Fabricarea microfluidică a diferitelor nanoparticule de niosomi pentru încapsularea fizică a curcuminei

Departamentul de științe farmaceutice, Facultatea de Farmacie, Universitatea Yarmouk, Irbid, Iordania

Strathclyde Institute of Pharmacy and Biomedical Sciences, Universitatea din Strathclyde, 161 Cathedral Street, G4 0RE Glasgow, Regatul Unit

Colegiul Oman de Științe ale Sănătății, Școala de Farmacie, Muscat, Oman

Institute of Infection Immunity and Inflammation, College of MVLS, Universitatea din Glasgow, Glasgow, Regatul Unit

Strathclyde Institute of Pharmacy and Biomedical Sciences, Universitatea din Strathclyde, 161 Cathedral Street, G4 0RE Glasgow, Regatul Unit

1 Departamentul de științe farmaceutice, Facultatea de Farmacie, Universitatea Yarmouk, Irbid, Iordania
2 Strathclyde Institute of Pharmacy and Biomedical Sciences, Universitatea din Strathclyde, 161 Cathedral Street, G4 0RE Glasgow, Regatul Unit
3 Colegiul Oman de Științe ale Sănătății, Școala de Farmacie, Muscat, Oman

4 Institute of Infection Immunity and Inflammation, College of MVLS, Universitatea din Glasgow, Glasgow, Regatul Unit

E-mail de autor corespondent

Editor asociat: J. Lahann
Beilstein J. Nanotechnol. 2019, 10, 1826–1832. https://doi.org/10.3762/bjnano.10.177
Primit 16 mai 2019, Admis 16 august 2019, Publicat 05 septembrie 2019

Abstract

Cuvinte cheie: curcumina; livrarea de medicamente; amestecarea microfluidică; nanoparticule niosomi

Introducere

Aceste eforturi au fost raportate în mai multe studii. De exemplu, Guo și colab. au fost capabili să încapsuleze eficient curcumina în nanoparticule polimerice preparate folosind un microcanal fabricat. Nanoparticulele polimerice preparate au avut o dimensiune medie a particulelor de 167 nm cu o capacitate de încărcare a curcuminei de 15% [11]. Folosind nanoparticule niosomice compuse din surfactanți neionici diferiți preparați prin metoda de evaporare a solventului, Xu și colab. au reușit să obțină o eficiență de încărcare a curcuminei de aproximativ 92% și au măsurat o activitate citotoxică sporită împotriva celulelor cancerului ovarian, comparativ cu curcumina dispersată liber [9]. Amestecul microfluidic este o metodă recent dezvoltată pentru prepararea niosomilor, care permite controlul dimensiunii particulelor și al polidispersității, fără a fi necesară o etapă de reducere a dimensiunii după prepararea particulelor [12]. Niosomii pot fi preparați în cadrul caracteristicilor necesare într-o singură etapă, care poate fi utilizată ulterior pentru preparatele la scară industrială de mari dimensiuni [13].

În lucrarea de față, niosomii pentru încapsularea curcuminei au fost preparați prin amestecare microfluidică. Amestecarea microfluidică este o metodă rapidă și fiabilă pentru prepararea niosomilor, care permite prepararea particulelor mici și monodisperse în câteva secunde. Diferite formulări care încapsulează curcumina au fost preparate prin amestecare microfluidică prin variația agenților tensioactivi și a parametrilor de amestecare. Anterior, laboratorul nostru a dezvoltat cu succes niosomi goi prin amestecare microfluidică folosind diferite tipuri de agenți tensioactivi, cum ar fi Tween 85 sau Span 85, la rapoarte diferite. În această lucrare, acești surfactanți au fost folosiți pentru a examina eficiența niosomilor preparați în încapsularea curcuminei. Au fost evaluate caracteristicile fizico-chimice și a fost evaluată capacitatea niosomilor de a încapsula și apoi a elibera curcumina încărcată.

Experimental

Materiale

Monooleat de sorbitan (Span 80, SP80), trioleat de polioxietilensorbitan (Tween 85, T85), colesterol (Chol), curcumină, etanol, metanol și membrane de celuloză cu greutate moleculară tăiată = 14000 au fost achiziționate de la Sigma-Aldrich (Marea Britanie).

Prepararea niozomilor SP80 și T85 prin amestecare microfluidică

Niosomii compuși din SP80 sau T85 ca surfactant cu Chol au fost preparați utilizând amestecarea microfluidică pe un NanoAssemblrTM (Benchtop, Precision NanoSystems Inc., Vancouver, Canada) așa cum a fost descris anterior [12]. Procesul de amestecare are loc într-un cartuș microfluidic cu structuri eșalonate, care are două intrări, una pentru faza organică și cealaltă pentru faza apoasă. Faza organică a fost preparată prin dizolvarea componentelor lipidice (Sp80 sau T85 cu Chol la un raport molar 50:50) cu sau fără curcumină în etanol în timp ce faza apoasă a fost apă deionizată. Procesul de amestecare a fost realizat la 50 ° C folosind un bloc de încălzire. Ambele faze au fost injectate în microcanal folosind seringi de unică folosință prin pompe de seringă. Niosomii au fost preparați la rapoarte de debit 1: 1 și 3: 1 (FRR) între fazele apoase și lipidice și toate formulările au fost preparate la un debit total de 4 ml/min. Concentrațiile inițiale de curcumină au fost de 410 μg/ml și 210 μg/ml pentru formulările preparate la 1: 1 și respectiv 3: 1 FRR.

Îndepărtarea medicamentului neîncapsulat

Curcumina neîncapsulată a fost îndepărtată prin dializă de zece ori volumul de apă deionizată sub agitare continuă la temperatura camerei. În diferite momente de timp, s-a luat 1 ml din mediul de dializă și cantitatea de curcumină a fost măsurată utilizând spectroscopia de absorbție UV la 421 nm folosind un spectrofotometru HELIOS ALPHA ThermoSpectronic (Thermo Fisher Scientific, Marea Britanie). Concentrația de curcumină a fost determinată utilizând o curbă de calibrare a medicamentului pur în metanol. După îndepărtarea fiecărei probe, s-a adăugat 1 ml de apă deionizată la mediul de dializă pentru a menține condițiile de chiuvetă. Dializa a fost efectuată până când a fost detectată o concentrație constantă de curcumină în mediul de dializă.

Caracterizarea fizico-chimică a niosomilor

Analiza dimensiunii particulelor

Dimensiunea medie a particulelor (ZMedia) și PDI-ul niosomilor cu și fără curcumină au fost măsurate prin împrăștiere dinamică a luminii (DLS) utilizând un Zetasizer Nano-ZS (Malvern Instruments Ltd., UK). Toate probele au fost diluate la 1/20 folosind apă deionizată și măsurătorile în triplicat au fost luate la 25 ° C.