Design of micelle embedded chitosan nanocomposites for targeted delivery of hydrophobic drugs

Abstract

When successed to synthesize in a nanoparticulate form, chitosan has found to be a very effective biomaterial for drug delivery purposes owing to its extremely attractive characteristics such as its positive charge and pH sensitivity in aqueous medium. However, its structure as it is, is not suitable for oil soluble drugs. Even a close control on the size and shape of chitosan particles alone becomes a state of art and the production of chitosan nanoparticles is very difficult. Therefore, in this study, several methods were designed and used for synthesis of chitosan nanoparticles (<100 nm) with a hydrophobic core that are suitable for oil soluble drugs. Characterization of these nanoparticles were done by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Scanning Electron Microscope (SEM), Scanning Transmission Microscope (STEM), Transmission Electron Microscope (TEM), surface tension and zeta potential measurements. It was concluded that the best method was the coupling of drug loading with simple ionic gelation method among all the others. Hydrophobic drug loaded micelle embedded chitosan nano particles were able to manufactured successfully. The sizes of chitosan particles that embed Pluronic-123 micelles were larger (<100 nm) than the sizes of Pluronic-123 micelles (20 nm) alone. It was also possible to obtain smaller chitosan nanoparticles (<50 nm) that embed drug loaded Pluronic-123 micelles when their structure is modified by Sodiumdodecylsulfate.

Nanopartikül olarak sentezlenebildiğinde kitosan, sulu ortamda pozitif yükü ve pH duyarlı olması gibi etkili karakteriktist özelliklerine bağlı olarak ilaç taşınımında etkili bir biyo malzeme olarak bulunmuştur. Bununla birlikte olduğu gibi yapısı yağda çözünür ilaçlar için uygun değildir. Kitosan parçacıklarının boyut ve şekilleri üzerinde yakın bir control bile bir sanat haline gelir ve kitosan nanopartiküllerinin üretimi çok zordur. Bu nedenle bu çalışmada, yağda çözülebilen ilaçlarl için uygun olan hidrofobik bir çekirdek ile kitosan nanopartiküllerinin (<100 nm) sentezi için çeşitli yöntemler tasarlanmış ve kullanılmıştır. Bu nanopartiküllerin karakterizasyonu Fourier Dönüşümlü İnfrared Spektoskopi (FTIR), Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), Taramalı İletim Mikroslobu (STEM), İletim Elektron Mikroskobu (TEM), yüzey gerilimi ve zeta potansiyel ölçümleri ile yapıldı. En iyi yöntemin, ilaç yüklemesinin basit iyonik jelleştirme yöntemi ile diğer tüm yöntemlerin birleştirilmesi olduğu sonucuna varıldı. Hidrofobik ilaç yüklü misel gömülü kitosan nanopartikülleri başarıyla üretildi. Pluronik-123 miselleri gömülü kitosan tanelerinin boyutu (<100 nm) tek başına Pluronik-123 misellerinin boyutundan (20 nm) daha büyüktü. Yapısı Sodyumdodesilsülfat ile modifiye edildiğinde ilaç yüklü Pluronic-123 miselini yerleştiren daha küçük kitosan nanopartiküllerinin (<50 nm) elde edilmesi de mümkün oldu.