Published June 1, 2023 | Version v1
Publication Open

Sustained Release of Drug Facilitated Through Chemically Crosslinked Polyvinyl Alcohol-Gelatin (PVA-GE) Hydrogels. A sustainable biomedical approach

Creators

  • 1. Bahauddin Zakariya University
  • 2. University of Malakand
  • 3. Riphah International University
  • 4. University of Ioannina
  • 5. King Saud University
  • 6. Ministry of Health

Description

Abstract The present study aimed to prepare hydrogel based on polyvinyl alcohol (PVA) and gelatin (Ge) and characterization of PVA/Ge hydrogel for their potential use as a sustained drug delivery system. Polyvinyl Alcohol (PVA) and-Gelatin (Ge) were cross-linked using glutaraldehyde (GA) as a crosslinking agent and hydrochloric acid (HCl) as a catalyst. Different feed polymer ratio and crosslinking agent concentration were used to prepare a series of PVA/Ge hydrogels. The obtained PVA/Ge hydrogels were investigated for dynamic and equilibrium swelling studies. The effect of polymers ratio, degree of crosslinking and pH of the medium on swelling of PVA/Ge hydrogels was investigated. Furthermore, the values of diffusion coefficient (D), volume fraction, polymer-solvent interaction parameter, molecular weight between crosslink and crosslink density were calculated. For swelling studies, 0.05M USP phosphate buffer solutions of different pH (1.2, 5.5, 6.5 and 7.5) were used. For the drug release study, ciprofloxacin HCl was loaded into selected samples as a model drug. The release of drug from these samples was performed for 12 hours in USP phosphate buffers of pH 1.2, 5.5 and 7.5. The release data from these samples were fitted into various kinetic models like zero order, first order, Higuchi and Peppas models to investigate the release mechanism. It was found that by varying the composition of PVA/Ge hydrogel and GA concentration, a significant difference was observed in drug release kinetics. FTIR spectroscopy and X-ray diffraction were used for the characterization of hydrogels. PVA/Ge hydrogel showed sustained release of the model drug at various pH values suggesting its potential use as a sustained drug delivery system.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

الخلاصة تهدف هذه الدراسة إلى تحضير الهيدروجيل على أساس كحول البولي فينيل (PVA) والجيلاتين (Ge) وتوصيف هيدروجيل PVA/Ge لاستخدامها المحتمل كنظام مستدام لتوصيل الأدوية. تم ربط كحول البولي فينيل (PVA) والجيلاتين (Ge) باستخدام الجلوتارالدهيد (GA) كعامل ربط تشابكي وحمض الهيدروكلوريك (HCl) كمحفز. تم استخدام نسبة بوليمر تغذية مختلفة وتركيز عامل ربط تشابكي لتحضير سلسلة من الهلاميات المائية PVA/Ge. تم التحقيق في الهلاميات المائية PVA/Ge التي تم الحصول عليها لدراسات التورم الديناميكي والتوازن. تم التحقيق في تأثير نسبة البوليمرات ودرجة الارتباط التشابكي ودرجة الحموضة للوسط على تورم الهلاميات المائية PVA/Ge. علاوة على ذلك، تم حساب قيم معامل الانتشار (D)، وجزء الحجم، ومتغير تفاعل البوليمر والمذيب، والوزن الجزيئي بين الارتباط التشابكي وكثافة الارتباط التشابكي. بالنسبة لدراسات التورم، تم استخدام 0.05M محاليل عازلة للفوسفات USP ذات درجة حموضة مختلفة (1.2 و 5.5 و 6.5 و 7.5). بالنسبة لدراسة إطلاق الدواء، تم تحميل سيبروفلوكساسين هيدروكلوريد في عينات مختارة كدواء نموذجي. تم إطلاق الدواء من هذه العينات لمدة 12 ساعة في مخازن فوسفات USP من الأس الهيدروجيني 1.2 و 5.5 و 7.5. تم تركيب بيانات الإطلاق من هذه العينات في نماذج حركية مختلفة مثل نماذج الدرجة صفر، الدرجة الأولى، هيغوتشي وبيباس للتحقيق في آلية الإطلاق. وجد أنه من خلال تغيير تركيبة الهلام المائي PVA/Ge وتركيز GA، لوحظ اختلاف كبير في حركية إطلاق الدواء. تم استخدام التحليل الطيفي FTIR وانحراف الأشعة السينية لتوصيف الهلاميات المائية. أظهر الهلام المائي PVA/Ge إطلاقًا مستدامًا للدواء النموذجي بقيم درجة حموضة مختلفة مما يشير إلى استخدامه المحتمل كنظام مستدام لتوصيل الدواء.

Translated Description (French)

Résumé La présente étude visait à préparer un hydrogel à base d'alcool polyvinylique (PVA) et de gélatine (Ge) et à caractériser l'hydrogel PVA/Ge pour leur utilisation potentielle en tant que système d'administration prolongée de médicaments. L'alcool polyvinylique (PVA) et la gélatine (Ge) ont été réticulés en utilisant le glutaraldéhyde (GA) comme agent de réticulation et l'acide chlorhydrique (HCl) comme catalyseur. Différents rapports de polymère d'alimentation et concentrations d'agent de réticulation ont été utilisés pour préparer une série d'hydrogels PVA/Ge. Les hydrogels PVA/Ge obtenus ont été étudiés pour des études de gonflement dynamique et d'équilibre. L'effet du rapport polymères, du degré de réticulation et du pH du milieu sur le gonflement des hydrogels PVA/Ge a été étudié. En outre, les valeurs du coefficient de diffusion (D), de la fraction volumique, du paramètre d'interaction polymère-solvant, du poids moléculaire entre la réticulation et la densité de réticulation ont été calculées. Pour les études de gonflement, des solutions tampon phosphate USP 0,05M de différents pH (1,2, 5,5, 6,5 et 7,5) ont été utilisées. Pour l'étude de libération du médicament, le chlorhydrate de ciprofloxacine a été chargé dans des échantillons sélectionnés en tant que médicament modèle. La libération du médicament à partir de ces échantillons a été réalisée pendant 12 heures dans des tampons phosphate USP de pH 1,2, 5,5 et 7,5. Les données de libération de ces échantillons ont été intégrées dans divers modèles cinétiques tels que les modèles d'ordre zéro, de premier ordre, de Higuchi et de Peppas pour étudier le mécanisme de libération. Il a été constaté qu'en faisant varier la composition de l'hydrogel PVA/Ge et la concentration d'AG, une différence significative a été observée dans la cinétique de libération du médicament. La spectroscopie IRTF et la diffraction des rayons X ont été utilisées pour la caractérisation des hydrogels. L'hydrogel PVA/Ge a montré une libération prolongée du médicament modèle à diverses valeurs de pH, ce qui suggère son utilisation potentielle en tant que système d'administration prolongée du médicament.

Translated Description (Spanish)

Resumen El presente estudio tuvo como objetivo preparar hidrogel a base de alcohol polivinílico (PVA) y gelatina (Ge) y la caracterización del hidrogel PVA/Ge para su uso potencial como un sistema de administración sostenida de fármacos. El alcohol polivinílico (PVA) y la gelatina (Ge) se reticularon usando glutaraldehído (GA) como agente de reticulación y ácido clorhídrico (HCl) como catalizador. Se utilizaron diferentes proporciones de polímero de alimentación y concentraciones de agente de reticulación para preparar una serie de hidrogeles de PVA/Ge. Los hidrogeles de PVA/Ge obtenidos se investigaron para estudios de hinchazón dinámica y de equilibrio. Se investigó el efecto de la relación de polímeros, el grado de reticulación y el pH del medio sobre el hinchamiento de los hidrogeles de PVA/Ge. Además, se calcularon los valores del coeficiente de difusión (D), la fracción de volumen, el parámetro de interacción polímero-disolvente, el peso molecular entre la reticulación y la densidad de reticulación. Para los estudios de hinchazón, se utilizaron soluciones amortiguadoras de fosfato USP 0.05M de diferente pH (1.2, 5.5, 6.5 y 7.5). Para el estudio de liberación del fármaco, se cargó HCl de ciprofloxacina en muestras seleccionadas como fármaco modelo. La liberación del fármaco de estas muestras se realizó durante 12 horas en amortiguadores de fosfato USP de pH 1.2, 5.5 y 7.5. Los datos de liberación de estas muestras se ajustaron en varios modelos cinéticos como los modelos de orden cero, primer orden, Higuchi y Peppas para investigar el mecanismo de liberación. Se encontró que al variar la composición del hidrogel de PVA/Ge y la concentración de GA, se observó una diferencia significativa en la cinética de liberación del fármaco. La espectroscopia FTIR y la difracción de rayos X se utilizaron para la caracterización de hidrogeles. El hidrogel de PVA/Ge mostró una liberación sostenida del fármaco modelo a varios valores de pH, lo que sugiere su uso potencial como sistema de administración sostenida de fármacos.

Files

pjct-2023-0017.pdf

Files (839.2 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:e9f916d09f134615f923a141e36e4a74
839.2 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
الإطلاق المستمر للدواء الميسر من خلال الهلاميات المائية من البولي فينيل كحول- جيلاتين (PVA - GE) المرتبطة كيميائيًا. نهج طبي حيوي مستدام
Translated title (French)
Libération prolongée de médicament facilitée par des hydrogels d'alcool polyvinylique gélatineux (PVA-GE) chimiquement réticulés. Une approche biomédicale durable
Translated title (Spanish)
Liberación sostenida de fármaco facilitada a través de hidrogeles de alcohol polivinílico-gelatina (PVA-GE) químicamente reticulados. Un enfoque biomédico sostenible

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4382786394
DOI
10.2478/pjct-2023-0017

Is supplement to
https://openalex.org/W4379194138 (Other)
https://openalex.org/W3082889302 (Other)
https://openalex.org/W3019696165 (Other)
https://openalex.org/W2995521903 (Other)
https://openalex.org/W2377744633 (Other)
https://openalex.org/W2376659997 (Other)
https://openalex.org/W2373148348 (Other)
https://openalex.org/W2189765712 (Other)
https://openalex.org/W2165231282 (Other)
https://openalex.org/W2050969114 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Pakistan

References

  • https://openalex.org/W1964403457
  • https://openalex.org/W1966243612
  • https://openalex.org/W1968527187
  • https://openalex.org/W1971550603
  • https://openalex.org/W1973507091
  • https://openalex.org/W1973814641
  • https://openalex.org/W1977072597
  • https://openalex.org/W1977084624
  • https://openalex.org/W1979763511
  • https://openalex.org/W1985403720
  • https://openalex.org/W1991986285
  • https://openalex.org/W1992588137
  • https://openalex.org/W2010883387
  • https://openalex.org/W2018521903
  • https://openalex.org/W2022558097
  • https://openalex.org/W2029318190
  • https://openalex.org/W2029540941
  • https://openalex.org/W2030289898
  • https://openalex.org/W2041780028
  • https://openalex.org/W2045024329
  • https://openalex.org/W2061766301
  • https://openalex.org/W2064134677
  • https://openalex.org/W2073230896
  • https://openalex.org/W2086130473
  • https://openalex.org/W2086501153
  • https://openalex.org/W2088260856
  • https://openalex.org/W2091084072
  • https://openalex.org/W2092281068
  • https://openalex.org/W2102065363
  • https://openalex.org/W2102175867
  • https://openalex.org/W2157220384
  • https://openalex.org/W2889620756
  • https://openalex.org/W4283755570
  • https://openalex.org/W4289521179
  • https://openalex.org/W4293221275
  • https://openalex.org/W4313500513
  • https://openalex.org/W4318204460
  • https://openalex.org/W4363678944