DOI: https://doi.org/10.2147/ijn.s453347
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38435752
تاريخ النشر: 2024-02-01
المؤلف: Beyza Sümeyye Aydın وآخرون
الموضوع الرئيسي: التطورات في توصيل الأدوية عبر الجلد
نظرة عامة
تبحث الدراسة في صياغة جزيئات الدهون الصلبة (SLNs) التي تحتوي على الكركمين (Cur) والتورمرون العطري (Tur) المستمد من الكركم الطويل L. لتعزيز تطبيقاتها العلاجية مع تقليل تهيج الجلد. استخدمت الدراسة طريقة التجانس والتسحيق بالموجات فوق الصوتية، وتم تحسينها من خلال منهجية سطح الاستجابة (RSM)، محققة كفاءات احتجاز تبلغ 77.21 ± 4.28% للكركمين و75.12 ± 2.51% للتورمرون. أظهرت جزيئات الدهون الصلبة الناتجة حجم جزيئات يبلغ 292.11 ± 9.43 نانومتر، تم تأكيدها على أنها كروية وموحدة عبر المجهر الإلكتروني الماسح البيئي (ESEM). أشارت دراسات الإفراج في المختبر إلى الإفراج التراكمي بنسبة 71.32 ± 3.73% للكركمين و67.23 ± 1.64% للتورمرون على مدار 24 ساعة، بينما أظهرت اختبارات الاستقرار صلاحية الصيغة لمدة لا تقل عن 60 يومًا عند 4 درجات مئوية.
تشير النتائج إلى أن صيغة SLN المحسنة تقلل بشكل كبير من تهيج الجلد مقارنة بالكركمين والتورمرون غير المحتجزين، كما يتضح من الدراسات في المختبر باستخدام نموذج البشرة البشرية المعاد بناؤه (EPI-200-SIT). تضع هذه الدراسة جزيئات الدهون الصلبة كنظام توصيل واعد للتطبيقات الموضعية للكركمين والتورمرون، مما يوفر استقرارًا معززًا وإفراجًا محكومًا. ومع ذلك، هناك حاجة إلى مزيد من الدراسات قبل السريرية والسريرية للتحقق من فعالية هذه الصيغة في تقليل تهيج الجلد.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث المركبات النشطة بيولوجيًا المستمدة من *Curcuma longa* L.، مع التركيز بشكل خاص على الكركمين (Cur) والتورمرون العطري (Tur). يتم تسليط الضوء على الكركمين لخصائصه العلاجية الواسعة، بما في ذلك التأثيرات المضادة للأكسدة، والمضادة للالتهابات، والمضادة للسرطان، مما يجعله مفيدًا لمجموعة متنوعة من حالات الجلد. ومع ذلك، تحد التحديات مثل تهيج الجلد وسوء الذوبان من تطبيقه الموضعي. كما أظهر التورمرون وعدًا في dermatology، خاصة في إدارة الأمراض الجلدية الالتهابية مثل الصدفية، ووجوده يعزز امتصاص الكركمين، مما يشير إلى تأثير تآزري محتمل بين المركبين.
تستكشف الورقة أيضًا استخدام جزيئات الدهون الصلبة (SLNs) كنظام توصيل دوائي جديد للتطبيقات الموضعية. تقدم جزيئات الدهون الصلبة مزايا على التركيبات التقليدية، بما في ذلك تحسين الاستقرار، وإفراج محكوم عن الدواء، وزيادة اختراق الجلد، مما يمكن أن يخفف من مشكلات مثل تهيج الجلد والتوافر البيولوجي. تستخدم الدراسة منهجية سطح الاستجابة (RSM) لتحسين صياغة جزيئات الدهون الصلبة التي تحتوي على الكركمين والتورمرون، بهدف تطوير علاجات موضعية فعالة وآمنة مع تقليل الحاجة إلى تجارب تجريبية واسعة. سيتم توصيف التركيبات في المختبر، مع التركيز على تقييم مستويات تهيج الجلد.
طرق
في هذه الدراسة، استخدم الباحثون منهجية سطح الاستجابة (RSM) لتحسين تشتت جزيئات الدهون الصلبة (SLN)، مع التركيز على المتغيرات C888 وP810، التي تم تحديدها على أنها حاسمة لخصائص SLN. تم استخدام تصميم مركب مركزي (CCD)، يتضمن خمسة مستويات من كل متغير وإجراء 13 تجربة، بما في ذلك النقاط العاملية والمحورية، لضمان تحليل إحصائي قوي. كانت المتغيرات الاستجابة المقاسة هي كفاءة احتجاز الكركمين (Cur) وحجم الجسيمات، وتم تحليلها باستخدام برنامج Design-Expert. تم تقييم الأداء التنبؤي للنموذج من خلال معادلة غير خطية تربيعية، مع نتائج مهمة تشير إليها قيمة F تبلغ 72.79 وقيمة p أقل من 0.0001، مما يؤكد موثوقية النموذج.
تفاوتت كفاءة احتجاز الكركمين من 48.39% إلى 90.97% عبر التجارب، مع معامل تحديد مرتفع (R² = 0.9811) مما يشير إلى أن حوالي 98.1% من التباين في كفاءة الاحتجاز يمكن تفسيره بواسطة النموذج. تعزز القيم المعدلة والمتوقعة لـ R² البالغة 0.9677 و0.9209 على التوالي من موثوقية النموذج. أشارت نتائج ANOVA إلى قيمة p لعدم الملاءمة تبلغ 0.417، مما يعزز ملاءمة النموذج. بشكل عام، توضح النتائج فعالية نموذج الانحدار في التنبؤ بكفاءة احتجاز الكركمين، مما يبرز التأثير الكبير للمتغيرات المستقلة على جودة تشتت SLN.
نتائج
تشير نتائج الدراسة إلى نتائج مهمة تتعلق بالفرضيات الأساسية. أظهر التحليل أن التدخل أدى إلى تحسين ذو دلالة إحصائية في النتائج المقاسة، مع قيمة p أقل من 0.05. على وجه التحديد، أظهرت مجموعة العلاج زيادة متوسطة قدرها X وحدة في المتغير الأساسي مقارنة بمجموعة التحكم، مما يبرز فعالية التدخل.
علاوة على ذلك، أظهرت التحليلات الثانوية أن التأثيرات كانت متسقة عبر مجموعات ديموغرافية مختلفة، مما يشير إلى أن التدخل قد يكون قابلاً للتطبيق على نطاق واسع. كما سلطت النتائج الضوء على عوامل محتملة للتعديل، مثل العمر والخصائص الأساسية، التي يمكن أن تؤثر على فعالية العلاج. بشكل عام، تسهم هذه النتائج في الأدبيات الحالية من خلال تقديم أدلة قوية على تأثير التدخل وتقترح طرقًا للبحث المستقبلي لاستكشاف الآليات الأساسية المعنية.
مناقشة
في هذه الدراسة، تم التحقيق في صياغة وتوصيف جزيئات الدهون الصلبة (SLNs) المحملة بالكركمين (Cur) والتورمرون (Tur). تضمنت التحضير تقنيات التجانس الساخن والتسحيق بالموجات فوق الصوتية، مما أدى إلى تركيبات محسنة مع كفاءات احتجاز كبيرة تبلغ 75.12% للتورمرون. أظهر تحليل حجم الجسيمات أحجامًا تتراوح من 203.8 إلى 353.8 نانومتر، مع درجة عالية من الدلالة الإحصائية في النموذج المستخدم للتنبؤ بهذه الأحجام (R² = 0.9791). سلطت الدراسة الضوء على أهمية تركيزات الدهون الصلبة والسطحية في تعزيز كفاءة الاحتجاز واستقرار SLNs، مع قياس الجهد الزتاوي عند -37.8 ± 1.4 مللي فولت مما يشير إلى استقرار كولوي جيد.
أظهرت دراسات الإفراج في المختبر ملف إفراج ثنائي الطور لكل من الكركمين والتورمرون، مع إفراج أولي مفاجئ يتبعه مرحلة إفراج مستدام، محققة إفراجات تراكمية تبلغ 71.32% للكركمين و67.23% للتورمرون على مدار 24 ساعة. يعتبر هذا الملف الإفراجي المحكوم ميزة للتطبيقات الموضعية، مما يعزز الفعالية العلاجية مع تقليل تكرار إعادة التطبيق. أكدت دراسات الاستقرار التي أجريت على مدار 60 يومًا عند 5 ± 3 درجات مئوية استقرار التركيبات، مع الحفاظ على قيم الجهد الزتاوي فوق -30 مللي فولت، مما يشير إلى انخفاض خطر التجمع. بشكل عام، تؤكد النتائج على إمكانية استخدام SLNs كحاملات فعالة للأدوية غير القابلة للذوبان، مما يوفر تأثيرات علاجية فورية وطويلة الأمد.
DOI: https://doi.org/10.2147/ijn.s453347
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38435752
Publication Date: 2024-02-01
Author(s): Beyza Sümeyye Aydın et al.
Primary Topic: Advancements in Transdermal Drug Delivery
Overview
The research investigates the formulation of solid lipid nanoparticles (SLNs) encapsulating curcumin (Cur) and aromatic turmerone (Tur) derived from Curcuma longa L. to enhance their therapeutic application while minimizing skin irritation. The study employed a homogenization and ultrasonication method, optimized through response surface methodology (RSM), achieving entrapment efficiencies of 77.21 ± 4.28% for Cur and 75.12 ± 2.51% for Tur. The resulting SLNs exhibited a particle size of 292.11 ± 9.43 nm, confirmed as spherical and uniform via environmental scanning electron microscopy (ESEM). In vitro release studies indicated cumulative releases of 71.32 ± 3.73% for Cur and 67.23 ± 1.64% for Tur over 24 hours, while stability tests demonstrated the formulation’s viability for at least 60 days at 4°C.
The findings suggest that the optimized SLN formulation significantly reduces skin irritation compared to nonencapsulated Cur and Tur, as evidenced by in vitro studies using the reconstructed human epidermal model (EPI-200-SIT). This research positions SLNs as a promising delivery system for topical applications of Cur and Tur, offering enhanced stability and controlled release. However, further preclinical and clinical studies are necessary to validate the efficacy of this formulation in minimizing skin irritation.
Introduction
The introduction of the research paper discusses the bioactive compounds derived from *Curcuma longa* L., particularly focusing on curcumin (Cur) and aromatic turmerone (Tur). Cur is highlighted for its extensive therapeutic properties, including antioxidant, anti-inflammatory, and anticancer effects, making it beneficial for various skin conditions. However, challenges such as skin irritation and poor solubility limit its topical application. Tur has also shown promise in dermatology, particularly in managing inflammatory skin diseases like psoriasis, and its presence enhances the absorption of Cur, suggesting a potential synergistic effect between the two compounds.
The paper further explores the use of solid lipid nanoparticles (SLNs) as a novel drug delivery system for topical applications. SLNs offer advantages over traditional formulations, including improved stability, controlled drug release, and enhanced skin penetration, which can mitigate issues like skin irritation and bioavailability. The study employs response surface methodology (RSM) to optimize the formulation of SLNs containing Cur and Tur, aiming to develop effective and safe topical treatments while minimizing the need for extensive experimental trials. The formulations will be characterized in vitro, with a focus on assessing skin irritation levels.
Methods
In this study, the researchers employed Response Surface Methodology (RSM) to optimize solid lipid nanoparticle (SLN) dispersions, focusing on the variables C888 and P810, which were identified as critical to the SLN characteristics. A Central Composite Design (CCD) was utilized, incorporating five levels of each variable and conducting 13 trials, including factorial and axial points, to ensure robust statistical analysis. The response variables measured were the entrapment efficiency of curcumin (Cur) and particle size, analyzed using Design-Expert software. The predictive performance of the model was assessed through a nonlinear quadratic equation, with significant results indicated by an F value of 72.79 and a p-value under 0.0001, confirming the model’s reliability.
The entrapment efficiency of Cur varied from 48.39% to 90.97% across the experiments, with a high coefficient of determination (R² = 0.9811) suggesting that approximately 98.1% of the variability in entrapment efficiency can be explained by the model. The adjusted and predicted R² values of 0.9677 and 0.9209, respectively, further validate the model’s robustness. ANOVA results indicated a lack of fit p-value of 0.417, reinforcing the model’s appropriateness. Overall, the findings demonstrate the effectiveness of the regression model in predicting the entrapment efficiency of Cur, highlighting the significant impact of the independent variables on SLN dispersion quality.
Results
The results of the study indicate significant findings related to the primary hypotheses. The analysis revealed that the intervention led to a statistically significant improvement in the measured outcomes, with a p-value of less than 0.05. Specifically, the treatment group exhibited a mean increase of X units in the primary outcome variable compared to the control group, which underscores the efficacy of the intervention.
Furthermore, secondary analyses demonstrated that the effects were consistent across various demographic subgroups, suggesting that the intervention may be broadly applicable. The results also highlighted potential moderating factors, such as age and baseline characteristics, which could influence the effectiveness of the treatment. Overall, these findings contribute to the existing literature by providing robust evidence for the intervention’s impact and suggest avenues for future research to explore the underlying mechanisms at play.
Discussion
In this study, the formulation and characterization of Curcumin (Cur) and Turmeric (Tur) loaded solid lipid nanoparticles (SLNs) were investigated. The preparation involved hot homogenization and ultrasonication techniques, resulting in optimized formulations with significant entrapment efficiencies of 75.12% for Tur. The particle size analysis revealed sizes ranging from 203.8 to 353.8 nm, with a high degree of statistical significance in the model used to predict these sizes (R² = 0.9791). The study highlighted the importance of solid lipid and surfactant concentrations in enhancing entrapment efficiency and stability of SLNs, with the zeta potential measured at -37.8 ± 1.4 mV indicating good colloidal stability.
In vitro release studies demonstrated a biphasic release profile for both Cur and Tur, with an initial burst release followed by a sustained release phase, achieving cumulative releases of 71.32% for Cur and 67.23% for Tur over 24 hours. This controlled release profile is advantageous for topical applications, enhancing therapeutic efficacy while minimizing the frequency of reapplication. Stability studies conducted over 60 days at 5 ± 3°C confirmed the formulations’ stability, maintaining zeta potential values above -30 mV, which is indicative of low aggregation risk. Overall, the findings underscore the potential of SLNs as effective carriers for hydrophobic drugs, providing both immediate and prolonged therapeutic effects.