Liberación de amoxicilina desde esponjas de compósito de colágeno / alcohol polivinílico, conteniendo nanopartículas de óxido de zinc funcionalizadas con ácido húmico

Abstract

Los sistemas de liberación modificada basados en biopolímeros y/o nanopartículas de metales bioactivos, han sido de mucho interés durante décadas y ampliamente usados; esto, debido a que facilitan un mejor efecto terapéutico y menores efectos toxicológicos que los convencionales. En el presente trabajo, se desarrolló una matriz basada en dos sistemas como un solo compósito como sistema de liberación para la amoxicilina (AMX): el primero basado en nanopartículas de ZnO funcionalizadas con ácido húmico (HA) y la segunda en una esponja basada en colágeno tipo I (HCG) y polivinil alcohol (PVA). La metodología estuvo enfocada en la síntesis de las nanopartículas (Nps) de ZnO mediante método sol-gel, seguido de la modificación superficial con ácido húmico (HA) mediante ultrasonicación-agitación. Por otra parte, la extracción del colágeno aniónico desde el tendón de bovino a través de hidrólisis alcalina. Finalmente, la incorporación del sistema nanoparticulado en la matriz polimérica para la posterior preparación de los compósitos híbridos mediante proceso de liofilización. Las nanopartículas (ZnO, ZnO-HA), HA, HCG, PVA, AMX y compósitos híbridos fueron caracterizados usando diferentes técnicas, tales como: FTIR, DRX, Raman, SEM, DLS, DSC, peso molecular por viscosimetría, grado de hinchamiento y porosidad. Así mismo, los estudios de liberación de la AMX fueron realizados mediante técnica espectroscópica UV- Visible. Los resultados mostraron que, las Nps de ZnO y ZnO-HA presentaron un tamaño de cristal en el rango de 30-39 nm y un diámetro hidrodinámico medio entre 92-130 nm. Por otra parte, el colágeno exhibió un peso molecular medio de ~369 kDa y una TD de 58.8 °C. Los compósitos híbridos como sistema portador de AMX, exhibieron un buen desempeño, con perfiles de liberación de una eficacia media entre al 90-94 % durante el tiempo de estudio.

Modified delivery systems based on biopolymers and/or bioactive metals nanoparticles, have been of great interest for decades and are widely used. This, due to they provide a better therapeutic effect and fewer toxicological effects than conventional ones. In the present work, a matrix based on two systems was developed as a single composite as a delivery system for amoxicillin (AMX): the first, based on ZnO nanoparticles functionalized with humic acid (HA) and the second on a sponge based on type I collagen (HCG) and polyvinyl alcohol (PVA). The methodology was focused on the synthesis of ZnO nanoparticles (Nps) by sol-gel method, followed by the surface modification with humic acid (HA) through ultrasonication-agitation. On the other hand, the extraction of anionic collagen from the bovine tendon was carried out through alkaline hydrolysis. Finally, the incorporation of the nanoparticulate system in the polymeric matrix for the subsequent preparation of the hybrid composites through the lyophilization process. Nps (ZnO, ZnO-HA), HA, HCG, PVA, AMX and composites were characterized using different techniques, such as FTIR, DRX, Raman, SEM, DLS, DSC, the molecular weight by viscometry, the swelling degree and porosity. Moreover, the AMX release studies were carried out using the UV-Visible spectroscopic technique. The results showed that, the Nps of ZnO and ZnO-HA presented a crystal size in the range of 30-39 nm and an average hydrodynamic diameter between 92-130 nm. Otherwise, collagen exhibited an average molecular weight of ~369 kDa and a TD of 58.8 °C. Composites were examined as an AMX carrier system, exhibiting a great performance, with release profiles of an average efficacy between 90-94%, throughout the study time.