Pepsina capturada en gránulos gelificados de κ-carragenato reticulados mediante actividad ionotrópica para una mejora de la estabilidad: Optimización y caracterización fisicoquímica mediante el diseño de Box-Behnken

  • MG SANKALIA Centre of Relevance and Excellence in Novel Drug Delivery Systems, Pharmacy Department, G. H. Patel Building, Donor’s Plaza, The M. S. University of Baroda, Fatehgunj, Vadodara – 390 002, Gujarat, India.
  • JM SANKALIA Centre of Relevance and Excellence in Novel Drug Delivery Systems, Pharmacy Department, G. H. Patel Building, Donor’s Plaza, The M. S. University of Baroda, Fatehgunj, Vadodara – 390 002, Gujarat, India.
  • VB SUTARIYA Centre of Relevance and Excellence in Novel Drug Delivery Systems, Pharmacy Department, G. H. Patel Building, Donor’s Plaza, The M. S. University of Baroda, Fatehgunj, Vadodara – 390 002, Gujarat, India.
  • RC MASHRU Centre of Relevance and Excellence in Novel Drug Delivery Systems, Pharmacy Department, G. H. Patel Building, Donor’s Plaza, The M. S. University of Baroda, Fatehgunj, Vadodara – 390 002, Gujarat, India.
Palabras clave: Biopolímero, Carragenato, Disolución, Hidrogel, Gelificación ionotrópica, Pepsina, Estabilidad, Análisis térmico

Resumen

En este trabajo se examina la infl uencia de los parámetros de proceso, particularmente la concentración de κ-carragenato,la concentración de cloruro potásico y el tiempo de endurecimiento, en pepsinas capturadas en gránulos deκ-carragenato reticulados mediante actividad ionotrópica para la mejora de su estabilidad mediante la metodologíade superfi cie de respuesta. Se utilizó un diseño de Box-Behnken para investigar el efecto de las variables de procesoen la captura, el tiempo necesario para la liberación del 50% de las enzimas (T50), el tiempo necesario para laliberación del 90% de las enzimas (T90) y el tamaño de partícula. Los gránulos se prepararon mediante el vertidode gotas de κ-carragenato con pepsina en una solución de cloruro potásico agitada magnéticamente. El perfi l deliberación enzimática in vitro de los gránulos se ajustó a varios modelos cinéticos de liberación para comprender elmecanismo de liberación. La caracterización topográfi ca se realizó mediante microscopía electrónica de barrido (SEM)y la captura se confi rmó a través de espectrometría infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) y calorimetríadiferencial de barrido (DSC). La prueba de estabilidad se realizó según las indicaciones de ICH para las zonas IIIy IV. Una matriz polimérica preparada con un 3,0% p/v de κ-carragenato y 0,3 M de cloruro potásico medianteel método de gelifi cación ionotrópica, con un tiempo de endurecimiento de 10 minutos provocó la producción degránulos caracterizados por un disco esférico con un centro aplanado, una ausencia de agregados, una captura demás del 80% y un valor T90 inferior a 40 minutos. Se observó que la vida de almacenamiento de los gránulos cargadoscon pepsina aumentó hasta los 3,24 años en comparación con los 0,97 años de la formulación convencional.Se puede concluir que la metodología propuesta se puede utilizar para preparar gránulos de κ-carragenato cargadosde pepsina para la mejora de la estabilidad. Además, se concluyó que la selección adecuada de la concentración decarragenato con control de la velocidad de liberación y su potencial interactivo para la reticulación es importante,y determinará el tamaño y la forma general de los gránulos, la duración y el patrón de los perfi les de disolución yla capacidad de carga de la enzima.

Citas

Barrett AJ. In: Evered D, Whelan J (ed.) Protein Breakdown in Health and Disease, Excerpta Medica, Amsterdam, 1980; pp 1-13.

Sielecki AR, Fedorov AA, Boodhoo A, Andreeva NS, James MNG. The molecular and crystal structures of monoclonic porcine pepsin refined at 1.8 Å resolution. J. Mol. Biol. 1990; 214: 143-170.

Bryksa BC, Tanaka T, Yada RY. N-terminal modification increase the neutral-pH stability of pepsin. Biochemistry 2003; 42: 13331-13338.

Foltmann B, Pedreson VB. Comparison of the primary structures of acidic proteases and their zymogens. Adv. Exp. Med. Biol. 1977; 95: 3-22.

Lin Y, Fused M, Lin X, Hartsuck JA, Tang J. pH dependence of kinetic parameters of pepsin, Rhizopuspepsin and their active-site hydrogen bonds mutants. J. Biol. chem. 1992; 267: 18413-18418.

Chen H, Langer R. Magnetically-responsive polymerized liposomes as potential oral delivery vehicles. Pharm. Res. 1997; 14: 537-540.

Picker KM. Matrix tablets of carrageenans. II. Release behavior and effect of added cations. Drug Dev. Ind. Pharm. 1999; 25: 339-346.

Suzuki S, Lim JK. Microencapsulation with carrageenan-locust bean gum in a multiphase emulsification technique for sustained drug release. J. Microencapsul. 1994; 11: 197-203.

Sipahigil O, Bortunc B. Preparation and in vitro evaluation of verapamil HCl and ibuprofen containing carrageenan beads. Int. J. Pharm. 2001; 228: 119-128.

Garcia AM, Ghaly ES. Preliminary spherical agglomerates of water soluble drug using natural polymer and crosslinking technique. J. Controlled Release 1996; 40: 179-186.

Prestwich GD, Marecak DM, Marecak JF, Vercruysse KP, Ziebell MR. Controlled chemical modification of hyaluronic acid. J. Control. Rel. 1998; 53: 93-103.

Mangione MR, Giacomazza D, Bulone D, Martorana V, Cavallaro G, San Biagio PL. K(+) and Na(+) effects on the gelation properties of kappa-Carrageenan. Biophys Chem 2005; 113: 129-35.

Naim S, Samuel B, Chauhan B, Paradkar A. Effect of potassium chloride and cationic drug on swelling, erosion and release from kappa-carrageenan matrices. AAPS PharmSciTech 2004; 5: e25.

Asanza Teruel ML, Gontier E, Bienaime C, Nava Saucedo JE, Barbotin JN. Response surface analysis of chlortetracycline and tetracycline production with K-carrageenan immobilized Streptomyces aureofaciens. Enzyme Microb Technol 1997; 21: 314-20.

Box GEP, Behnken DW. Some new three level desings for the study of quantitative variables. Technometrics 1960; 2: 455-476.

Lewis GA, Mathieu D, Phan-Tan-Luu R. Response surface methodology. Pharmaceutical Experimental Design, Marcel

Dekker, Inc., New York, 1999; pp 185-246.

Hileman GA, Goskonda SR, Spalitto AJ, Upadrasha SM. Response surface optimization of high dose pellets by extrusion and spheronization. Int. J. Pharm. 1993; 100: 71-79.

Bae S, Shoda M. Statistical optimization of culture conditions for bacterial cellulose production using Box-Behnken design. Biotechnol Bioeng 2005; 90: 20-8.

Bodea A, Leucuta SE. Optimization of propanolol hydrochloride susained-release pollets using Box-Behnken desing and desirability function. Drug Dev. Ind. Pharm. 1998; 24: 145-155.

Ragonese R, Macka M, Hughes J, Petocz P. The use of the Box-Behnken experimental design in the optimisation and robustness testing of a capillary electrophoresis method for the analysis of ethambutol hydrochloride in a pharmaceutical formulation. J Pharm Biomed Anal 2002; 27: 995-1007.

Turner C, Whitehand LC, Nguyen T, McKeon T. Optimization of a supercritical fluid extraction/reaction methodology for the analysis of castor oil using experimental design. J Agric Food Chem 2004; 52: 26-32.

Rana P, Mohan N, Rajagopal C. Electrochemical removal of chromium from wastewater by using carbon aerogel electrodes. Water Res 2004; 38: 2811-20.

Hintze J. NCSS and PASS Ver. 2003, Number Cruncher Statistical Systems, Kaysville, Utah, 2003.

Gibaldi M, Feldman S. Establishment of sink conditions in dissolution rate determinations - theoretical considerations and application to non-disintegrating dosage forms. J. Pharm. Sci. 1967; 56: 1238-1242.

Wagner JG. Interpretation of percent dissolved-time plots derived from In vitro testing of conventional tablets and capsules. J. Pharm. Sci. 1969; 58: 1253-1257.

Higuchi T. Mechanism of sustained-action medication. Theoretical analysis of rate of release of solid drugs dispersed in solid matrices. J. Pharm. Sci. 1963; 52: 1145-1149.

Korsmeyer RW, Gurny R, Doelker EM, Buri P, Peppas NA. Mecanism of solute release from porous hydrophilic polymers. Int. J. Pharm. 1983; 15: 25-35.

Peppas NA. Analysis of Fickian and non-Fickian drug release from polymers. Pharm. Acta Helv. 1985; 60: 110-111.

Hixson AW, Crowell JH. Dependence of reaction velocity upon surface and agitation. Ind. Eng. Chem. 1931; 23: 923-931.

Pather SI, Russell I, Syce JA, Neau SH. Sustained release theophylline tablets by direct compression Part 1: formulation

and in vitro testing. Int. J. Pharm. 1998; 164: 1-10.

Ritger PL, Peppas NA. A simple equation for description of solute release II. Fickian and anomalous release from swellable devices. J. Controlled Release 1987; 5: 37-42.

Kopcha M, Lordi N, Tojo KJ. Evaluation of release from selected thermosoftening vehicles. J. Pharm. Pharmacol. 1991; 43: 382-387.

Anson ML. The estimation of pepsin, trypsin, papain and cathepsin with hemoglobin. J. Gen. Physiol. 1939; 22: 79-89.

Bhardwaj SB, Shukia AJ, Collins CC. Effect of varying drug loading on particle size distribution and drug release kinetics of verapamil hydrochloride microspheres prepared with cellulose esters. J. Microencapsul. 1995; 12: 71-81.

Hoffman AS. Hydrogels for biomedical applications. Adv. Drug Del. Rev. 2002; 43: 3-12.

Bonferoni MC, Rossi S, Tamayo M, Pedraz JL, Dominguez Gil A, Caramella C. On the employment of λ carrageenan in a matrix system. II: λ carrageenan and hydroxypropylmethylcellulose mixtures. J. Controlled Release 1994; 30: 175–182.

Iborra JL, Manjon A, Canovas M. Immobilization in carrageenans. In: Bickerstaff GF (ed.) Immobilization of Enzymes and Cells, Humana Press, Totowa, New Jersey, 1997; pp 53-60.

Cómo citar
1.
SANKALIA M, SANKALIA J, SUTARIYA V, MASHRU R. Pepsina capturada en gránulos gelificados de κ-carragenato reticulados mediante actividad ionotrópica para una mejora de la estabilidad: Optimización y caracterización fisicoquímica mediante el diseño de Box-Behnken. Ars Pharm [Internet]. 20 de septiembre de 2007 [citado 2 de diciembre de 2022];48(3):213-47. Disponible en: https://revistaseug.ugr.es/index.php/ars/article/view/4947

Descargas

La descarga de datos todavía no está disponible.