs- und Arzneimittelpermeationsprofile.NP2- und NP6-beladene Hydrogele (G3- bzw. G4-Systeme) hatten eine vielversprechende antibakterielle Aktivität und eine angemessene histopathologische Sicherheit.Schlussfolgerung: G3 und G4 sind potenzielle okulare Verabreichungssysteme für NFX.Schlüsselwörter: Norfloxacin, Nanopartikel, PLGA, okulare Verabreichung, Pseudomonas-KeratitisEine schlechte ophthalmologische Bioverfügbarkeit von Arzneimitteln (˂1%) aus gewöhnlichen Augentropfen ist hauptsächlich auf präkorneale Verlustfaktoren zurückzuführen, wie den schnellen Tränenumsatz, die unproduktive Arzneimittelabsorption, die momentane Verweildauer in der Sackgasse und die schlechte Arzneimitteldurchlässigkeit für die Hornhautepithelmembran.1,2 Die begrenzte okulare Bioverfügbarkeit von Arzneimitteln begünstigt die Notwendigkeit einer häufigen Instillation, um die angestrebte therapeutische Wirkung zu erzielen, was zu unerwünschten Nebenwirkungen als Folge einer systemischen Arzneimittelabsorption führen kann.Die Effizienz eines ophthalmischen Arzneimittelabgabesystems hängt von der Bioverfügbarkeit des Arzneimittels ab, die durch Verlängerung der Arzneimittelverweilzeit vor der Hornhaut und Förderung der Arzneimittelpenetration in die Hornhaut verbessert werden könnte.3Keratitis ist eine Augenerkrankung, die aus einer mikrobiellen Infektion (z. B. Bakterien, Pilze, Viren oder Protozoen) oder aus nicht infektiösen Schäden resultieren kann, wie sie beispielsweise durch Augenverletzungen oder Einwirkung von Chemikalien oder ultraviolettem Licht verursacht werden.Mikrobielle Keratitis gilt als eine das Sehvermögen bedrohende Infektion, die zu Ulzerationen der Hornhaut und in schweren Fällen zu Narbenbildung, Neovaskularisation und Sehverlust führen kann.4 Aufgrund eines häufigen Instillationsplans alle 2–4 Stunden ist bei mikrobieller Keratitis in der Regel eine schlechte Patienten-Compliance anzutreffen wird bei häufigen Infektionen und alle 30 Minuten bei extremen Hornhautgeschwüren benötigt.Beim Einträufeln in das Auge vermischt sich die Arzneimittellösung oder -suspension mit der Tränenflüssigkeit und bleibt aufgrund der kontinuierlichen Freisetzung von Tränenflüssigkeit nur 1–2 Minuten mit der Schleimhaut in Kontakt.Darüber hinaus würde die Drainage durch den unteren und oberen Tränenkanal in den Tränensack und dann in den Tränennasengang einen schnellen Arzneimittelverlust während des Blinzelns induzieren.5,6 Die Bioverfügbarkeit des okularen Arzneimittels könnte durch Veränderung der physikalisch-chemischen Eigenschaften des Arzneimittels und/ oder die Entwicklung spezifischer Nanoabgabesysteme.Bakterielle Keratitis wird häufig durch Pseudomonas aeruginosa, ein stäbchenförmiges, gramnegatives Bakterium, verursacht, insbesondere bei Kontaktlinsenträgern.Diese schnell fortschreitende Krankheit kann zu einem dauerhaften Sehverlust führen, wenn sie nicht angemessen behandelt wird.7 Fluorchinolone verdrängten andere Antibiotika als Goldstandards für die Behandlung von bakterieller Keratitis aus vielen Gründen, einschließlich der bakteriziden Breitbandaktivitäten, der besseren intraokularen Arzneimittelkonzentrationen sowie die geringeren Nebenwirkungen und das Potenzial für Arzneimittelresistenzen.8 Sie wirken, indem sie auf die bakteriellen Enzyme abzielen, die für die DNA-Synthese erforderlich sind, einschließlich Replikation, Transkription, Reparatur und Rekombination.9 Norfloxacin (NFX) ist ein synthetisches Fluorchinolon-Antibiotikum, das sowohl gegen grampositive als auch gegen grampositive Bakterien aktiv ist und gramnegative Bakterien.10 Leider leidet NFX an einer schlechten okulären Bioverfügbarkeit, möglicherweise aufgrund seiner begrenzten Wasserlöslichkeit und der umfangreichen präkornealen Arzneimitteldrainage.11,12 Bei Keratitis sollte es viermal instilliert werden (0,3 %; 1–2 Tropfen). mehrmals täglich, bis zu sieben Tage lang, um eine wirksame therapeutische Wirkstoffkonzentration aufrechtzuerhalten.Nanopartikel (NPs) stellen vielversprechende okulare Arzneimittelträger dar, da die meisten von ihnen einfach unter milden Bedingungen entwickelt werden können, um verschiedene bioaktive Verbindungen aufzunehmen.Im Vergleich zu herkömmlichen Augenpräparaten zeigen NPs bemerkenswert verbesserte Wirkstoffabsorptionseigenschaften und langsamere Wirkstoff-Clearance-Raten.Parallel dazu werden sie von den Patienten besser vertragen als größere Mikropartikel.13Poly(dl-lactid-coglycolide) (PLGA) stellen eine breite Reihe biologisch abbaubarer und biokompatibler Copolymere dar, die entweder freie Carbonsäure- oder Ester-terminierte (Lauryl- oder Methylester-) Endgruppen besitzen.Ihre Eigenschaften werden durch das Milchsäure/Glykolsäure-Verhältnis, die Stereochemie der Milchsäure (D, L oder DL), den Kristallinitätsgrad und das Molekulargewicht beeinflusst.14 Die Entwicklung relativ einheitlicher und leicht redispergierbarer PLGA-NPs erfordert den Einbau von a Stabilisatoren wie Polyvinylalkohol (PVA).15Parallel zu anderen mukoadhäsiven NPs werden PLGA-NPs aufgrund ihrer günstigen Eigenschaften, einschließlich verlängerter Abbaukinetik, Erleichterung des Metabolismus von PLGA-Monomeren durch den Krebszyklus im Körper,16 und ihrer Fähigkeit, P- gp-Efflux und damit die Wirkstoffpermeation in der Hornhaut verbessern.17 Darüber hinaus konnten die gewünschten Wirkstofffreisetzungsprofile und der nachfolgende Dosierungsplan leicht angepasst werden.PLGA-Copolymere mit einem Lactid:Coglycolid-Verhältnis von 50:50 wurden in dieser Arbeit aufgrund ihrer ausgewogenen hydrophilen und lipophilen Eigenschaften und vielversprechenden Abbauraten untersucht.18 Die Verkapselung von antibakteriellen Wirkstoffen in PLGA-NPs wurde untersucht, um die therapeutische Wirksamkeit als Arzneimittel zu verbessern sowie die unerwünschten Nebenwirkungen und mögliche mikrobielle Arzneimittelresistenz zu minimieren.Dies wurde den verbesserten Verteilungseigenschaften, der besseren zellulären Aufnahme und der größeren Wirksamkeit sowohl gegen extrazelluläre als auch intrazelluläre Pathogene zugeschrieben.19Polysaccharide wie Pektin, Chitosan, Chitosan, Guarkernmehl, Natriumalginat und Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) wurden ausgiebig untersucht, um Augenhydrogele zu entwickeln, die mucoadhäsive NPs enthalten.Eine begrenzte Anzahl von Studien untersuchte das okulare Potenzial der Einarbeitung von PLGA-NPs in Hydrogele wie;Alginat-Chitosan-In-situ-Gele,20 wärmeempfindliche Poloxamer 407-Gele21 und mucoadhäsive Gele Carbomer 934.22 Hierin wurden PLGA-NP-beladene HPMC-Hydrogele entwickelt, um die Vorteile von PLGA-NPs und HPMC-Hydrogelen zu vereinen und ein vielversprechenderes zu entwickeln Arzneimittelabgabesystem, das die Nachteile des schnellen Abflusses der wässrigen NP-Dispersion lösen, die plötzliche Freisetzung des oberflächenbeladenen Arzneimittels vermeiden und die präkorneale Arzneimittelverweilzeit verlängern kann.Die Variablen, die die Entwicklung von NFX-beladenen PLGA-NPs (NP1 – NP8) gemäß 21.41 vollfaktoriellem Design beeinflussen, wurden untersucht.Basierend auf der statistischen Analyse der abhängigen Variablen wurden die am besten erreichten NPs in HPMC-basierte Hydrogele eingebaut.Die antimikrobielle Aktivität gegen Pseudomonas aeruginosa und die histopathologische Sicherheit der am besten erreichten Systeme wurden untersucht.Norfloxacin (NFX) wurde als freundliches Geschenk von Eipico (Kairo, Ägypten) erhalten.Poly(milchsäure-co-glykolsäure) (PLGA; PURASORB® PDLG 5002 (Ester-terminiertes Copolymer von DL-Lactid: Glykolid in einem molaren Verhältnis von 50/50; Mittelpunkt der inhärenten Viskosität = 0,2 dL/g) und PURASORB PDLG 5002A (Carbonsäure säureterminiertes Copolymer von DL-Lactid:Glycolid in einem molaren Verhältnis von 50/50; inhärenter Viskositätsmittelpunkt = 0,2 dL/g) wurden von Purac Biomaterial (Ingelheim, Deutschland) gekauft.Polyvinylalkohol (PVA; MW 95.000) wurde von Sigma gekauft -Aldrich Chemie GmbH (Steinheim, Deutschland) Spectra Por© semipermeable Membranschläuche (12–14 kDa) wurden von Spectrum Laboratories Inc, (Rancho Dominguez, CA) bezogen Hydroxypropylmethylcellulose K4M (HPMC) wurde von Loba Chemie pvt Ltd., (Mumbai, Indien) Natriumchlorid, Dinatriumhydrogenphosphat, Kaliumdihydrogenphosphat und Chloroform wurden von El-Nasr Pharmaceutical Chemicals Co. (Kairo, Ägypten) bezogen .NFX-beladene PLGA-NPs wurden durch eine modifizierte Doppelemulsions-/Lösungsmittelverdampfungstechnik hergestellt.23 Lösungen von NFX (0.3 %) und Ester-terminierten oder Säure-terminierten PLGA-Copolymeren in vier Verhältnissen (Wirkstoff: Polymer) (1:0.5, 1 :1, 1:1,5 oder 1:2) wurden in Chloroform bei Raumtemperatur mit magnetischem Rühren hergestellt (Jenway 1200, Staffordshire, UK).Eine primäre W/O-Emulsion wurde nach Einarbeitung von PVA-Lösung in deionisiertem Wasser (1,5 %, w/v) in die organische Phase mit Hochgeschwindigkeitshomogenisierung (Heidolph-Homogenisator DIAX 900, Kelheim, Deutschland) entwickelt.Eine w/o/w-Emulsion wurde entwickelt, nachdem die primäre Emulsion tropfenweise mit konstanter Geschwindigkeit (0,5 ml/min) in die kontinuierliche Phase (PVA-Lösung 1,5 %, w/v) unter magnetischem Rühren gegeben wurde.Die Emulsion wurde über Nacht leicht gerührt, um das Verdampfen des Lösungsmittels zu ermöglichen.Die NPs wurden durch Zentrifugation bei 15.000 U/min für 30 min bei 4 °C unter Verwendung einer Kühlzentrifuge (Sigma 3–30 KS, Osterode am Harz, Deutschland) getrennt und mit deionisiertem Wasser gewaschen.Die Zusammensetzung der untersuchten Rezepturen ist in Tabelle 1 dargestellt.Tabelle 1 Die unabhängigen Variablen und die Charakterisierungsdaten der vom faktoriellen Design abgeleiteten NFX-geladenen PLGA-NPsTabelle 1 Die unabhängigen Variablen und die Charakterisierungsdaten der vom faktoriellen Design abgeleiteten NFX-geladenen PLGA-NPsDie Formulierungsvariablen, die das Design von NFX-beladenen PLGA-NPs beeinflussen, wurden unter Verwendung von 21.41 vollfaktoriellem Design gescreent.Es wurden zwei unabhängige Variablen ausgewertet, der Polymertyp (X1) auf zwei Ebenen und das Arzneimittel:Polymer-Verhältnis (X2) auf vier Ebenen.Die abhängigen Antworten waren Partikelgröße (PS, Y1), Größe des Zeta-Potentials (ZP, Y2), Prozentsatz der Wirkstoffeinschlusseffizienz (EE%, Y3), Wirkstoffprozentsatz, der nach 30 Minuten (Q30min, Y4) und 12 Stunden (Q12h, Y5) freigesetzt wurde ), Arzneimittelprozentsatz, der nach 30 min (P30min, Y6) und 12 Stunden (P12h, Y7) durch Ziegenhornhäute eingedrungen ist.Die Ergebnisse wurden unter Verwendung der Design-Expert®-Softwareversion 11 (Stat Ease, Inc., Minneapolis, MN, USA) statistisch analysiert, um die Signifikanz jeder Variablen mittels ANOVA zu untersuchen.Die Partikelgröße (PS), der Polydispersitätsindex (PDI) und das Zetapotential (ZP) von NFX-beladenen PLGA-NPs wurden nach entsprechender Verdünnung in dreifacher Ausführung mittels dynamischer Laserlichtstreuung (Malvern Zetasizer Nano ZS Zen 3600, Worcestershire, England) gemessen ) bei 25 ± 0,5 °C.Die letztgenannte Technik analysiert die Intensitätsschwankung eines gestreuten Laserstrahls, die durch die Brownsche zufällige Bewegung der Partikel in einem Winkel von 90º als Funktion der Zeit verursacht wird.24 Die Daten wurden analysiert, um den Diffusionskoeffizienten zu bestimmen, der dazu benötigt wird Schätzen Sie den hydrodynamischen Durchmesser von NPs basierend auf der Stoke-Einstein-Gleichung ab.25Der Prozentsatz der Arzneistoffeinschlusseffizienz (EE%) wurde durch ein indirektes Verfahren gemessen.Kurz gesagt wurde die NP-Dispersion zentrifugiert (Heraeus Megafuge 1.0 R; Hanau, Deutschland) bei 10.000 U/min für 15 min.Die Menge an freiem NFX im Überstand wurde spektrophotometrisch bei einem vorbestimmten λmax von 281 nm gemessen (Shimadzu UV 1650 UV-VIS-Spektrophotometer; Kyoto, Japan).EE% wurde mit Gleichung (1) (1) bestimmtDie In-vitro-Freisetzungsstudien von NFX aus NFX-beladenen PLGA-NPs wurden in einem USP-Auflösungsprüfgerät (Typ II) (Pharmatron DIS 6000, Thun, Schweiz) durchgeführt.Eine Probe jeder mit Wirkstoff beladenen (0,3 %) NP-Dispersion wurde in ein zylindrisches Glasröhrchen gegeben, das an einem Ende dicht mit einem halbdurchlässigen Spectra Por©-Membranschlauch bedeckt war.Das mit Dispersion beladene Rohr wurde mit Plastikkabelbindern am Paddel der Apparatur befestigt.Letztere wurde so eingestellt, dass sie in einem Volumen von 50 ml simulierter Tränenflüssigkeit (STF, pH 7,4) bei 34 ± 0,5 °C rotiert (25 U/min), um die Augenoberflächentemperatur zu simulieren.26 Aliquotproben (3 ml) wurden bis zu entnommen 12 Stunden und wurden sofort mit gleichen Volumina frischem Auflösungsmedium aufgefüllt.Die freigesetzten Arzneimittelprozentsätze wurden spektrophotometrisch bei λmax 281 nm bestimmt, wie zuvor angemerkt.Die Studien wurden dreifach durchgeführt und die Mittelwerte (± SD) der freigesetzten Arzneimittelprozentsätze wurden gegen die Zeit aufgetragen.27 Die nach 30 Minuten (Q30min) und 12 Stunden (Q12h) freigesetzten Arzneimittelprozentsätze wurden berechnet.Parallel dazu wurden In-vitro-Studien zur Wirkstofffreisetzung einer wässrigen NFX-Suspension (0,3 %) durchgeführt, um das Potenzial von NPs zu untersuchen.Hornhäute von Ziegen werden üblicherweise verwendet, um die transkorneale Permeabilität von Arzneimitteln zu untersuchen.28,29 Innerhalb von 30 Minuten nach der Tötung der Tiere wurden frische ganze Augäpfel von Ziegen von einem örtlichen Schlachthof erhalten, in physiologischer Kochsalzlösung eingeweicht und in einem Labor zum Labor transportiert kalte Kette.Die sorgfältig konservierten Hornhäute und das umgebende Skleragewebe (5–6 mm) wurden in frisch präpariertem STF gelagert;pH-Wert 7,4.Die Ex-vivo-Studien zur kornealen Arzneimittelpermeation wurden in dreifacher Ausführung durchgeführt, wie zuvor in den In-vitro-Studien zur Arzneimittelfreisetzung angegeben.Die zylindrischen Glasröhrchen waren jedoch dicht mit den herausgeschnittenen Ziegenhornhäuten (anstelle der semipermeablen Membranschläuche) so bedeckt, dass die Epitheloberflächen den NP-Dispersionen zugewandt waren.Die nach 30 min (P30min) und 12 Stunden (P12h) durchgedrungenen Arzneimittelprozentsätze wurden berechnet.Parallele Ex-vivo-Studien zur kornealen Arzneimittelpermeation einer wirkstofffreien NP-Dispersion (Kontrolle) und einer wässrigen NFX-Suspension (0,3 %) wurden durchgeführt, um die permeationsverstärkende Wirkung von NP zu untersuchen.Die Hydratationsgrade der Hornhaut (HL%) wurden nach der gravimetrischen Methode berechnet.30 Nach den Ex-vivo-Untersuchungen zur Permeation von Hornhautmedikamenten wurden die Hornhäute vorsichtig entfernt, vorsichtig mit Filterpapier abgetupft, um jegliches Oberflächenwasser zu entfernen, und gewogen (Ww).Die Hornhäute wurden 6 Stunden lang bei 100°C getrocknet und erneut gewogen, um das Hornhauttrockengewicht (Wd) zu bestimmen.Der Hornhaut-HL% wurde mit Gleichung (2) (2) definiert.Die am besten erreichten Formeln wurden basierend auf den geschätzten Werten des Erwünschtheitsindex (DI) ausgearbeitet.Ein Erwünschtheitsindex von 1 drückt eine völlig wünschenswerte Formel aus, während ein Erwünschtheitsindex von 0 eine völlig unerwünschte ausdrückt.31 Die optimalen Formeln wurden vorgeschlagen, um einen Kompromiss mit 7 abhängigen Antworten zu erreichen (minimieren; PS, Q30min und P30min, und maximieren; ZP Magnitude, EE%, Q12h und P12h).Die Topographie der NPs wurde mit einem Transmissionselektronenmikroskop (Philips CM-10, Eindhoven, Niederlande) gescannt.Repräsentative Proben von NP2 und NP6 wurden gefärbt (2 % Phosphorwolframsäurelösung), um ihre Einheitlichkeit von Form, Größe und Vorhandensein von Aggregaten zu untersuchen.32 Digital Micrograph und Olympus Soft Imaging Viewer Software (Alexandra, Singapur) wurden verwendet, um Bilder aufzunehmen und zu analysieren .Repräsentative Proben von NP2 und NP6 wurden bei –40°C für 2 Stunden vorgefroren und dann bei –40°C für 48 Stunden lyophilisiert.FT-IR-Spektren des Arzneimittels (NFX), Ester-terminiertes oder Säure-terminiertes PLGA-Polymer, 1:1-Arzneimittel:Polymer-physikalische Mischungen und die lyophilisierten Proben wurden auf einem FT-IR-Spektrophotometer (Genesis II Mattson, USA) zwischen 4500 aufgezeichnet cm−1 und 500 cm−1 unter Verwendung der Kaliumbromidscheibentechnik.33Die Hydrogele wurden durch allmähliches Dispergieren der berechneten Mengen an HPMC K4M (1,5 oder 3 %, Gew./Gew.) in der Hälfte der benötigten Menge an deionisiertem Wasser bei 70°C unter Rühren hergestellt.Die Dispersionen wurden über Nacht im Kühlschrank aufbewahrt, um luftblasenfreie klare Hydrogele zu erhalten.Die endgültigen Hydrogelvolumina wurden mit entionisiertem Wasser nach Einarbeitung der lyophilisierten optimalen Formulierungen eingestellt;NP2 oder NP6, so dass die endgültige Arzneimittelkonzentration 0,3 % beträgt.Die Zusammensetzung der untersuchten Hydrogele (G1 – G4) ist in Tabelle 2 dargestellt.Tabelle 2 Die Zusammensetzungs- und Charakterisierungsdaten der untersuchten NFX-beladenen PLGA NP-beladenen HydrogeleTabelle 2 Die Zusammensetzungs- und Charakterisierungsdaten der untersuchten NFX-beladenen PLGA NP-beladenen HydrogeleAussehen, Farbe, Homogenität und Klarheit der Gele wurden visuell unter Licht gegen weißen und schwarzen Hintergrund bewertet.Die pH-Werte der entsprechend verdünnten Hydrogele (1:10) wurden dreifach gemessen (pH-Meter; Griffin und George Ltd., London, England).Die Streichfähigkeit der Gele wurde mit 2 Objektträgern aus Glas bestimmt.Das Gel (0,5 g) wurde über einen von ihnen platziert, während der andere Objektträger darüber platziert wurde, so dass das Gel zwischen ihnen eingeschlossen war.Ein definiertes Gewicht wurde über den oberen Objektträger gelegt und 5 Minuten belassen, so dass das Gel gleichmäßig gepresst wurde, um eine dünne Schicht zu bilden, und keine Ausbreitung mehr zu erwarten war.Die vom Gel zurückgelegte Strecke wurde bestimmt.34Das rheologische Verhalten der Hydrogele wurde bei unterschiedlichen Schergeschwindigkeiten unter Verwendung eines digitalen Kegel-Platte-Viskosimeters (DV-III Programmable Brookfield Rheometer, Stoughton, MA), ausgestattet mit einer Kegelspindel #52, bewertet.Etwa 0,5 g jedes Hydrogels wurden auf die Platte aufgetragen, und die Scherrate wurde allmählich in einem geeigneten Bereich erhöht, um Drehmomentwerte zwischen 0,1 bis 240 U/min zu ergeben, mit 30 s zwischen jeweils 2 aufeinanderfolgenden Punkten.Das Fließmuster jedes Hydrogels wurde dreifach abgeschätzt, indem die Scherrate gegen die Scherspannungswerte aufgetragen wurde.Die rheologischen Daten (ɳ min, ɳ max, Farrow-Konstante und Fläche der Hystereseschleife) wurden geschätzt.Außerdem wurde die Farrow-Gleichung (3) angewendet, um das Fließverhalten der Gele zu untersuchen.26 (3)wo;D ist die Scherrate (sec−1), S ist die Scherspannung (dyn/cm2), η ist die Viskosität (cp) und N (Farrow-Konstante) ist die Steigung von log D gegen log S.Die In-vitro-Freisetzungsstudien von NFX aus den mit Wirkstoff beladenen (0,3 %) PLGA-NP-beladenen Hydrogelen wurden unter Verwendung von semipermeablen Membranschläuchen in dreifacher Ausführung durchgeführt, wie zuvor für mit Wirkstoff beladene NPs erwähnt.Die mittleren (± SD) freigesetzten Arzneimittelprozentsätze wurden gegen die Zeit aufgetragen.Q30min und Q12h wurden berechnet und mit denen der optimalen NPs-Formeln (NP2 und NP6) verglichen.Die Ex-vivo-Studien zur kornealen Arzneimittelpermeation von NFX aus den mit Arzneimittel beladenen (0,3 %) PLGA-NP-beladenen Hydrogelen wurden unter Verwendung der herausgeschnittenen Ziegenhornhäute in dreifacher Ausführung durchgeführt, wie zuvor für mit Arzneimittel beladene NPs erwähnt.Die mittleren (± SD) permeierten Arzneimittelprozentsätze wurden gegen die Zeit aufgetragen.P30min und P12h wurden berechnet und mit denen der optimalen NPs-Formeln (NP2 und NP6) verglichen.Der Bakterienstamm wurde wie folgt identifiziert und in steriler Kochsalzlösung präpariert, Pseudomonas aeruginosa Stamm ATTC 27.853 wurde erhalten, um eine Zellsuspension in steriler normaler Kochsalzlösung herzustellen.Letztere wurde auf 0,5 McFarland-Einheiten eingestellt und die Suspension wurde inokuliert, um eine Endkonzentration von 105 CFU/ml zu ergeben.Diese Suspension wurde für In-vitro-Empfindlichkeitstests verwendet.Die antibakterielle Aktivität der frisch zubereiteten Formulierungen wurde mit dem Agarbecher-(Vertiefungs-)Diffusionsverfahren gegen den Stamm Pseudomonas aeruginosa getestet.Feste Volumina des Nähragars (20 ml) wurden mit dem Testmikroorganismus (0,2 ml) beimpft und dann in Petrischalen verfestigen gelassen.Becher mit 10 mm Durchmesser wurden aseptisch in die Platten gestanzt.Einhundert ul jedes mit Arzneimittel beladenen (0,3 %) PLGA-NP-beladenen Hydrogels wurden in die Becher gefüllt.Nachdem die Platten für 4 Stunden bei 25 ± 0,5 °C gehalten wurden, wurden sie für 24 Stunden bei 37 °C inkubiert.Die Hemmzonen wurden beobachtet.Die am besten erzielten Systeme (G3, G4) wurden sterilfiltriert durch Passage durch einen sterilen Membranfilter mit einer Porengröße von 0,22 µm (Typ Millipore).Die In-vivo-Studien zur antimikrobiellen Aktivität wurden an 16 Kaninchen gemäß der ARVO-Erklärung für die Verwendung von Tieren in der Augen- und Sehforschung durchgeführt.Die Kaninchen (2–2,5 kg) stammten aus dem Tierhaus Kasr Al-Aini, Medizinische Fakultät, Universität Kairo.Die Tiere wurden eine Woche vor Beginn der Studien in einem klimatisierten Raum mit abwechselnden Tag- und Nachtzyklen (jeweils 12 Stunden) akklimatisiert.Sie erhielten grünes Futter und Wasser nach Belieben und wurden täglich auf klinisch beobachtbare Anomalien, einschließlich Augeninfektionen und/oder Läsionen, untersucht.Das Protokoll der Studien wurde von der Forschungsethikkommission des College of Pharmaceutical Sciences and Drug Manufacturing, Misr University for Science and Technology, Ägypten, genehmigt (Ph 06, Jan 2020).Die Kaninchen wurden durch intramuskuläre Injektionen von 1 ml Ketalar® (Ketaminhydrochlorid, 50 mg/ml) sediert.Die Bindehautsäcke wurden mit 2–3 Tropfen Isopto® Fenicol-Augentropfen (Chloramphenicol, 0,5%) gewaschen, um eventuell vorhandene Krankheitserreger zu entfernen.Die Hornhäute der Kaninchen wurden mit einem Hornhauttrepan, 7 mm, markiert.Das Oberflächenepithel wurde durch Schaben entfernt.Die Sporensuspension des Bakterienstamms (100 &mgr;l, 500.000 Sporen) wurde (intrastromal) inokuliert, indem eine 27-Gauge-Nadel in die Mitte der Hornhaut bis zu einer Tiefe von etwa der Hälfte der Hornhautdicke eingeführt wurde.Die Kaninchen wurden zufällig in 4 Gruppen verteilt, jede Gruppe umfasste 4 Kaninchen.In allen Gruppen wurde das rechte Auge mit Pseudomonas aeruginosa inokuliert, während das linke Auge als Kontrolle diente.Die Mitglieder der Gruppe 1 und der Gruppe 2 wurden zweimal täglich mit G3 bzw. G4 behandelt.Zum Vergleich wurden die Mitglieder der Gruppe 3 viermal täglich mit NFX-Suspension (0,3 %) behandelt.Die Behandlungen wurden 48 Stunden nach der Inokulation begonnen und 10 Tage fortgesetzt.Die Mitglieder der Gruppe 4 (infizierte Gruppe) wurden nicht behandelt.Die Augen der Kaninchen wurden täglich auf Anzeichen einer Infektion untersucht.Darüber hinaus wurden die Schwere der Entzündungsreaktion sowie die Tiefe und Größe des Hornhautgeschwürs, das Stromaödem und der Nachweis einer Vaskularisierung überwacht.Die Wiederherstellung des Oberflächenepithels für jedes Kaninchen wurde aufgezeichnet.Parallel dazu wurde die Abheilung des Hornhautgeschwürs und die Verbesserung der Epithelbedeckung mit Fluorescein-Farbstoff überprüft.Die Augen jedes Kaninchens wurden fotografiert, um die Anzeichen einer Verbesserung, falls vorhanden, zu untersuchen.Bemerkenswert ist, dass der Augenarzt gegenüber der Behandlungsart und der Medikation blind gehalten wurde.Am Ende des Behandlungszeitraums wurden die Tiere getötet.Die Hornhäute wurden am Limbusrand herausgeschnitten und jede Hornhaut wurde einer histopathologischen Bewertung unterzogen.Die Gewebeproben wurden wie von Culling beschrieben fixiert und verarbeitet.35 Die Proben wurden 72 Stunden lang in 10 % neutral gepuffertem Formalin fixiert, in handelsüblichem Ethanol verarbeitet, in Xylol geklärt, infiltriert und in Paraffinwachsblöcke eingebettet.Gewebeschnitte (5 &mgr; Dicke) wurden geschnitten (Rotationsmikrotom), auf Glasobjektträger montiert und mit Hämatoxylin und Eosin als Standardfärbung für allgemeine histologische Untersuchungen gefärbt.Die Hornhautregionen verschiedener Proben wurden untersucht und mit einer an ein Leica-Mikroskop angeschlossenen Full-HD-Mikroskopkamera abgebildet.Die Bilder wurden mit Leica Anwendungssoftware (Leica Microsystems GmbH, Wetzlar, Deutschland) verarbeitet.NFX-beladene PLGA-NPs wurden über die Doppelemulsions-/Lösungsmittelverdampfungstechnik hergestellt.Diese Technik wird häufig zur Herstellung von NPs verwendet, da sie einfach und reproduzierbar ist, eine begrenzte Anzahl kontrollierbarer Prozessvariablen besitzt und leicht vergrößert werden kann.23,36 NFX ist in Chloroform (5,5 mg/ml; 25 °C) leicht löslich. 0,37 Bei einer Dosis von 0,3 % wurden das Arzneimittel und PLGA in Chloroform gelöst.Es wurde erwartet, dass dies die Möglichkeit einer Wechselwirkung zwischen dem Arzneimittel und dem hydrophoben Kern des Polymers erhöht.Daraus könnte gefolgert werden, dass NFX während des schnellen Entweichens des Lösungsmittels in die externe wässrige Phase weniger wahrscheinlich mit Chloroform wandert und daher ein hoher Wirkstoff-EE% zu erwarten wäre.38 Die Einarbeitung von PVA-Lösung (1,5 %, w /v) war notwendig, um kleine Partikel mit gleichmäßiger Partikelgrößenverteilung zu entwickeln.39 PVA kann die Grenzflächenspannung an der Grenzfläche zwischen organischer Phase und Wasser senken, die Aggregation von NPs verhindern und/oder ihre Integrität bewahren.40Für die Entwicklung von NFX-beladenen PLGA-NPs wurden ein kategorialer Faktor (Polymertyp, A) und ein numerischer Faktor (Medikament: Polymer-Verhältnis, B) untersucht.Die Ergebnisse wurden analysiert und die endgültigen Gleichungen (4–10) für die Antworten (Y1 – Y7) wurden in Form von codierten Faktoren wie folgt erhalten, (4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)wobei B [1], B [2] und B [3] die Koeffizienten des mehrstufigen numerischen Faktors sind.Die R2-Werte aller Variablen waren relativ hoch, was darauf hinweist, dass die abgeleiteten Daten statistisch gültig waren.Die Modellterme gelten als signifikant, wenn der p-Wert ≤ 0,05 ist.Tabelle 3 zeigt, dass mit Ausnahme von Q12h und P12h die vorhergesagten und angepassten R2-Werte aller Antworten in akzeptabler Übereinstimmung lagen, da die Differenz zwischen ihnen weniger als 0,2 betrug.41 Bei allen Antworten wurden hohe wünschenswerte angemessene Präzisionsverhältnisse beobachtet.Die Schlussfolgerungen wurden durch die Verwendung von Polynomgleichungen nach Berücksichtigung der Beträge der Koeffizienten und des Vorzeichens (negativ oder positiv) dargestellt.Ein negatives Vorzeichen bedeutet einen antagonistischen Effekt, während ein positives für einen synergistischen Einfluss steht.42Tabelle 3 Die Analysedaten des faktoriellen Designs der Antworten von NFX-beladenen PLGA-NPsTabelle 3 Die Analysedaten des faktoriellen Designs der Antworten von NFX-beladenen PLGA-NPsJe kleiner die Partikelgröße, desto größer die Oberfläche und desto schneller die In-vitro-Wirkstofffreisetzungsrate.43 Die ANOVA-Ergebnisse zeigten, dass der Polymertyp und das Wirkstoff:Polymer-Verhältnis signifikante Auswirkungen auf die Partikelgröße mit P-Werten von 0,0003 und 0,0161 hatten , beziehungsweise.Die durchschnittliche Partikelgröße für NPs, die mit Ester-terminierten oder Säure-terminierten PLGA-Polymeren hergestellt wurden, reichte von 356,13 nm (NP1) bis 485,05 nm (NP4) bzw. von 176,07 nm (NP5) bis 256,12 nm (NP8) (Tabelle 1).Es war klar, dass die mit Ester-terminierten PLGA-Polymeren hergestellten NPs größer waren als die entsprechenden NPs, die mit Säure-terminierten PLGA-Polymeren hergestellt wurden.Die letztgenannten NPs sind hydrophiler und besitzen negativ geladene Carboxylatgruppen, und daher würde erwartet, dass mehr Wechselwirkungen mit Wasser die Größe der NPs verringern.44 Parallel dazu wäre zu erwarten, dass die elektrostatischen Abstoßungen zwischen den Partikeln zwischen den Carboxylatgruppen minimiert werden die möglichen Kollisionen von NPs und damit die Partikelgröße reduzieren.44Es wurde eine direkte Korrelation zwischen dem Arzneimittel: Polymer-Verhältnis und der Teilchengröße hergestellt.Diese Korrelation galt unabhängig vom Polymertyp.Daraus könnte gefolgert werden, dass die Verwendung einer höheren Polymerkonzentration die Viskosität der Polymerlösung in der organischen Phase und damit die Größe der NPs erhöhen würde.45PDI ist ein Maß für die Breite (Einheitlichkeit) der Partikelgrößenverteilung.Ein PDI-Wert nahe 0 weist auf eine homogene Verteilung hin, während ein PDI-Wert nahe 1 eine vollständig heterogene und polydisperse Population beschreibt.Die PDI-Werte aller NPs waren klein (< 0,3), was auf eine gute Homogenität und einheitliche Partikelgrößenverteilung hinweist.46Die Aggregation von Partikeln tritt weniger wahrscheinlich auf, wenn sie positiv oder negativ mit einer Größenordnung von ≥ 30 mV geladen sind.47 Die ANOVA-Ergebnisse zeigten, dass der Polymertyp einen signifikanten Einfluss auf ZP mit einem P-Wert von 0,0135 hatte.PLGA ist ein Copolymer aus Milchsäure und Glykolsäure, während NFX eine Chinolinmonocarbonsäure ist und daher alle NPs negative Zetapotentialwerte besaßen.Es war klar, dass NPs, die mit Säure-terminierten PLGA-Polymeren hergestellt wurden, größere Größenordnungen von ZP aufwiesen [im Bereich von –26,51 (NP5) bis –33,62 (NP6)] als die entsprechenden NPs, die mit Ester-terminierten PLGA-Polymeren hergestellt wurden [variierend zwischen [–22,52 ( NP1) zu −30.43 (NP2)], möglicherweise aufgrund des Vorhandenseins der Carbonsäuregruppen, die bei physiologischem pH deprotoniert wurden.48 Im Vergleich zu positiv geladenen NPs wird erwartet, dass die negativ geladenen Systeme weniger zytotoxisch sind als die ersteren verursachen eine Zelllyse durch Aufbrechen der Membran.15,49 Es wurde keine direkte Korrelation zwischen dem Arzneimittel: Polymer-Verhältnis und dem ZP festgestellt, was den nicht signifikanten Beitrag dieses Faktors zu ZP bestätigt.Es ist jedoch erwähnenswert, dass mit PLGA-NPs, die mit einem Arzneimittel: Polymer-Verhältnis von 1: 1 hergestellt wurden, unabhängig vom Polymertyp signifikant (P < 0,05) höhere Größenordnungen von ZP-Werten erzielt wurden.Die ANOVA-Ergebnisse bestätigten, dass Polymertyp und Wirkstoff: Polymer-Verhältnis signifikante Auswirkungen auf EE% mit P-Werten von 0,0288 bzw. 0,0119 hatten.Der durchschnittliche EE-Prozentsatz für NPs, die mit Ester-terminierten oder Säure-terminierten PLGA-Polymeren hergestellt wurden, reichte von 37,80 % (NP1) bis 79,24 % (NP2) bzw. von 59,63 % (NP5) bis 91,72 % (NP8) (Tabelle 1).Die hohen Wirkstoff-EE-Prozentsätze von PLGA-NPs könnten mit der lipophilen Natur des NFX zusammenhängen, das eine geringe Affinität zur wässrigen Phase hat und dazu neigt, zusammen mit PLGA in der organischen Domäne zu verbleiben.Es war klar, dass die mit Säure-terminierten PLGA-Polymeren hergestellten NPs höhere EE% aufwiesen als die entsprechenden NPs, die mit Ester-terminierten PLGA-Polymeren hergestellt wurden.Dieses Werk wird von Dove Medical Press Limited veröffentlicht und lizenziert.Die vollständigen Bedingungen dieser Lizenz sind unter https://www.dovepress.com/terms.php verfügbar und beinhalten die Creative Commons Attribution – Non Commercial (unported, v3.0) License.Durch den Zugriff auf das Werk akzeptieren Sie hiermit die Bedingungen.Nicht-kommerzielle Nutzungen des Werks sind ohne weitere Genehmigung von Dove Medical Press Limited gestattet, vorausgesetzt, das Werk wird ordnungsgemäß genannt.Für die Erlaubnis zur kommerziellen Nutzung dieses Werks lesen Sie bitte die Absätze 4.2 und 5 unserer Nutzungsbedingungen.Kontaktieren Sie uns • Datenschutzrichtlinie • Verbände & Partner • Referenzen • Geschäftsbedingungen • Empfehlen Sie diese Seite • TopKontaktieren Sie uns • Datenschutzrichtlinie© Copyright 2022 • Dove Press Ltd • Softwareentwicklung von maffey.com • Webdesign von AdhesionDie in allen hier veröffentlichten Artikeln geäußerten Meinungen sind die der jeweiligen Autoren und spiegeln nicht unbedingt die Ansichten von Dove Medical Press Ltd oder eines seiner Mitarbeiter wider.Dove Medical Press ist Teil der Taylor & Francis Group, der Academic Publishing Division von Informa PLC Copyright 2017 Informa PLC.Alle Rechte vorbehalten.Diese Website ist Eigentum und wird betrieben von Informa PLC („Informa“) mit eingetragenem Sitz in 5 Howick Place, London SW1P 1WG.Registriert in England und 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