Use of fibroin/hyaluronic acid matrices as a drug reservoir in iontophoretic transdermal delivery

Abstract

Genetik bilimindeki kapsamlı araştırmalar ve bunun sonucu olarak protein ve peptit içerikli ilaçların piyasadaki miktarının artmasıyla deri yoluyla ilaç iletimi önem kazanmaktadır. İyontoforetik deri yoluyla ilaç iletim sistemleri geliştirmek amacıyla ipek fibroininin çeşitli formlarının ve hyaluronik asit ile karıştırılmış fibroinin potansiyel ilaç deposu olarak kullanılabilirlikleri test edilmiştir. Bu amaçla ipeğin pek çok formunun, örneğin ham ipek, pişirilmiş ipek fibroini, dondurulup kurutularak çözünmeyen hale getirilmiş fibroin, saf ve hyaluronik asit ile karıştırılmış fibroin membranlarmm model ilaç olarak kullanılan timolol maleaf ı adsorplama kapasiteleri incelenmiştir. İpek fibroin ve türevlerinin ticari membranlarla kıyaslanabilir ve kayda değer düzeyde timolol maleat adsorpsiyon kapasitelerine sahip oldukları saptanmıştır. Sulu ortamda ilaç yüklenmesi ve iletimi için membranlann çözünmez olması gerekmektedir. Membranın çözünmezliği sonradan işleme metodlan, kurutma koşullarının ayarlanması ve farklı kimyasallarla karıştırma suretiyle sağlanmıştır. Fibroin proteinin şekilsel değişiklikleri ve ipek fibroini ile hyaluronik asit arasındaki etkileşim Fourier transform kızılötesi spektroskopisi, taramalı elektron mikroskobu ve X-ışını kırınımı analizleriyle incelenmiştir. Çözünmeyen fibroin glutaraldehit membranlan ve metanol ile işlenmiş fibroin membranları üretilmiştir. Elde edilen çözünmez membranlann pasif difüzyon ve iyontoforetik koşullar altında ilaç iletim performansları özel yapım difüzyon hücresi kullanılarak incelenmiştir. İpek fibroin glutaraldehit ve metanol ile işlenmiş fibroin filmlerin kontrollü ilaç iletimi için başarıyla kullanılabileceği gösterilmiştir. İlacın darbeli tarzda kontrollü iletimi başarılmıştır.

Transdermal drug delivery is gaining importance due to the extensive research in genetics and resulting increase of protein and peptide based drugs in the market. In order to develop materials to be used in iontophoretic transdermal drug delivery systems, various forms of silk fibroin (SF) and blending agents as hyaluronic acid (HA) have been tested for their feasibility as a potential drug reservoir. For this purpose different forms of silk such as raw silk, degummed silk fibroin, insolubilized freeze- dried fibroin, membranes of fibroin in pure and blended with HA were investigated for their adsorption capacities of timolol maleate, which is used as the model drug. It was found that silk fibroin and derivatives have considerable adsorption capacities for timolol maleate with 0.35 mmol per gram, comparable with commercial membranes. The insolubilization of the membranes was required for drug loading and delivery in aqueous media. Membrane insolubility was achieved by post treatment, manipulation of drying conditions, and blending with different agents. Configurational changes of fibroin protein and interactions between silk fibroin and hyaluronic acid were investigated by Fourier transform infrared spectroscopy, scanning electron microscopy, and X-ray diffraction analyses. Insoluble fibroin glutaraldehyde membranes were produced. The obtained insoluble membranes were investigated for drug delivery performance in a custom-made diffusion cell under passive diffusion and iontophoretic conditions. It was demonstrated that the silk fibroin glutaraldehyde films could be successfully used for controlled drug delivery. It was found that current densities of 1.5 and 3 mA/cm2 were suitable to accomplish controlled delivery of the drug in a pulsatile manner. The results of this study are expected to be useful in controlled transdermal delivery of positively charged drug molecules.