27 Polizaharide Folosite În Obţinerea

7/24/2019 27 Polizaharide Folosite n Obinerea

1/8

POLIZAHARIDE FOLOSITE N OBINEREAHIDROGELURILOR UTILIZATE N SISTEMELE DE

ELIBERARE CONTROLAT

A MEDICAMENTELOR

Violeta PACALU, Violeta POPESCU

POLYSACCHARIDES USED IN OBTAINING HYDROGELSFOR CONTROLLED DRUG DELIVERY SYSTEMS

This paper is a review of the most important papers related topolisaccharides studied and used in hydrogels systems for controlled drug

delivery. Among the numerous macromolecules that can be used to obtainhydrogels, polysaccharides present many advantages comparatively tosynthetic polymers being largely found in living organisms. Coming fromrenewable sources, polysaccharides also have frequently economicaladvantages over synthetic polymers, because they are non-toxic, biocompatibleand bioavailable, showing such physico-chemical proprieties that make them

suitable for applications in drug delivery systems. Focusing on the ability ofpolysaccharides to form hydrogels in a great diversity of compositions it is wellunderstood that safer and more realistic approaches in the therapy of diseaseswill be achieved in the days to come.

Key words: polysaccharides, hydrogels, controlled release drugCuvinte cheie: polizaharide, hidrogel, eliberarea controlata medicamentelor

1. Introducere

Din punct de vedere al compoziiei lor chimice, sistemelecomplexe care permit transportul i eliberarea controlat a

medicamentelor sunt combinaii de polimeri, n general de originenatural.

191


2/8

Polizaharidele sunt o clas de biopolimeri alctuii dinmonomeri de zaharuri [1]. Monozaharidele sunt legate prin legturi O-glicozidice care se pot realiza la oricare din gruprile hidroxil alemonozaharidei, conferind polizaharidelor posibilitatea de a forma attcatene liniare ct i ramificate. Aceti polimeri biologici pot fi obinui dindiferite surse: microbiene, animale i vegetale [2]. Utilizarea lor prezinto serie de avantaje. n primul rnd polizaharidele au o bunhemocompatibilitate, probabil ca urmare a similaritii structurii lor cucea a heparinei.

Polizaharidele nu sunt toxice, interacioneazcu celulele vii in majoritatea cazurilor au costuri reduse n comparaie cu alibiopolimeri [2,3], se gsesc din abunden , se obin relativ uor dinresurse regenerabile cum ar fi: algele, anumite plante, culturi de tulpini

microbiene selectate i de asemenea prin tehnicile de ADNrecombinant.

Polimerii polizaharidelor, cunoscui sub denumirea dehidrogeluri se recomand ca materiale pentru structuri n ingineriiletisulare, precum i ca sisteme de transport pentru eliberarea controlata medicamentelor. Existo preocupare deosebitpentru dezvoltareasistemelor de eliberare controlat a medicamentelor prin folosireapolimerilor naturali datorit calitii acestora de a fi biodegradabili,biocompatibili i lipsii de toxicitate [4].

n cele ce urmeazvom prezenta principalele caracteristici alecelor mai cunoscui reprezentani ai polizaharidelor naturale.

2. Chitosanul

Fig. 1 Structura poli- D- glucozaminei. Alte denumiri: chitosan,poliglusan, deacetil-chitina

Chitosanul (figura 1) este un polimer cationic obinut din chitin,constituit din copolimeri ai -(1,4)-glucozaminei i N-acetil-D-glucozaminei. Chitosanul prin proprietile sale i-a gsit multipleaplicaii n domeniul ingineriei tisulare i al controlului eliberriimedicamentelor, ncepnd cu pielea, oasele, cartilajele i grefelevasculare, culturi celulare [4].

192
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/59/Chitosan2.jpg


3/8

3. Amidonul

Fig.2, a Structuramacromoleculei de amiloz

Fig. 2, bStructura macromoleculeide amilopectin

Amidonul (figura 2) este unul dintre cei mai rspndii iabundeni polimeri, este biodegradabil i regenerabil. Se prezint ca

un amestec de glucani, pe care planta i sintetizeaz iar apoi idepoziteaz n cloroplaste, ca principala rezervde nutrieni. Glucaniisunt polizaharide formate din molecule de D-glucoz legate prinlegturi glicozidice.

Amidonul a fost folosit n multiple aplicaii de eliberarecontrolat a medicamentelor, incluznd tratamentul cancerului, [5],administrarea nazala insulinei [6,7] i altele.

4. Alginaii

Alginaii naturali sunt srurile de sodiu ale acidului alginic ireprezint una dintre cele mai studiate polizaharide n domeniulingineriei tisulare i al cotrolului eliberrii medicamentelor. n natursegsesc n cantiti mari, fiind componeni structurali ai algelor marinebrune i ca polizaharide capsulare ale unor bacterii din sol (figura 3).

Fig. 3

Structuramoleculeideacidalginic

Alginaii prezintun schelet de resturi de acid -D-manuronic(M) i acid -L-guluronic (G) legate 1,4 i variazmult ca i compoziiei secven. Acest polimer este de fapt un copolimer bloc compus din

193
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/1e/Algins%C3%A4ure.svghttp://en.wikipedia.org/wiki/File:Amylopektin_Sessel.svghttp://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/21/Amylose2.svg


4/8

regiuni homopolimerice de M i G, numite blocuri M i respectiv G,intercalate cu regiuni avnd structur alternant. Materialele pe bazde alginai sunt sensibile la pH.

5.Carrageenanul

Fig. 4 Structura moleculara diferitelor tipuri de carrageenan

Carrageenanul (figura 4) este un polizaharid care formeazgeli este extras din anumite specii de alge marine roii.

Carrageenanii sunt co-polizaharide cu o structur liniaralctuitdin uniti de D-galactozi 3,6- anhidro- D-galactozparial

sulfatate. n funcie de gradul de sulfatare, se cunosc:

-carrageenanul(monosulfatul), k- (disulfatul) i - carrageenanul (trisulfatul).k- Carrageenanul a fost folosit la prepararea hidrogelurilor.

Diferite viteze de eliberare a substanelor coninute au fost corelate cuhidrofobicitatea diferit care a permis o interaciune selectiv cu k-carrageenanul.

6. Dextranul

Dextranii sunt homopolizaharide ale glucozei cu peste 50 %legturi consecutive -(1,6) n catenele principale. Aceti -D-glucani

194


5/8

prezintdeasemenea i catene secundare prin ramificare cu legturi -(1,2), -(1,3) sau -(1,4). Dextranul (figura 5) i derivaii si suntcompuii cu cea mai mare disponibilitate pentru prepararea sistemelorcapabile de eliberarea de durata proteinelor.

Fig. 5

Structuramoleculeidedextran

7. Gelanul

Guma gellan (figura 6) este o exopolizaharid bacterian,obinut prin fermentaia aerob a Sphingomonas elodea. Este otetrazaharidliniaralctuitdin [D-Glc(-1,4)D-Glc(-1,4)D-Glc(-1,4)L-Rha (-1, 3)]. Unitile de tetrazaharid sunt unite ntre ele prinlegturi glicozidice (-1,3). Cu ioni bivaleni formeazgeluri deosebit de

rezistente.

Polimerul a fost intens investigat pentru crearea de noiformulri oftalmice, graie capacitii sale de a gelifica n prezenacationilor din secreia lacrimal.

Fig. 6 Structura macromoleculei de gelan

8. Guma guar

Guma guar (figura 7) face parte din grupul de polizaharidenmagazinate n partea endospermica seminelor. Este alctuitdinmanozi galactoz. Scheletul este o catenliniarformatdin resturide manozlegate -1,4 i la care resturile de galactozsunt legate 1,6

la fiecare al doilea rest de manoz.

195


6/8

S-a dovedit cacest polizaharid poate fi degradat n colon dectre enzime care se gsesc n aceastporiune a tractului digestiv ica urmare recomandat pentru eliberarea medicamentelor specificepentru colon [8].

Fig. 7 Structura macromoleculei de gumguar

9. Acidul hialuronic

Acidul hialuronic (figura 8) denumit i hialuronan este opolidizaharidcompusdin acid D-glucuronic i D-N-acetilglucozamin,unite prin legturi glicozidice alternante -1,3 i -1,4. Se gsete nesuturile conjuctive umane unde are un rol important n multemecanisme biologice. Industrial acidul hialuronic se obine din

streptococi [9]. A fost folosit cusucces ca matrice de transport amedicamentelor.

10. Guma Xanthan

Xanthanul (figura 9) areo structur celulozic demolecule de D-glucozlegate -1,4. Lanurile de molecule de

glucoz alternante suntlegate de o caten formatdin -D-manoz-(1,4)- -D-acid glucuronic-(1,2)--D-manoz. Xanthanul a fosttestat pentru eliberareaproteinelor i peptidelor ncavitatea nazal[10].

Fig. 8 Structura macromoleculeide acid hialuronic

Fig. 9 Structura macromoleculeide umxanthan

196
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f6/Guaran.svg


7/8

11. Pectina

Fig. 10 Structura macromoleculei de pectin

Pectina (figura 10) este o polizaharid liniar compus dinuniti de acid D-galacturonic legate prin legturi -1,4 - glicozidice.Pectinele slab metoxilate formeaz hidrogeluri. Publica ii recente auraportat gelificarea in situ a pectinelor cu eliberarea controlat a unormedicamente (acetaminofen, teofilina i cimetidina) [11].

Pe lng polizaharidele amintite mai sus mai exist un num rmare de alte polizaharide naturale cu variabilitate i versatilitatedeterminate de structurile lor complexe, care le difereniaz de alteclase de polimeri i le recomandn aplica iile biomedicale.

BIBLIOGRAFIE

[1] Nishinari, K., Takahashi, R., Interaction in polysaccharide solutions andgels, Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 8, 5983-5992, 2003.[2] Cascone, M.G., Barbani, N., Cristallini, C., Giusti, P., Ciardelli, G., Lazzeri,L., Bioartificial polymeric materials based on polysaccarides, J. Biomater. Sci.,Polym Ed. 12, 267-281, 2001.[3] Venugopal, J., Ramakrishna, S., Applications of polymer nanofibers inbiomedicine and biotechnology, Appl. Biochem. Biotechnol.125, 147-157, 2005.

[4] Donati, I., Holtan, S., Morch, Y.A., Borgogna, M., Dentini, M., Skjk-Br k,G., New hypothesis on the rol of alternating sequences in calcium-alginate gels,Biomacromolecules 6, 1031-1040, 2005.[5] Carter, R., Cooke, T.G., Hemingway, D., McArdle, C.S., Angerson, W., Thecombination of degradable starch microspheres and angiotensin-Ii in themanipulation of drug delivery in an animal-model of colorectal metastasis, Br. J.Cancer 65, 37-39, 1992.[6] Cllens, C., Remon, J.P., Evaluation of starch-maltodextrin-Carbopol 974Pmixtures for the nasal delivery of insulin in rabbits, J. Control Release 66, 215-220, 2000.

197


8/8

198

[7] Desevaux, C., Lenaerts, V., Girard, C., Dubreuil, P., Characterization ofcrosslinked high amylose starch matrix implants: 2. in vivo release ofciprofloxacin, J. Control, Release 82, 95-103, 2002.[8] Rubinstein, A., Natural polysaccharides as targeting tools of drugs to the

human colon, Drug Dev. Res. 50, 435-439, 2000.[9] Mora, M., Engineering of biomaterials surfaces by hyaluronan,Biomacromolecules 6, 1205-1223, 2005.[10] Betram, U., Bodmeier, R., In situ gelling, bioadhesive nasal inserts forextended drug delivery: in vitro characterization of a new nasal dosage form,Eur. J. Pharm. Sci. 27, 62-71, 2006.[11] Itoh, K., Kubo, W., Fujiwara, M., Watanabe, H., Miayazaki, S., Attwood, D.,The influence of gastric acidity and taste masking agent on in situ gelling pectinformulations for oral sustained delivery of acetaminophen, Biol. Pharm. Bull. 29,343-347, 2006.

Drd. Violeta PACALUcerc. t. princ Universitatea Tehnicdin Cluj-Napoca

e-mail: [email protected]

Prof.Dr.Ing. Violeta POPESCUFacultatea de tiina i Ingineria Materialelor i Mediului

Universitatea Tehnicdin Cluj-Napoca

e-mail:[email protected]
mailto:[email protected]:[email protected]

27 Polizaharide Folosite În Obţinerea

Documents

Transcript of 27 Polizaharide Folosite În Obţinerea