تولید و مشخصه‌یابی وب دو لایه‌ی نانوالیاف پلیمری PLLA-PVA/PLLA حاوی داروی ترتینوئین به روش الکتروریسی

STUDENT

DEGREE

YEAR

In recent years, there has been increasing interest in development of novel drug delivery systems which can reduce side effects of therapeutic agents. Therefore, efferts were made to eliminate side effects of tretinoi such as skin irritation and redness in order to provide better patient compliance. Ultrafine nanofibers have been introduced as preferred candidates for application of drug carriers due to their high surface to volume ratio and interconnected porous network which enhance drug loading and mass transfer properties. In this study, a system composed of two layer is considered for delivery of tretinoin. In this system, the drug is loaded into hydrophobic polymer of PLLA in mixture of 2:1 v/v chloroform/DMF and another layer composed of a hybrid of hydrophilic PVA 10% w/v in distilled water and hydrophobic PLLA in the same mixture is electrospun on the previous layer in order to provide controlled release condition. In the design of this mat, three variables are considered as effective factors in controlled release. Design expert software is applied to plan the experimental tests based on these variables and their effects and interactions on the response variable which is cumulative release of tretinoin (%) at the end of first hour of immersion period are evaluated through in vitro drug release investigations. Analysis of variance (ANOVA) is used to analyse the results and a mathematical model is presented to demonstrate the correlation between variables. Studied variables were concentration of PLLA in tretinoin loaded layer (6, 8 and 10% w/v), thickness (10, 20 and 30 µm) and ratio of PVA/PLLA (0.3, 0.5 and 0.7) of the hybrid layer. Samples are prepared according to design matrix. Tretinoin loaded solutions were electrospun at applied voltage of 8-10 Kv / 14 cm and flow of 1.5 ml/hr. Morphological investigations of samples showed that the selected range of concentration and process condition led to ultrafine fibers with average diameter of 90 ± 17 nm for 6%, 117 ± 16 nm for 8% and 144 ± 15 nm for 10%. The smoothness of nanofibers showed that the drug is successfully encapsulated within the nanofibers. Moreover, the selected polymer and concentration range provided the possibility of low voltage electrospinning which had significant effect on retaining the activity of tretinoin. Actual contents of tretinoin in 6, 8 and 10% w/v of PLLA nanofibers were 67, 70 and 72%, respectively. The values demonstrated that tretinoin has not been affected by the electrostatic field considerably. In vitro drug release investigatio revealed the effect of mat designing parameters on release profiles as well as the presence of PVA 10% w/v nanofibers in the network. PVA 10% w/v nanofibers had promoting effect on the diffusion of buffer medium into fibrous network and final cumulative release (%) of tretinoin. ANOVA analyses revealed that parameters of concentration, thickness and their interactio had significant effect on response variable,due to their significance level being less than 0.05. Investigation of mechanical properties of as-spun mats showed that the mats had capability of being used in transdermal and dermal applications.

در سال‌های اخیر توجه روز افزونی به توسعه‌ی سیستم‌های نوین دارو رسانی که بتواند اثرات جانبی داروها را کاهش دهد، شده است. از این رو تلاش‌هایی در جهت کاهش عوارضی چون تحریک پوستی، قرمزی و التهابات در مورد داروی ترتینوئین صورت گرفته تا بیماران پذیرش بیشتری در استفاده از این دارو داشته باشند. استفاده از نانو الیاف پلیمری الکتروریسی شده به دلیل ویژگی‌هایی مانند نسبت سطح به حجم بالا و شبکه‌ای با تخلخل‌های تو در تو که بارگذاری دارو و خصوصیات انتقال جرم را بهبود می‌دهند، به عنوان گزینه‌ی مناسبی در کاربرد حامل‌های دارویی مطرح شده است. در مطالعات انجام گرفته در این تحقیق، سیستمی شامل دو لایه برای داروی ترتینوئین در نظر گرفته شده است. در این سیستم دارو در پلیمر آب گریز PLLA در مخلوط 2:1 کلرفرم به دی متیل فرمامید بارگذاری شده و لایه‌ی دیگری نیز شامل هیبرید دو پلیمر آب دوست %10 PVA در آب مقطر و %10 PLLA در همان سیستم حلال نیز بر روی آن قرار گرفته تا نقش کنترل کننده در رهایش دارو را بر عهده داشته باشد. در ساخت این وب، سه متغیر به عنوان فاکتورهای تاثیر گذار در کنترل رهایش دارو در نظر گرفته شده‌اند و بر اساس این سه متغیر طراحی آزمایشات با نرم افزار Design Expert و به روش باکس-بنکن صورت گرفته و در آزمایش‌ها رهایش داخل آزمایشگاهی دارو، تاثیر این متغیرها و اثر متقابل آنها بر متغیر پاسخ که درصد تجمعی دارو در پایان ساعت اول می‌باشد، بررسی شده است. رابطه‌ی بین متغیرها بر روی متغیر پاسخ به صورت مدل ریاضی ارائه شده و بر روی این مدل بهینه‌سازی صورت گرفته است. متغیرهای مورد بررسی شامل غلظت محلول PLLA حاوی دارو در لایه‌ی اول، نسبت پلیمر آب‌ دوست به پلیمر آب گریز در لایه‌ی هیبریدی و ضخامت این لایه بودند و محدوده‌ی متغیرها در سه سطح به ترتیب، 6 تا %10 وزنی-حجمی، 3/0 تا 7/0 و 10 تا 30 میکرومتر در نظر گرفته شدند. نمونه‌ها بر اساس ماتریس حاصل از طرح آزمایش متعامد به روش الکتروریسی تهیه شدند و مورد بررسی مورفولوژیکی، استحکام مکانیکی و رهایش داخل آزمایشگاهی قرار گرفتند. الکتروریسی محلول‌های حاوی دارو در شرایطcm 14/Kv 10-8 و ml/hr 5/1 و لایه‌ی هیبریدی در cm 14/Kv 20 و ml/hr 1 صورت گرفت. بررسی مورفولوژی وب نانو الیاف حاوی دارو نشان داد که محدوده‌ی غلظتی انتخاب شده و شرایط فرایند الکتروریسی منجر به حصول الیاف بسیار نازک و دارای قطر متوسط nm 17 ± 90 در %6، nm 16 ± 117 در %8 وnm 15 ± 144 در %10 شده است. همچنین انتخاب نوع پلیمر و محدوده‌ی غلظت پلیمر امکان انجام الکتروریسی در ولتاژ پایین را فراهم کرد که این امر تاثیر به سزایی در حفظ فعالیت دارو داشته است. مقدار واقعی داروی بارگذاری شده که برای وب‌های 6، 8 و %10 به ترتیب برابر 67، 70 و %72 بود، نشان داد که دارو تاثیر نا مطلوب قابل توجهی از ولتاژ میدان الکتریکی نپذیرفته است. در بررسی‌های رهایش داخل آزمایشگاهی تاثیر طراحی وب بر پروفایل رهایش و نیز تاثیر حضور نانو الیاف %10 VA در شبکه مشاهده شد که اثر افزایشی بر میزان نفوذ بافر به شبکه‌ی الیاف و افزایش رهایش را داشته است. در تحلیل واریانس نتایج آزمایش مشاهده شد که با توجه به کمتر بودن سطح معناداری دو متغیر غلظت و ضخامت از خطای نوع اول 05/0، این دو پارامتر بر مقدار رهایش تاثیر معناداری داشته‌اند. همچنین سطح معناداری اثر متقابل این دو پارامتر نیز کوچکتر از خطای 05/0 بوده که نشان از برهم کنش دو پارامتر غلظت و ضخامت دارد. همچنین سطح معناداری آزمون تحلیل واریانس مدل رگرسیونی نیز کوچکتر از خطای نوع اول 05/0 برآورد شده و نشان می‌دهد که با ضریب اطمینان %95 میزان تغییرات توجیه شده از رهایش توسط مدل رگرسیونی برازش داده شده، معنادار است و لذا مدل رگرسیونی از برازش مناسبی برخوردار است. نتایج نشان می‌دهند که استفاده از پلیمر PLLA به دلیل دوره‌ی تخریب طولانی و محدوده‌ی غلظتی %10-6 وزنی-حجمی، برای بارگذاری داروی ترتینوئین و حفظ فعالیت آن مناسب بوده‌اند. علاوه بر آن وجود نانو الیاف PVA در شبکه‌ی نانو الیاف مانع از کاهش درصد نهایی رهایش دارو از شبکه‌ی وب نانو الیاف شده است. بررسی استحکام مکانیکی وب طراحی شده نشان داد که امکان استفاده از آن در ساخت پچ‌های پوستی وجود دارد.