Fabrication of Polymeric Materials as Thermo-responsive Gels for Drug Delivery System
Doctor of Philosophy (Pharmaceutical Sciences), 2022
Saved in:
| Main Author: | |
|---|---|
| Other Authors: | |
| Format: | Theses and Dissertations |
| Language: | English |
| Published: |
Prince of Songkla University
2023
|
| Subjects: | |
| Online Access: | http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/18017 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Institution: | Prince of Songkhla University |
| Language: | English |
| id |
th-psu.2016-18017 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
Prince of Songkhla University |
| building |
Khunying Long Athakravi Sunthorn Learning Resources Center |
| continent |
Asia |
| country |
Thailand Thailand |
| content_provider |
Khunying Long Athakravi Sunthorn Learning Resources Center |
| collection |
PSU Knowledge Bank |
| language |
English |
| topic |
Pluronic F127 Methylcellulose Hydrogel Periodontitis Drug delivery system Thermo-responsive gels Drug carriers (Pharmacy) |
| spellingShingle |
Pluronic F127 Methylcellulose Hydrogel Periodontitis Drug delivery system Thermo-responsive gels Drug carriers (Pharmacy) Onpreeya Boonrat Fabrication of Polymeric Materials as Thermo-responsive Gels for Drug Delivery System |
| description |
Doctor of Philosophy (Pharmaceutical Sciences), 2022 |
| author2 |
Vimon Tantishaiyakul |
| author_facet |
Vimon Tantishaiyakul Onpreeya Boonrat |
| format |
Theses and Dissertations |
| author |
Onpreeya Boonrat |
| author_sort |
Onpreeya Boonrat |
| title |
Fabrication of Polymeric Materials as Thermo-responsive Gels for Drug Delivery System |
| title_short |
Fabrication of Polymeric Materials as Thermo-responsive Gels for Drug Delivery System |
| title_full |
Fabrication of Polymeric Materials as Thermo-responsive Gels for Drug Delivery System |
| title_fullStr |
Fabrication of Polymeric Materials as Thermo-responsive Gels for Drug Delivery System |
| title_full_unstemmed |
Fabrication of Polymeric Materials as Thermo-responsive Gels for Drug Delivery System |
| title_sort |
fabrication of polymeric materials as thermo-responsive gels for drug delivery system |
| publisher |
Prince of Songkla University |
| publishDate |
2023 |
| url |
http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/18017 |
| _version_ |
1764209944522915840 |
| spelling |
th-psu.2016-180172023-04-19T09:16:26Z Fabrication of Polymeric Materials as Thermo-responsive Gels for Drug Delivery System การพัฒนาวัสดุพอลิเมอร์แบบเจลที่ตอบสนองต่ออุณหภูมิสำหรับระบบนำส่งเจล Onpreeya Boonrat Vimon Tantishaiyakul Faculty of Pharmaceutical Sciences (Pharmaceutical Chemistry) คณะเภสัชศาสตร์ ภาควิชาเภสัชเคมี Pluronic F127 Methylcellulose Hydrogel Periodontitis Drug delivery system Thermo-responsive gels Drug carriers (Pharmacy) Doctor of Philosophy (Pharmaceutical Sciences), 2022 Novel thermo-responsive hydrogels comprising 4% w/w Methylcellulose (MC) and various Pluronic F127 (PF) concentrations (12, 14, 16, 18, and 20% w/w) were successfully developed and characterized. The interesting thing in this work was neat 12PF and 14PF solutions did not form gel but blending with MC could form gel. Visual appearance of the PF/MC blends (12PF/MC, 14PF/MC, 16PF/MC, 18PF/MC, and 20PF/MC) were clear solutions at ambient temperature and exhibited turbid hard gel at physiological temperature. The turbidity during heating of these blends may be caused by the effect of MC on the PF system. The critical micelle concentration (CMT) and the enthalpy of micellization were reduced by including MC into PF. The sol-to-gel transition temperature can be modulated and decreased by increasing PF concentrations. Besides, 4x10-3 M Etidronate sodium (EDS); used to treat hypercalcemia and osteoporosis was added into hydrogels and investigated their gels behavior. EDS at a centration of 4x10-3 M, did not alter the thermosensitive gelation and the phase behavior of the blends. Thus, this study indicates that blending of PF with MC is a potential method to improve the thermal characteristics of in situ gel-forming drug delivery systems. Among of the blends, 12PF/MC and 14PF/MC blends were selected for further study. Since their characteristics were in solution state near ambient temperature (24 °C) and formed in situ gels at body temperature (37 °C). These mixtures were found to be suitable as injectable implant matrices. 12PF/MC and 14PF/MC showed substantially better mucoadhesive properties than neat 12PF and 14PF, respectively. Furthermore, the biocompatibility of these mixtures was well shown on fibroblasts. The next study was addition the Doxycycline hyclate (DX) at concentrations of 0.25 and 0.5% w/w into 12PF/MC and 14PF/MC blends and evaluated its effectiveness for using as a periodontal drug delivery system. Although, the gelation temperature and viscosity of the DX-loaded blends were changed at high temperatures range. However, all blends still exhibited gel-like characteristics covering the ambient and body temperature. Moreover, DX-incorporated 12PF/MC and 14PF/MC blends presented the same antibacterial activity as the pure drug solution. This indicated that both PF/MC matrices did not prohibit the antibacterial activity of the drug. The 12PF/MC and 14PF/MC also exhibited slow-release profile of DX. Therefore, in the present study demonstrated that the appropriate mixtures of thermo-responsive of PF/MC are promising matrices for the development of an efficient periodontal drug delivery system. The small-angle X-ray scattering (SAXS) was applied for study the behavior of PF/MC blends which related to the temperature-dependent phase transition and rheological characteristic. The blending of PF/MC in this study were 11PF, 17PF, 11PF/MC, and 17PF/MC. As results of test tube tilting method and rheological analysis, 11PF cannot form gel. But blending 11PF with 4% w/w methylcellulose (MC) (11PF/MC) enabled the system to form gel upon heating. In addition, adding MC into 17 PF (17PF/MC) could reduce the gelation temperature of 17PF. The ordered structure of these gels exhibited a face-centered cubic (FCC) phase at intermediate temperature above the gelation temperature; the steep upturn of the SAXS curves was observed in the small scattering vector range at high temperatures (55–70 °C). This occurrence was a result of MC-assisted interconnected network of micelles at high temperatures. This gelation may be related to that MC assisted intermicellar organization the PF micelle structure, similar to the gelation network of MC. In addition, EDS was incorporated into the matrices. The results found that the drug did not significantly affect the thermosensitive gelation and the ordered structure of the polymeric systems. Moreover, the blend of 11PF/MC was solution at 25 °C and became gel at body temperature of 37 °C. Therefore, this study revealed that blending PF with MC is a potential strategy for modulating the thermosensitive characteristics of the in situ gel forming drug delivery. ไฮโดรเจลที่ตอบสนองต่ออุณหภูมิรูปแบบใหม่ซึ่งประกอบด้วยเมทิลเซลลูโลส (MC) ที่ความเข้มข้น 4% โดยน้ำหนัก และพลูโรนิค F127 (PF) ที่ความเข้มข้นต่างๆกัน (12, 14, 16, 18 และ 20% โดยน้ำหนัก) ได้ถูกพัฒนาและตรวจสอบคุณลักษณะได้สำเร็จ สิ่งที่น่าสนใจเกี่ยวกับงานนี้ คือสารละลายเดี่ยวของ 12PF และ 14PF ไม่เป็นเจลที่อุณหภูมิร่างกาย แต่การผสมกับเมทิลเซลลูโลส สามารถเกิดเป็นเจลได้ลักษณะภายนอกที่มองเห็นได้ของส่วนผสมพลูโรนิค127/เมทิลเซลลูโลส (12PF/MC, 14PF/MC, 16PF/MC, 18PF/MC และ 20PF/MC) มีลักษณะเป็นสารละลายใสที่ อุณหภูมิแวดล้อมและมีลักษณะเจลแข็งขุ่นที่อุณหภูมิร่างกาย ความขุ่นของส่วนผสมเหล่านี้ระหว่าง การให้ความร้อนอาจเป็นผลมาจากเมทิลเซลลูโลสกระทบต่อพลูโรนิคในระบบ ความเข้มข้นที่เกิดไม เซลและปริมาณความร้อนของกระบวนการการรวมตัวเป็นไมเซลลดลงโดยการรวมเมทิลเซลลูโลสเข้า กันกับพลูโรนิค อุณหภูมิที่สารละลายเปลี่ยนเป็นเจลสามารถปรับและลดลงได้โดยการเพิ่มความ เข้มข้นของ PF นอกจากนี้เอทิโดรเนต โซเดียม (EDS) ยาที่ใช้ในการรักษาโรคกระดูกพรุนและโรค แคลเซียมในเลือดสูง ที่ความเข้มข้น 4x10-3M ถูกเติมเข้าไปในไฮโดรเจลและทำการตรวจสอบ พฤติกรรมของเจล พบว่า EDS ที่ความเข้มข้น 4x10-3M ไม่ได้เปลี่ยนแปลงการไวต่อความร้อนการเป็น เจลและพฤติกรรมวัฏภาคของส่วนผสมข้างต้น ดังนั้นการศึกษานี้จึงบ่งชี้ได้ว่าการผสม MC กับ PF เป็นวิธีการที่มีศักยภาพในการปรับปรุงคุณลักษณะทางความร้อนของระบบนำส่งยาที่ก่อตัวเป็นเจลใน ร่างกายได้ ในบรรดาส่วนผสมต่างๆ ส่วนผสมของ 12PF/MC และ 14PF/MC ถูกเลือกเพื่อ ทำการศึกษาเพิ่มเติมเนื่องจากมีคุณลักษณะที่เป็นสถานะสารละลายใกล้กับอุณหภูมิแวดล้อม (24 °C) และก่อตัวเป็นเจลภายในอุณหภูมิร่างกาย (37 °C) ส่วนผสมเหล่านี้มีความเหมาะสมเพื่อเป็นตัวนำส่ง แบบฉีดได้12PF/MC และ 14PF/MC แสดงคุณสมบัติยึดเกาะเยื่อเมือกได้ดีกว่า 12PF และ 14PF เดี่ยว อย่างมีนัยสำคัญ ตามลำดับ นอกจากนี้ ความเข้ากันได้ทางชีวภาพของสารผสมเหล่านี้แสดงผล ที่ดีต่อเซลล์ไฟโบรบลาสต์การศึกษาลำดับถัดมาคือ เติม ด็อกซีไซคลิน ไฮเครท (DX) ที่ความเข้มข้น 0.25 และ 0.5% โดยน้ำหนัก เข้ากับส่วนผสม 12PF/MC และ 14PF/MC และทำการประเมิน ประสิทธิผลสำหรับการใช้เป็นระบบนำส่งยาเกี่ยวกับปริทันต์แม้ว่าอุณหภูมิการเกิดเจลและความหนืดของส่วนผสมที่บรรจุด้วย DX จะเปลี่ยนแปลงที่ช่วงอุณหภูมิสูง อย่างไรก็ตาม ส่วนผสมทั้งหมดยังคงมี ลักษณะเหมือนเจลได้ซึ่งครอบคลุมอุณหภูมิแวดล้อมและอุณหภูมิของร่างกาย นอกจากนี้ การผสม DX เข้ากันกับส่วนผสม 12PF/MC และ 14PF/MC ยังแสดงฤทธิ์ต้านแบคทีเรียได้เช่นเดียวกับ สารละลายยาบริสุทธิ์สิ่งนี้บ่งชี้ว่าตัวนำส่งแบบ PF/MC ทั้งสองไม่ได้ขัดขวางการออกฤทธิ์ต้าน แบคทีเรียของยา 12PF/MC และ 14PF/MC ยังแสดงรูปแบบการปลดปล่อยยา DX ที่ช้าอีกด้วย ดังนั้น ในการศึกษานี้แสดงให้เห็นว่าตัวนำส่งของส่วนผสมที่เหมาะสมของ PF/MC ที่ตอบสนองต่อ อุณหภูมิมีแนวโน้มที่จะพัฒนาเป็นระบบนำส่งยาปริทันต์ที่มีประสิทธิภาพได้ การกระเจิงของรังสีเอกซ์มุมเล็ก (SAXS) ได้ถูกนำมาใช้เพื่อศึกษาพฤติกรรมทาง ความร้อนของส่วนผสม PF/MC ที่สัมพันธ์กับการเปลี่ยนวัฏภาคและคุณลักษณะทางรีโอโลยีส่วนผสม ของ PF/MC ในการศึกษาครั้งนี้ได้แก่ 11PF, 17PF, 11PF/MC, และ 17PF/MC จากผลการทดลอง ด้วยวิธีการเอียงหลอดและการวิเคราะห์ทางรีโอโลยี พบว่า 11PF ไม่เป็นเจล แต่การรวมกับกับเมทิล เซลลูโลส (MC) (4% โดยน้ำหนักของเมทิลเซลลูโลส) ทำให้ระบบสามารถสร้างเจลได้เมื่ออุณหภูมิ เพิ่มขึ้น นอกจากนี้พบว่าการเพิ่ม MC ลงใน 17 PF (17PF/MC) สามารถลดอุณหภูมิการเกิดเจลของ 17PF ได้โครงสร้างของเจล มีการจัดเรียงตัวเป็นระเบียบมีลักษณะรูปทรงสี่เหลี่ยมลูกบาศก์แบบกลาง หน้าในที่อุณหภูมิปานกลางเหนืออุณหภูมิการเกิดเจล ที่อุณหภูมิสูงขึ้น (55–70 °C) สังเกตพบว่าเส้น โค้งของการกระเจิงแสงมุมเล็ก (SAXS) ยกตัวสูงขึ้นด้วย เหตุการณ์นี้เป็นผลจาก MC ช่วยให้เกิดการ เชื่อมต่อกันเป็นโครงร่างตาข่ายกับไมเซลที่อุณหภูมิสูงได้การเกิดเจลนี้อาจสัมพันธ์กับการที่ MC ช่วย เชื่อมโครงสร้างไมเซลของ PF ที่เหมือนกับการเกิดโครงร่างตาข่ายเจลของ MC นอกจากนี้ EDS ได้ถูก เติมเข้าไปในส่วนผสมต่างๆ และทำการศึกษา พบว่ายาไม่ส่งผลกระทบต่อการเกิดเจลและการจัดเรียง โครงสร้างของโพลีเมอร์อย่างมีนัยสำคัญ มากไปกว่านั้น ส่วนผสมของ 11PF/MC เป็นของเหลวที่ อุณหภูมิ25 °C และกลายเป็นเจลที่อุณหภูมิร่างกาย 37 °C ดังนั้น จากการศึกษาครั้งนี้พบว่าการผสม PF กับ MC มีศักยภาพที่สำคัญในการปรับอุณหภูมิของเจลให้เหมาะสมเพื่อเป็นระบบนำส่งยาเข้าสู่ ภายในร่างกาย 2023-04-19T09:15:58Z 2023-04-19T09:15:58Z 2022 Thesis http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/18017 en Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Thailand http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/th/ application/pdf Prince of Songkla University |