キトサンベースの微粒子からの物理的架橋と水溶性薬物放出との相関

The Correlation between Physical Crosslinking and Water-Soluble Drug Release from Chitosan-Based Microparticles.

• Emilia Szymańska
• Katarzyna Woś-Latosi
• Julia Jacyna
• Magdalena Dąbrowska
• Joanna Potaś
• Michał Jan Markuszewski
• Katarzyna Winnicka

抄録

イオン架橋剤（CF）としてキトサングルタミン酸とβ-グリセロリン酸を用いて噴霧乾燥することにより、水溶性ジドブジンを含む微粒子を調製した。Box-Behnkenデザインを適用し、薬物負荷と放出挙動の観点から微粒子を最適化した。溶出試験の結果を裏付けるために、物理化学的研究を実施し、微粒子の特性に対する架橋率の影響を評価した。ジドブジンの溶解挙動は、初期のバースト効果と長期の放出段階という2つの段階からなる複雑な性質を持っていた。最初の薬物放出は、架橋度によって調節することができ、主に微粒子の表面に位置する薬物結晶の溶解によって支配されていました。さらに、さらなる溶解段階は、膨潤したポリマーマトリックスからの薬物の拡散に関連しており、薬物負荷と相関していることがわかった。示差走査熱量測定(DSC)により、ポリマーマトリックス内に非結晶化薬物が部分的に取り込まれていることが明らかになり、これはCFの量と相関していた。CFはキトサングルタミン酸微粒子の膨潤能力に影響を与えたが、驚くべきことに、CFの量が多くても、薬物の80％が著しく放出されるのに必要な時間には影響を与えなかった。ポリマーとCFの比率が最も低い3:1の製剤が最適なものとして選択され、満足のいく薬物負荷を提供し、研究の最初の30分以内に中程度のバースト効果を示し、その後、210分まで薬物放出が延長されました。

Microparticles containing water-soluble zidovudine were prepared by spray-drying using chitosan glutamate and beta-glycerophosphate as an ion crosslinker (CF). The Box-Behnken design was applied to optimize the microparticles in terms of their drug loading and release behavior. Physicochemical studies were undertaken to support the results from dissolution tests and to evaluate the impact of the crosslinking ratio on the microparticles' characteristics. The zidovudine dissolution behavior had a complex nature which comprised two phases: an initial burst effect followed with a prolonged release stage. The initial drug release, which can be modulated by the crosslinking degree, was primarily governed by the dissolution of the drug crystals located on the microparticles' surfaces. In turn, the further dissolution stage was related to the drug diffusion from the swollen polymer matrix and was found to correlate with the drug loading. Differential Scanning Calorimetry (DSC) studies revealed the partial incorporation of a non-crystallized drug within the polymer matrix, which correlated with the amount of CF. Although CF influenced the swelling capacity of chitosan glutamate microparticles, surprisingly a higher amount of CF did not impact the time required for 80% of the drug to be released markedly. The formulation with the lowest polymer:CF ratio, 3:1, was selected as optimal, providing satisfactory drug loading and displaying a moderate burst effect within the first 30 min of the study, followed with a prolonged drug release of up to 210 min.