Püskürtmeli Kurutma Tekniği Kullanarak Flurbiprofenin Kitosan ile Enkapsülasyonu ve İn Vitro İlaç Salınımı ve Moleküler Modelleme Çalışmaları

AKYÜZ, LALEHAN; DUMAN, FATİH; KAYA, MURAT

Püskürtmeli Kurutma Tekniği Kullanarak Flurbiprofenin Kitosan ile Enkapsülasyonu ve İn Vitro İlaç Salınımı ve Moleküler Modelleme Çalışmaları

Lalehan AKYÜZ, (Aksaray University)

Fatih DUMAN, (Erciyes University)

Murat KAYA (Aksaray University)

Turkish Journal of Pharmaceutical Sciences

11 4

Yıl: 2017 Cilt: 14 Sayı: 1 Sayfa Aralığı: 34 - 39 Metin Dili: Türkçe İndeks Tarihi: 29-07-2022

Püskürtmeli Kurutma Tekniği Kullanarak Flurbiprofenin Kitosan ile Enkapsülasyonu ve İn Vitro İlaç Salınımı ve Moleküler Modelleme Çalışmaları

Öz:

Amaç: Bu çalışma, herhangi bir çapraz-bağlama ajanı kullanmadan püskürterek kurutma tekniği ile ilaç salınımı için, kitosan-flurbiprofen mikro ve nano küreleri hazırlamayı amaçlamaktadır. Ayrıca moleküler modelleme kullanarak kitosan ve flurbiprofen arasındaki bağlanma geometrisini açıklamayı amaçlamaktadır.Gereç ve Yöntemler: Bu çalışmada, püskürterek kurutma tekniği kullanarak flurbiprofenin kitosan ile enkapsülasyonu yapıldı. Kullanılan kitosan, flurbiprofen ve elde edilen kürecikler fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FT-IR), termogravimetrik analiz (TGA), X-ray difraktometre ve taramalı elektron mikroskopisi (SEM) ile karakterize edildi. Mikro-nano küreciklerdeki ilaç miktarının belirlenmesi için ilaç tutunma verimi çalışıldı. İn vitro salınım çalışmaları pH 7.4 te simüle edilmiş biyolojik sıvı içerisinde gerçekleştirildi. Flurbiprofenin enkapsülasyon prosesi, kitosanın muhtemel bağlanma bölgelerini açıklamak için doking çalışmaları ile birleştirildi.Bulgular: FT-IR sonuçları kitosan ve flurbiprofen arasında H-bağ sisteminin oluştuğunu göstermektedir. Küresel şekilde CS-FP kürecikler SEM ile açıklandı. TGA analizi sonuçları flurbiprofen ve kitosanın termal kararlılıklarının enkapsülasyon sonrası azaldığını göstermektedir. Kürecikler simüle edilmiş biyolojik sıvıda in vitro olarak salınım çalışmaları için kullanılmıştır. Tüm bu analizler enkapsülasyonun %73.28 etki ile başarılı bir şekilde gerçekleştirildiğini göstermektedir. Moleküler modelleme çalışmaları bağlanma enerjisi -3.90 kcal/mol olarak kitosan OH grubu ile ilacın hidroksil (OH) grubu arasında H-bağ sisteminin oluşması ile CS-FP kararlı kompleks yapısının oluştuğunu göstermektedir. Bilgisayar hesaplamaları sonuçları FT-IR dan elde ettiğimiz spektroskopik sonuçları desteklemektedir.Sonuç: Bu çalışma püskürterek kurutma yöntemi ile çapraz-bağ ajanı kullanmadan mikro ve nano küreciklerin hazırlanabileceğini göstermiştir. İlaç salınım çalışması sonuçları, enkapsüle olmuş flurbiprofenin salınımının 48 saat içinde tamamlandığını göstermiştir. Doking analizi sonuçları kitosan ile yeni ilaç taşıyıcı sistemlerin tasarlanması için önerilebilir.

Anahtar Kelime:

Konular: Biyoloji Biyokimya ve Moleküler Biyoloji Mühendislik, Kimya

Encapsulation of Flurbiprofen by Chitosan Using a Spray-Drying Method with In Vitro Drug Releasing and Molecular Docking

Öz:

Objectives: This study aimed to prepare chitosan-flurbiprofen micro-nano spheres as environmentally friendly for drug releasing by spray-drying method withoutany cross-linking agent. It was also aimed to reveal the favorable binding geometries of chitosan and flurbiprofen using molecular modeling.Materials and Methods: In this study, flurbiprofen was encapsulated with chitosan using spray-drying technique. The used chitosan, flurbiprofen and obtainedspheres were characterized via fourier transmission infrared spectrometer (FT-IR), thermogravimetric analysis (TGA), X-ray diffractometer and scanning electronmicroscopy (SEM). Drug entrapment efficiency was carried out for determination of the drug amount in the micro-nano spheres. In vitro release studies of CS-FPspheres were also examined in the simulated biological fluid at pH 7.4. Encapsulation process of flurbiprofen was combined with the docking studies to investigatethe possible binding sites of the chitosan.Results: FT-IR results confirmed that H-bonding system was formed between chitosan and drug. CS-FP spheres with spherical shape were observed by SEM.TGA analysis results showed that thermal stabilities of flurbiprofen and chitosan were decreased after the encapsulation process. The spheres were used forin vitro releasing studies in simulated biological fluids. All these analysis results clearly showed that encapsulation was successfully carried out with 73.28%efficiency. Molecular modeling studies showed that CS-FP stable complexes was formed through a hydrogen bonding system between OH group of the drugmolecule and chitosan hydroxyl (OH) group with a binding energy of -3.90 kcal/mol. Our computational results supported to spectroscopic results obtained by FTIR.Conclusion: This study proved that micro-nano spheres can be prepared without using cross-linking agent by spray-drying method. The results of the drugreleasing studies showed that release of encapsulated flurbiprofen was completed within 48h. The results of docking analysis can be suggested for the design ofnew drug carrier systems with chitosan.

Anahtar Kelime:

Konular: Biyoloji Biyokimya ve Moleküler Biyoloji Mühendislik, Kimya

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık

1. Davies NM. Clinical pharmacokinetics of flurbiprofen and its enantiomers. Clin Pharmacokinet. 1995;28:100-114.
2. Naeem M, Rahman NU, Tavares G, Barbosa SF, Chacra NB, Loebenberg R, Sarfraz MK. Physicochemical, in vitro and in vivo evaluation of flurbiprofen microemulsion. An Acad Bras Cienc. 2015;87:1823-1831.
3. Kumari A, Yadav SK, Yadav SC. Biodegradable polymeric nanoparticles based drug delivery systems. Colloids Surf B Biointerfaces. 2010;75:1-18.
4. Luo Y, Wang Q. Recent development of chitosan-based polyelectrolyte complexes with natural polysaccharides for drug delivery. Int J Biol Macromol. 2014;64:353-367.
5. Rinaudo M. Chitin and chitosan: Properties and applications. Prog Polym Sci. 2006;31:603-632.
6. Sanyakamdhorn S, Agudelo D, Tajmir-Riahi HA. Encapsulation of antitumor drug doxorubicin and its analogue by chitosan nanoparticles. Biomacromolecules. 2013;14:557-563.
7. O'Toole MG, Henderson RM, Soucy PA, Fasciotto BH, Hoblitzell PJ, Keynton RS, Ehringer WD, Gobin AS. Curcumin encapsulation in submicrometer spray-dried chitosan/tween 20 particles. Biomacromolecules. 2012;13:2309-2314.
8. Wu Y, Yang W, Wang C, Hu J, Fu S. Chitosan nanoparticles as a novel delivery system for ammonium glycyrrhizinate. Int J Pharm. 2005;295:235-245.
9. Sarmento B, Ribeiro A, Veiga F, Sampaio P, Neufeld R, Ferreira D. Alginate/chitosan nanoparticles are effective for oral insulin delivery. Pharm Res. 2007;24:2198-2206.
10. De Campos AM, Sanchez A, Alonso MJ. Chitosan nanoparticles: a new vehicle for the improvement of the delivery of drugs to the ocular surface. Int J Pharm. 2001;224:159-168.
11. Hassani Najafabadi A, Abdouss M, Faghihi S. Synthesis and evaluation of PEG-O-chitosan nanoparticles for delivery of poor water soluble drugs: Ibuprofen. Mater Sci Eng C Mater Biol Appl. 2014;41:91-99.
12. Calija B, Cekic N, Savic S, Krajisnik D, Daniels R, Milic J. An investigation of formulation factors affecting feasibility of alginatechitosan microparticles for oral delivery of naproxen. Arch Pharm Res. 2011;34:919-929.
13. Del Gaudio P, Russo P, Lauro MR, Colombo P, Aquino RP. Encapsulation of ketoprofen and ketoprofen lysinate by prilling for controlled drug release. AAPS PharmSciTech. 2009;10:1178-1185.
14. Kawadkar J, Chauhan MK. Intra-articular delivery of genipin cross-linked chitosan microspheres of flurbiprofen: preparation, characterization, in vitro and in vivo studies. Eur J Pharm Biopharm. 2012;81:563-572.
15. Mokhtar M, Sammour OA, Hammad MA, Megrab NA. Effect of some formulation parameters on flurbiprofen encapsulation and release rates of niosomes prepared from proniosomes. Int J Pharm. 2008;361:104-111.
16. Ranjha NM, Khan H, Naseem S. Encapsulation and characterization of controlled release flurbiprofen loaded microspheres using beeswax as an encapsulating agent. J Mater Sci Mater Med. 2010;21:1621-1630.
17. Ranjha NM, Khan IU, Naseem S. Encapsulation and characterization of flurbiprofen loaded poly (?-caprolactone)-poly (vinylpyrrolidone) blend micropheres by solvent evaporation method. J Sol-Gel Sci Techn. 2009;50:281-289.
18. Kang JH, Oh DH, Oh YK, Yong CS, Choi HG. Effects of solid carriers on the crystalline properties, dissolution and bioavailability of flurbiprofen in solid self-nanoemulsifying drug delivery system (solid SNEDDS). Eur J Pharm Biopharm. 2012;80:289-297.
19. Sosnik A, Seremeta KP. Advantages and challenges of the spray-drying technology for the production of pure drug particles and drug-loaded polymeric carriers. Adv Colloid Interface Sci. 2015;223:40-54.
20. Chen H, Lyne PD, Giordanetto F, Lovell T, Li J. On evaluating moleculardocking methods for pose prediction and enrichment factors. J Chem Inf Model. 2006;46:401-415.
21. Kim CK, Yoon YS, Kong JY. Preparation and evaluation of flurbiprofen dry elixir as a novel dosage form using a spray-drying technique. Int J Pharm. 1995;120:21-31.
22. Mokhtar M, Sammour OA, Hammad MA, Megrab NA. Effect of some formulation parameters on flurbiprofen encapsulation and release rates of niosomes prepared from proniosomes. Int J Pharm. 2008;3610104-111.
23. Thompson MA, Planaria Software LLC, Seattle, WA, http://www.arguslab. com.
24. Skovstrup S, Hansen SG, Skrydstrup T, Schiott B. Conformational flexibility of chitosan: a molecular modeling study. Biomacromolecules. 2010;11:3196-3207.
25. Wavefunction, Inc. SPARTAN, v.06. Wavefunction, Inc., Irvine, 2006.
26. Luo Y, Zhang B, Cheng WH, Wang Q. Preparation, characterization and evaluation of selenite-loaded chitosan/TPP nanoparticles with or without zein coating. Carbohydr Polym. 2010;82:942-951.
27. Dudhani AR, Kosaraju SL. Bioadhesive chitosan nanoparticles: Preparation and characterization. Carbohydr Polym. 2010;81:243-251.
28. Joseph JJ, Sangeetha D, Gomathi T. Sunitinib loaded chitosan nanoparticles formulation and its evaluation. Int J Biol Macromol. 2016;82:952-958.
29. Arulmozhi V, Pandian K, Mirunalini S. Ellagic acid encapsulated chitosan nanoparticles for drug delivery system in human oral cancer cell line (KB). Colloids Surf B Biointerfaces. 2013;110:313-320.

APA	AKYÜZ L, DUMAN F, KAYA M (2017). Püskürtmeli Kurutma Tekniği Kullanarak Flurbiprofenin Kitosan ile Enkapsülasyonu ve İn Vitro İlaç Salınımı ve Moleküler Modelleme Çalışmaları. , 34 - 39.
Chicago	AKYÜZ LALEHAN,DUMAN FATİH,KAYA MURAT Püskürtmeli Kurutma Tekniği Kullanarak Flurbiprofenin Kitosan ile Enkapsülasyonu ve İn Vitro İlaç Salınımı ve Moleküler Modelleme Çalışmaları. (2017): 34 - 39.
MLA	AKYÜZ LALEHAN,DUMAN FATİH,KAYA MURAT Püskürtmeli Kurutma Tekniği Kullanarak Flurbiprofenin Kitosan ile Enkapsülasyonu ve İn Vitro İlaç Salınımı ve Moleküler Modelleme Çalışmaları. , 2017, ss.34 - 39.
AMA	AKYÜZ L,DUMAN F,KAYA M Püskürtmeli Kurutma Tekniği Kullanarak Flurbiprofenin Kitosan ile Enkapsülasyonu ve İn Vitro İlaç Salınımı ve Moleküler Modelleme Çalışmaları. . 2017; 34 - 39.
Vancouver	AKYÜZ L,DUMAN F,KAYA M Püskürtmeli Kurutma Tekniği Kullanarak Flurbiprofenin Kitosan ile Enkapsülasyonu ve İn Vitro İlaç Salınımı ve Moleküler Modelleme Çalışmaları. . 2017; 34 - 39.
IEEE	AKYÜZ L,DUMAN F,KAYA M "Püskürtmeli Kurutma Tekniği Kullanarak Flurbiprofenin Kitosan ile Enkapsülasyonu ve İn Vitro İlaç Salınımı ve Moleküler Modelleme Çalışmaları." , ss.34 - 39, 2017.
ISNAD	AKYÜZ, LALEHAN vd. "Püskürtmeli Kurutma Tekniği Kullanarak Flurbiprofenin Kitosan ile Enkapsülasyonu ve İn Vitro İlaç Salınımı ve Moleküler Modelleme Çalışmaları". (2017), 34-39.

APA	AKYÜZ L, DUMAN F, KAYA M (2017). Püskürtmeli Kurutma Tekniği Kullanarak Flurbiprofenin Kitosan ile Enkapsülasyonu ve İn Vitro İlaç Salınımı ve Moleküler Modelleme Çalışmaları. Turkish Journal of Pharmaceutical Sciences, 14(1), 34 - 39.
Chicago	AKYÜZ LALEHAN,DUMAN FATİH,KAYA MURAT Püskürtmeli Kurutma Tekniği Kullanarak Flurbiprofenin Kitosan ile Enkapsülasyonu ve İn Vitro İlaç Salınımı ve Moleküler Modelleme Çalışmaları. Turkish Journal of Pharmaceutical Sciences 14, no.1 (2017): 34 - 39.
MLA	AKYÜZ LALEHAN,DUMAN FATİH,KAYA MURAT Püskürtmeli Kurutma Tekniği Kullanarak Flurbiprofenin Kitosan ile Enkapsülasyonu ve İn Vitro İlaç Salınımı ve Moleküler Modelleme Çalışmaları. Turkish Journal of Pharmaceutical Sciences, vol.14, no.1, 2017, ss.34 - 39.
AMA	AKYÜZ L,DUMAN F,KAYA M Püskürtmeli Kurutma Tekniği Kullanarak Flurbiprofenin Kitosan ile Enkapsülasyonu ve İn Vitro İlaç Salınımı ve Moleküler Modelleme Çalışmaları. Turkish Journal of Pharmaceutical Sciences. 2017; 14(1): 34 - 39.
Vancouver	AKYÜZ L,DUMAN F,KAYA M Püskürtmeli Kurutma Tekniği Kullanarak Flurbiprofenin Kitosan ile Enkapsülasyonu ve İn Vitro İlaç Salınımı ve Moleküler Modelleme Çalışmaları. Turkish Journal of Pharmaceutical Sciences. 2017; 14(1): 34 - 39.
IEEE	AKYÜZ L,DUMAN F,KAYA M "Püskürtmeli Kurutma Tekniği Kullanarak Flurbiprofenin Kitosan ile Enkapsülasyonu ve İn Vitro İlaç Salınımı ve Moleküler Modelleme Çalışmaları." Turkish Journal of Pharmaceutical Sciences, 14, ss.34 - 39, 2017.
ISNAD	AKYÜZ, LALEHAN vd. "Püskürtmeli Kurutma Tekniği Kullanarak Flurbiprofenin Kitosan ile Enkapsülasyonu ve İn Vitro İlaç Salınımı ve Moleküler Modelleme Çalışmaları". Turkish Journal of Pharmaceutical Sciences 14/1 (2017), 34-39.