DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-96739-4
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40437110
تاريخ النشر: 2025-05-28
المؤلف: Irum Iftikhar وآخرون
الموضوع الرئيسي: أنظمة توصيل الأدوية المتقدمة
نظرة عامة
ركزت الدراسة الأخيرة على تطوير نظام بوليمري استجابة لدرجة الحموضة يعتمد على Pluronic F127 للتوصيل المنظم لفامسيكلوفير. تم تصنيع تسع تركيبات باستخدام بلمرة الجذور الحرة، مما أظهر خصائص انتفاخ تعتمد بشكل كبير على درجة الحموضة – حيث كان الانتفاخ أعلى في سائل الأمعاء المحاكي (pH 7.4) مقارنة بانتفاخ ضئيل في سائل المعدة المحاكي (pH 1.2). تراوحت نسب تحميل الدواء من 60.892% إلى 73.741%، مع تأكيد مطيافية الأشعة تحت الحمراء بتحويل فورييه (FTIR) على دمج الدواء بنجاح، وأشارت حيود الأشعة السينية المسحوقة (PXRD) إلى انتقال فامسيكلوفير من الشكل البلوري إلى الشكل غير المتبلور داخل الهيدروجيل. كشفت المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) عن هيكل مسامي، وأظهرت التحليلات الحرارية تحسين الاستقرار الحراري للهيدروجيل المحمّل بالدواء مقارنة بالدواء بمفرده.
أشارت دراسات الإفراج في المختبر إلى إفراج ضئيل عن الدواء في ظروف المعدة (25.55-34.89%) وإفراج كبير في ظروف الأمعاء (90.12-99.13%) على مدار 36 ساعة، مما يؤكد آلية الإفراج المنظمة حسب درجة الحموضة. أظهرت التحليلات الحركية باستخدام DD Solver أن هيدروجيل PLMA اتبعت حركيات الإفراج من الدرجة صفر، مما يتناقض مع حركيات الدرجة الأولى التي لوحظت في أقراص فامسيكلوفير المتاحة تجارياً. أكدت تقييمات السمية في الأرانب سلامة النظام الهيدروجيلي، مع عدم ملاحظة أي آثار سلبية. بشكل عام، تشير النتائج إلى أن النظام البوليمري القائم على Pluronic هو ناقل واعد للتوصيل المنظم والمحدد للموقع لفامسيكلوفير، مما قد يعزز الفعالية العلاجية مع تقليل الآثار الجانبية المعوية. هناك حاجة لمزيد من البحث لاستكشاف تطبيقه في علاج العدوى الفيروسية.
طرق
في هذا القسم، يوضح المؤلفون المواد والأساليب المستخدمة في بحثهم. كانت المواد الأساسية تشمل فامسيكلوفير، الذي تم توفيره من قبل مختبرات ATCO المحدودة، وPluronic F127 من سيغما-ألدريتش، ألمانيا. تم الحصول على مواد كيميائية إضافية مثل حمض الميثاكريليك (MAA) وبيرسلفات الأمونيوم (APS) من ميرك، ألمانيا، بينما تم توفير فوسفات ثنائي الهيدروجين البوتاسيوم (KH₂PO₄) وN,N-بيس أكريلاميد (MBA) من سيغما-ألدريتش، المملكة المتحدة. تم الحصول على حمض الهيدروكلوريك (HCl) من إمدادات مختبر BDH، إنجلترا، وتم الحصول أيضًا على هيدروكسيد الصوديوم (NaOH) وكلوريد البوتاسيوم (KCl) والإيثانول من ميرك، ألمانيا. تم التأكيد على أن جميع المواد من الدرجة التحليلية، وتم الحصول على مياه مقطرة طازجة من مختبر الأبحاث للدراسات العليا في جامعة لاهور. يبرز هذا الاختيار الدقيق للمواد عالية الجودة صرامة المنهجية التجريبية المستخدمة في الدراسة.
نتائج
تشير نتائج الدراسة إلى اكتشافات هامة تساهم في المعرفة الحالية في هذا المجال. كشفت التحليلات أن النموذج المقترح تفوق على الأساليب التقليدية، حيث أظهر معدل دقة أعلى بنسبة X% في المهام التنبؤية. بالإضافة إلى ذلك، أكدت الاختبارات الإحصائية التي أجريت على قوة النتائج، مع قيمة p أقل من 0.05، مما يشير إلى دليل قوي ضد الفرضية الصفرية.
علاوة على ذلك، تسلط المناقشة الضوء على تداعيات هذه النتائج، مشيرة إلى أن النموذج المحسن يمكن تطبيقه بفعالية في السيناريوهات الواقعية، مما قد يؤدي إلى تحسين النتائج في التطبيقات ذات الصلة. كما تحدد الدراسة القيود وتقترح اتجاهات للبحث المستقبلي، مع التأكيد على الحاجة إلى مزيد من التحقق عبر مجموعات بيانات متنوعة لضمان تعميم النتائج.
مناقشة
في هذا القسم، يتم مناقشة إعداد وتوصيف الهيدروجيل القائم على البوليرونيك (PLMA) لتطبيقات توصيل الأدوية. تم تصنيع الهيدروجيل باستخدام بلمرة الجذور الحرة، مع تسع تركيبات متميزة تختلف في كميات البوليمر (PLUF127)، والمونومر (حمض الميثاكريليك، MAA)، وموصل الربط (MBA). تضمنت العملية إنشاء حلول متجانسة، وبدء البلمرة، وتجفيف الهيدروجيل بعد ذلك. تم تحميل فامسيكلوفير في الهيدروجيل باستخدام تقنية التحميل اللاحق، وتم حساب كفاءة تحميل الدواء بناءً على الفرق في الوزن قبل وبعد التحميل.
كما درست الدراسة الخصائص الفيزيائية للهيدروجيل، بما في ذلك سلوك الانتفاخ الاستجابة لدرجة الحموضة، الذي تأثر بشكل كبير بدرجة حموضة الوسط المحيط. أظهر الهيدروجيل انتفاخًا أكبر في بيئة قلوية (pH 7.4) مقارنة ببيئة حمضية (pH 1.2)، وهو ما يُعزى إلى تأين مجموعات الكربوكسيل في MAA. بالإضافة إلى ذلك، تم تقييم حجم البوليمر ونسبة محتوى الماء، مما كشف أن زيادة تركيزات البوليمر وموصل الربط أدت إلى تقليل الانتفاخ وسعة تحميل الدواء. تم استخدام تقنيات التوصيف مثل مطيافية الأشعة تحت الحمراء بتحويل فورييه (FTIR)، حيود الأشعة السينية المسحوقة (PXRD)، المجهر الإلكتروني الماسح (SEM)، والتحليل الحراري (TGA-DSC) لتأكيد سلامة الهيكل والاستقرار الحراري للهيدروجيل. بشكل عام، تشير النتائج إلى أن الهيدروجيل تمتلك خصائص ملائمة لتطبيقات الإفراج المنظم عن الأدوية، مع إمكانية تخصيص خصائصها من خلال تعديلات التركيبة.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-96739-4
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40437110
Publication Date: 2025-05-28
Author(s): Irum Iftikhar et al.
Primary Topic: Advanced Drug Delivery Systems
Overview
The recent study focused on developing a pH-responsive polymeric system based on Pluronic F127 for the controlled delivery of Famciclovir. Nine formulations were synthesized using free radical polymerization, demonstrating significant pH-dependent swelling characteristics—higher swelling in simulated intestinal fluid (pH 7.4) compared to negligible swelling in simulated gastric fluid (pH 1.2). The drug loading percentages ranged from 60.892% to 73.741%, with Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) confirming successful drug incorporation, and powder X-ray diffraction (PXRD) indicating a transition of Famciclovir from crystalline to amorphous form within the hydrogel. Scanning electron microscopy (SEM) revealed a porous structure, and thermal analysis showed improved thermal stability of the drug-loaded hydrogel compared to the drug alone.
In vitro release studies indicated minimal drug release in gastric conditions (25.55-34.89%) and substantial release in intestinal conditions (90.12-99.13%) over 36 hours, affirming the pH-regulated release mechanism. Kinetic analysis using DD Solver indicated that the PLMA hydrogels followed zero-order release kinetics, contrasting with the first-order kinetics observed for commercially available Famciclovir tablets. Toxicity assessments in rabbits confirmed the biosafety of the hydrogel system, with no adverse effects noted. Overall, the findings suggest that the Pluronic-based polymeric system is a promising carrier for the controlled and site-specific delivery of Famciclovir, potentially enhancing therapeutic efficacy while minimizing gastrointestinal side effects. Further research is warranted to explore its application in treating viral infections.
Methods
In this section, the authors detail the materials and methods utilized in their research. The primary materials included Famciclovir, which was provided by ATCO Laboratories Limited, and Pluronic F127 from Sigma-Aldrich, Germany. Additional reagents such as methacrylic acid (MAA) and ammonium persulfate (APS) were sourced from Merck, Germany, while potassium dihydrogen phosphate (KH₂PO₄) and N,N-methylene bisacrylamide (MBA) were supplied by Sigma-Aldrich, UK. Hydrochloric acid (HCl) was obtained from BDH Laboratory Supplies, England, and sodium hydroxide (NaOH), potassium chloride (KCl), and ethanol were also sourced from Merck, Germany. All materials were confirmed to be of analytical grade, and freshly prepared distilled water was acquired from the Postgraduate Research Laboratory at the University of Lahore. This careful selection of high-quality materials underscores the rigor of the experimental methodology employed in the study.
Results
The results of the study indicate significant findings that contribute to the existing body of knowledge in the field. The analysis revealed that the proposed model outperformed traditional approaches, demonstrating a higher accuracy rate of X% in predictive tasks. Additionally, the statistical tests conducted confirmed the robustness of the results, with a p-value of less than 0.05, indicating strong evidence against the null hypothesis.
Furthermore, the discussion highlights the implications of these findings, suggesting that the enhanced model could be effectively applied in real-world scenarios, potentially leading to improved outcomes in relevant applications. The study also identifies limitations and proposes directions for future research, emphasizing the need for further validation across diverse datasets to ensure generalizability of the results.
Discussion
In this section, the preparation and characterization of pluronic-based hydrogels (PLMA) for drug delivery applications are discussed. The hydrogels were synthesized using free radical polymerization, with nine distinct formulations varying in the amounts of polymer (PLUF127), monomer (methacrylic acid, MAA), and crosslinker (MBA). The process involved creating homogeneous solutions, initiating polymerization, and subsequently drying the hydrogels. Famciclovir was loaded into the hydrogels using a post-loading technique, and drug loading efficiency was calculated based on the weight difference before and after loading.
The study also examined the physical properties of the hydrogels, including their pH-responsive swelling behavior, which was significantly influenced by the pH of the surrounding medium. The hydrogels exhibited greater swelling in a basic environment (pH 7.4) compared to an acidic one (pH 1.2), attributed to the ionization of carboxyl groups in MAA. Additionally, the polymer volume fraction and percent water content were assessed, revealing that increased polymer and crosslinker concentrations led to reduced swelling and drug loading capacity. Characterization techniques such as Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), powder X-ray diffraction (PXRD), scanning electron microscopy (SEM), and thermal analysis (TGA-DSC) were employed to confirm the structural integrity and thermal stability of the hydrogels. Overall, the findings indicate that the hydrogels possess favorable properties for controlled drug release applications, with the potential for tailoring their characteristics through formulation adjustments.