DE202023107713U1

DE202023107713U1 - Ein System und eine Formulierung zur Entwicklung von Chitosan und Polyvinylalkohol-Airgel, beladen mit Ketoconazol

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Publication number: DE202023107713U1
Application number: DE202023107713.7U
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Priority date: 2023-12-30
Filing date: 2023-12-30
Publication date: 2024-02-02
Anticipated expiration: 2033-12-31

Abstract

Ein System zur Entwicklung eines mit Ketoconazol beladenen Chitosan- und Polyvinylalkohol-Aerogels, bestehend aus:einen ersten Behälter mit einer gelösten Lösung aus Chitosanpulver und Essigsäure, wobei der erste Behälter zum kontinuierlichen Rühren auf einen Magnetrührer gestellt wird;einen zweiten Behälter mit einer Polyvinylalkohol (PVA)-Lösung, wobei der zweite Behälter und der erste Behälter mit einem Übertragungsmechanismus verbunden sind, der die Übertragung beider Lösungen im ersten und zweiten Behälter in einen dritten Behälter erleichtert, um eine gemischte Lösung aus Chitosan und PVA zu erhalten;ein Zugabemechanismus, der die Zugabe von Glutaraldehyd und einer variierenden Menge Ketoconazol in die beschallte Lösung von Chitosan und PVA ermöglicht, um eine variierende Menge einer mit Ketoconazol beladenen Chitosan/PVA-Lösung zu erhalten;eine Vorrichtung zum Formen von Kunststoffen, die mehrere Formen umfasst, die eine mit Glutaraldehyd und Ketoconazol beladene Chitosan/PVA-Lösung enthalten; undeine Gefriereinheit, in der die Kunststoffformvorrichtung zum Gefriertrocknen untergebracht ist, um mit Ketoconazol beladenes Chitosan/PVA-Aerogel zu erhalten.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein System und eine Formulierung zur Entwicklung von mit Ketoconazol beladenem Chitosan und Polyvinylalkohol, insbesondere zur Entwicklung von mit Ketoconazol beladenem Chitosan und Polyvinylalkohol (PVA) durch Gelierung und Vernetzung mit Glutaraldehyd während der Verarbeitung durch Gefriertrocknung.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Entwicklung neuartiger Arzneimittelverabreichungssysteme hat sich als entscheidender Weg erwiesen, um die mit herkömmlichen Dosierungsformen verbundenen Einschränkungen zu überwinden. Probleme wie schlechte Bioverfügbarkeit, First-Pass-Metabolismus, Bedenken hinsichtlich der Biokompatibilität und unerwünschte Arzneimittelwirkungen behindern häufig eine wirksame Behandlung und beeinträchtigen die Compliance der Patienten. Daher ist die Erforschung alternativer Liefersysteme unerlässlich, um diese Hindernisse nachhaltig zu überwinden.
Unter den innovativen Verabreichungsplattformen haben Aerogele aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften große Aufmerksamkeit erregt. Aerogele sind für ihre geringe Toxizität, Biokompatibilität und biologische Abbaubarkeit bekannt und gelten daher als vielversprechende Kandidaten für Anwendungen zur Arzneimittelabgabe. Diese Materialien zeichnen sich durch einen hohen Leervolumenanteil als die weltweit leichtesten Feststoffe aus.
Eines der charakteristischen Merkmale von Aerogelen ist ihre bemerkenswerte Porosität und große Oberfläche, die sie von anderen dreidimensionalen Strukturmaterialien unterscheiden. Diese Besonderheit macht Aerogele besonders vorteilhaft für die Beladung von Arzneimitteln mit kleinen Molekülgrößen. Darüber hinaus bietet die Formulierung von Aerogelen in einem überkritischen CO₂ -Medium durch Techniken wie Sprühtrocknung und Imprägnierung bemerkenswerte Vorteile. Diese Methoden bieten eine makellose Fertigungsumgebung ohne Oxidationsmittel, sorgen für Sauberkeit und erleichtern die Skalierbarkeit unter strengen guten Herstellungspraktiken.
Die feste käfigartige Struktur von Aerogelen verstärkt ihre chemische Affinität zu verschiedenen Molekülen, einschließlich pharmazeutischer Wirkstoffe (APIs). Diese Eigenschaft beeinflusst erheblich die Beladungskapazität und Freisetzungsmuster assoziierter Moleküle und trägt zu maßgeschneiderten Medikamentenabgabeprofilen bei.
Aerogele bieten spezifische Anwendungen bei der Verbesserung der Absorption und Freisetzung von Arzneimitteln der BCS-Klassen II und IV (Biopharmaceutics Classification System). Ihre Fähigkeit, eine bessere Absorption und kontrollierte Freisetzung dieser Arzneimittelklassen zu ermöglichen, unterstreicht ihr Potenzial, Herausforderungen im Zusammenhang mit der Löslichkeit und Bioverfügbarkeit von Arzneimitteln zu bewältigen.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass es dringend erforderlich ist, die Einschränkungen herkömmlicher Arzneimittelverabreichungssysteme und das immense Potenzial von Aerogelen als neuartige, vielseitige und vielversprechende Plattform für die effiziente Arzneimittelverabreichung, insbesondere für anspruchsvolle Arzneimittelklassen, zu überwinden.
Aus der vorstehenden Diskussion wird deutlich, dass ein Bedarf an einem System und einer Formulierung zur Entwicklung von Chitosan und Polyvinylalkohol, beladen mit Ketoconazol, besteht.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein System und eine Formulierung zur Entwicklung von Chitosan und Polyvinylalkohol, beladen mit Ketoconazol. Die Erfindung dreht sich um die Entwicklung eines einzigartigen Ketoconazol-beladenen Aerogels auf Chitosan/PVA-Basis, das sorgfältig auf seine physikalisch-chemischen Eigenschaften hin charakterisiert wird. Das Hauptziel dieser Erfindung besteht darin, ein multifunktionales Aerogel zu schaffen, das als Barriere gegen Pilze fungiert und gleichzeitig den Entzündungsprozess, insbesondere bei der Wundbehandlung, unterstützt. Dieses spezielle Aerogel verfügt über eine außergewöhnliche Porosität, die es ihm ermöglicht, Exsudate effektiv zu absorbieren und so das Risiko von Infektionen in Wunden zu verringern. Seine Anwendung erstreckt sich aufgrund seiner herausragenden Stabilität, geringen Toxizität, nicht allergenen Natur und bemerkenswerten biologischen Leistung, die in der Studie beobachtet wurde, auf die Behandlung verschiedener Wunden. Darüber hinaus kann das Aerogel mit Wirkstoffen wie antibakteriellen Medikamenten verkapselt werden, um den Heilungsprozess zu beschleunigen. Die mit Ketoconazol beladene Aerogelformulierung auf Chitosan/PVA-Basis hat beeindruckende Eigenschaften gezeigt: hohes Quellverhältnis, was auf die Exsudatabsorptionsfähigkeit hinweist, langsamerer Abbau, der eine anhaltende Arzneimittelfreisetzung gewährleistet, und erhebliche antimykotische Aktivität. Diese Erfindung zeigt einen vielversprechenden Weg für die Behandlung von dermalen Wundinfektionen auf und bietet ein wirksames Arzneimittelträgersystem für eine wirksame Wundversorgung und Infektionskontrolle.
Ziel der vorliegenden Offenbarung ist es, ein System zur Entwicklung von Chitosan und mit Ketoconazol beladenem Polyvinylalkohol bereitzustellen. Das System umfasst: einen ersten Behälter mit einer gelösten Lösung aus Chitosanpulver und Essigsäure, wobei der erste Behälter zum kontinuierlichen Rühren auf einen Magnetrührer gestellt wird; einen zweiten Behälter mit einer Polyvinylalkohol (PVA)-Lösung, wobei der zweite Behälter und der erste Behälter mit einem Übertragungsmechanismus verbunden sind, der die Übertragung beider Lösungen im ersten und zweiten Behälter in einen dritten Behälter erleichtert, um eine gemischte Lösung aus Chitosan und PVA zu erhalten ; ein Zugabemechanismus, der die Zugabe von Glutaraldehyd und einer variierenden Menge Ketoconazol in die beschallte Lösung von Chitosan und PVA ermöglicht, um eine variierende Menge einer mit Ketoconazol beladenen Chitosan/PVA-Lösung zu erhalten; eine Vorrichtung zum Formen von Kunststoffen, die mehrere Formen umfasst, die eine mit Glutaraldehyd und Ketoconazol beladene Chitosan/PVA-Lösung enthalten; und eine Gefriereinheit, in der die Kunststoffformvorrichtung zum Gefriertrocknen untergebracht ist, um mit Ketoconazol beladenes Chitosan/PVA-Aerogel zu erhalten.
In einer Ausführungsform umfasst das System außerdem eine Bewertungseinheit, die ein Fourier-Transform-Infrarotspektroskop zur Charakterisierung des hergestellten, mit Ketoconazol beladenen Chitosan/PVA-Aerogels umfasst.
In einer Ausführungsform umfasst das System außerdem ein Ultraschallgerät in Verbindung mit dem dritten Behälter, um Chitosan und PVA-Lösung mit Ultraschall zu behandeln.
In einer Ausführungsform umfasst das System (100) außerdem einen Exsikkator als Speichereinheit, wobei vorbereitete Aerogele bis zur Auswertung in dem Exsikkator gelagert werden.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Offenbarung ist es, eine Formulierung zur Entwicklung von Chitosan und Polyvinylalkohol, beladen mit Ketoconazol, bereitzustellen. Die Formulierung umfasst: eine wirksame Menge Chitosanpulver; 10 ml Essigsäurelösung; eine wirksame Menge Polyvinylalkohol (PVA)-Lösung; eine wirksame Menge Glutaraldehyd; und eine wirksame Menge Ketoconazol.
In einer Ausführungsform wird die Menge Chitosanpulver in 10 ml Essigsäure (2 % v/v) gelöst, um eine Chitosanlösung herzustellen.
In einer Ausführungsform wird die PVA-Lösung durch Auflösen von Polyvinylalkohol in Wasser unter kontinuierlichem Rühren für 2 Stunden hergestellt.
In einer Ausführungsform werden 0.5 % v/v Glutaraldehyd zu einer beschallten Mischlösung aus Chitosanlösung und PVA-Lösung gegeben.
In einer Ausführungsform werden zwei unterschiedliche Mengen Ketoconazol verwendet, eine 50 mg und die andere 100 mg, um Ketoconazol mit zwei unterschiedlichen Konzentrationen zu entwickeln.
Ein Ziel der vorliegenden Offenbarung ist die Bereitstellung eines Systems und einer Formulierung zur Entwicklung von Chitosan und Polyvinylalkohol, beladen mit Ketoconazol.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Offenbarung besteht darin, mit Ketoconazol beladenes Aerogel auf Chitosan/PVA-Basis durch eine leicht anpassbare und reproduzierbare Gefriertrocknungstechnik herzustellen.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Offenbarung ist die Bewertung der Vernetzungsfähigkeit der Komponenten zur Herstellung eines geeigneten Aerogels.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Offenbarung besteht darin, die Quellung und den in vitro- Abbau des hergestellten Aerogels mit dem Muster der in vitro- Arzneimittelfreisetzung zu korrelieren.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Offenbarung ist die Bestimmung der antimykotischen Aktivität des hergestellten arzneimittelbeladenen Aerogels gegen Trychophyton rubrum .
Um die Vorteile und Merkmale der vorliegenden Offenbarung weiter zu verdeutlichen, erfolgt eine detailliertere Beschreibung der Erfindung unter Bezugnahme auf spezifische Ausführungsformen davon, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. Es versteht sich, dass diese Zeichnungen nur typische Ausführungsformen der Erfindung darstellen und daher nicht als deren Umfang einschränkend anzusehen sind. Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen genauer und detaillierter beschrieben und erläutert.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
Diese und andere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden besser verständlich, wenn die folgende detaillierte Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gelesen wird, in denen in den Zeichnungen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile darstellen, wobei:

1 veranschaulicht ein Blockdiagramm eines Systems zur Entwicklung von Chitosan und Polyvinylalkohol, beladen mit Ketoconazol, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
2A und 2B veranschaulichen Diagramme, die Ergebnisse der FTIR-Spektroskopie bzw. der Untersuchung des Quellungsverhältnisses gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigen; und
3A und 3B veranschaulichen Diagramme, die die Ergebnisse einer Abbaustudie bzw. einer In-vitro- Studie zur Arzneimittelfreisetzung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigen.

Darüber hinaus werden erfahrene Handwerker erkennen, dass Elemente in den Zeichnungen der Einfachheit halber dargestellt sind und möglicherweise nicht unbedingt maßstabsgetreu gezeichnet wurden. Beispielsweise veranschaulichen die Flussdiagramme die Methode anhand der wichtigsten Schritte, die dazu beitragen, das Verständnis von Aspekten der vorliegenden Offenbarung zu verbessern. Darüber hinaus können im Hinblick auf die Konstruktion des Geräts eine oder mehrere Komponenten des Geräts in den Zeichnungen durch herkömmliche Symbole dargestellt worden sein, und die Zeichnungen zeigen möglicherweise nur die spezifischen Details, die für das Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung relevant sind um die Zeichnungen nicht durch Details zu verdecken, die für den Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet, der Nutzen aus der Beschreibung hierin zieht, leicht ersichtlich sind.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG:
Um das Verständnis der Prinzipien der Erfindung zu fördern, wird nun auf die in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsform Bezug genommen und für deren Beschreibung eine spezifische Sprache verwendet. Es versteht sich jedoch, dass dadurch keine Einschränkung des Umfangs der Erfindung beabsichtigt ist, da Änderungen und weitere Modifikationen des dargestellten Systems und weitere Anwendungen der darin dargestellten Prinzipien der Erfindung in Betracht gezogen werden, wie sie einem Fachmann normalerweise in den Sinn kommen würden in der Technik, auf die sich die Erfindung bezieht.
Der Fachmann versteht, dass die vorstehende allgemeine Beschreibung und die folgende detaillierte Beschreibung beispielhaft und erläuternd für die Erfindung sind und diese nicht einschränken sollen.
Verweise in dieser Spezifikation auf „einen Aspekt“, „einen anderen Aspekt“ oder eine ähnliche Sprache bedeuten, dass ein bestimmtes Merkmal, eine bestimmte Struktur oder ein bestimmtes Merkmal, das in Verbindung mit der Ausführungsform beschrieben wird, in mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung enthalten ist. Daher beziehen sich die Formulierungen „in einer Ausführungsform“, „in einer anderen Ausführungsform“ und ähnliche Formulierungen in dieser Spezifikation möglicherweise, aber nicht unbedingt, auf dieselbe Ausführungsform.
Die Begriffe „umfasst“, „umfassend“ oder andere Variationen davon sollen eine nicht ausschließliche Einbeziehung abdecken, sodass ein Prozess oder eine Methode, die eine Liste von Schritten umfasst, nicht nur diese Schritte umfasst, sondern möglicherweise andere Schritte nicht umfasst ausdrücklich aufgeführt oder diesem Prozess oder dieser Methode innewohnend sind. Ebenso schließen ein oder mehrere Geräte oder Subsysteme oder Elemente oder Strukturen oder Komponenten, denen „umfasst...a“ vorangestellt ist, nicht ohne weitere Einschränkungen die Existenz anderer Geräte oder anderer Subsysteme oder anderer Elemente oder anderer Strukturen aus andere Komponenten oder zusätzliche Geräte oder zusätzliche Subsysteme oder zusätzliche Elemente oder zusätzliche Strukturen oder zusätzliche Komponenten.
Sofern nicht anders definiert, haben alle hier verwendeten technischen und wissenschaftlichen Begriffe die gleiche Bedeutung, wie sie von einem Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet, zu dem diese Erfindung gehört, allgemein verstanden werden. Das hier bereitgestellte System, die Methoden und Beispiele dienen nur der Veranschaulichung und sollen nicht einschränkend sein.
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden im Folgenden ausführlich unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 zeigt ein Blockdiagramm eines Systems (100) zur Entwicklung von Chitosan und Polyvinylalkohol, beladen mit Ketoconazol, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Das System (100) umfasst einen ersten Behälter (102) mit einer gelösten Lösung aus Chitosanpulver und Essigsäure, wobei der erste Behälter zum kontinuierlichen Rühren auf einen Magnetrührer (104) gestellt wird.
In einer Ausführungsform enthält ein zweiter Behälter (106) eine Polyvinylalkohol (PVA)-Lösung, wobei der zweite Behälter (106) und der erste Behälter (102) mit einem Übertragungsmechanismus (108) verbunden sind, der die Übertragung beider Lösungen in die erste erleichtert (102) und zweiten Behälter (106) in einen dritten Behälter (110) um eine gemischte Lösung aus Chitosan und PVA zu erhalten.
In einer Ausführungsform erleichtert ein Zugabemechanismus (112) die Zugabe von Glutaraldehyd und unterschiedlichen Mengen Ketoconazol in die beschallte Lösung von Chitosan und PVA, um unterschiedliche Mengen einer mit Ketoconazol beladenen Chitosan/PVA-Lösung zu erhalten.
In einer Ausführungsform umfasst eine Kunststoffformvorrichtung (114) mehrere Formen, die mit Glutaraldehyd und Ketoconazol beladene Chitosan/PVA-Lösung enthalten.
In einer Ausführungsform beherbergt eine Gefriereinheit (116) die Kunststoffformvorrichtung (114) zum Gefriertrocknen, um mit Ketoconazol beladenes Chitosan/PVA-Aerogel zu erhalten. Vor der Gefriertrocknung wird die Formvorrichtung 24 Stunden lang bei -40°C eingefroren und anschließend 48 Stunden lang bei -52°C gefriergetrocknet.
In einer Ausführungsform umfasst das System (100) außerdem eine Bewertungseinheit (118), die ein Fourier-Transform-Infrarotspektroskop (118a) zur Charakterisierung des hergestellten, mit Ketoconazol beladenen Chitosan/PVA-Aerogels umfasst.
In einer Ausführungsform umfasst das System (100) außerdem eine Beschallungsvorrichtung (120) in Verbindung mit dem dritten Behälter (110) zur Beschallung von Chitosan und PVA-Lösung.
In einer Ausführungsform umfasst das System (100) außerdem einen Exsikkator (122) als Lagereinheit, wobei vorbereitete Aerogele bis zur Auswertung in dem Exsikkator gelagert werden.
In einer Ausführungsform stellt die vorliegende Offenbarung eine Formulierung zur Entwicklung eines mit Ketoconazol beladenen Chitosan- und Polyvinylalkohol-Aerogels bereit, umfassend: eine wirksame Menge Chitosanpulver; 10 ml Essigsäurelösung; eine wirksame Menge Polyvinylalkohol (PVA)-Lösung; eine wirksame Menge Glutaraldehyd; und eine wirksame Menge Ketoconazol.
In einer Ausführungsform wird die Menge Chitosanpulver in 10 ml Essigsäure (2 % v/v) gelöst, um eine Chitosanlösung herzustellen.
In einer Ausführungsform wird die PVA-Lösung durch Auflösen von Polyvinylalkohol in Wasser unter kontinuierlichem Rühren für 2 Stunden hergestellt.
In einer Ausführungsform werden 0.5 % v/v Glutaraldehyd zu einer beschallten Mischlösung aus Chitosanlösung und PVA-Lösung gegeben.
In einer Ausführungsform werden zwei unterschiedliche Mengen Ketoconazol verwendet, eine 50 mg und die andere 100 mg, um Ketoconazol mit zwei unterschiedlichen Konzentrationen zu entwickeln.
Die vorliegende Erfindung betrifft die Entwicklung eines einzigartigen Ketoconazol-beladenen Aerogels auf Chitosan/PVA-Basis, das sorgfältig hinsichtlich seiner physikalisch-chemischen Eigenschaften charakterisiert wird. Das Hauptziel dieser Erfindung besteht darin, ein multifunktionales Aerogel zu schaffen, das als Barriere gegen Pilze fungiert und gleichzeitig den Entzündungsprozess, insbesondere bei der Wundbehandlung, unterstützt. Dieses spezielle Aerogel verfügt über eine außergewöhnliche Porosität, die es ihm ermöglicht, Exsudate effektiv zu absorbieren und so das Risiko von Infektionen in Wunden zu verringern. Seine Anwendung erstreckt sich aufgrund seiner herausragenden Stabilität, geringen Toxizität, nicht allergenen Natur und bemerkenswerten biologischen Leistung, die in der Studie beobachtet wurde, auf die Behandlung verschiedener Wunden. Darüber hinaus kann das Aerogel mit Wirkstoffen wie antibakteriellen Medikamenten verkapselt werden, um den Heilungsprozess zu beschleunigen.
Die Erfindung stellt ein System und eine Formulierung für die Entwicklung eines mit Ketoconazol beladenen Chitosan- und Polyvinylalkohol-Aerogels durch Gelierung und Vernetzung unter Verwendung von Glutaraldehyd bereit, gefolgt von der Verarbeitung mittels Gefriertrocknung. Darüber hinaus gewährleistet der Gefriertrocknungsprozess eine hohe mechanische Stabilität, eine gleichmäßige Mikrostruktur, eine geringere Schrumpfung und nutzt Wasser als praktisches Lösungsmittel. Ketoconazol wurde in verschiedenen Konzentrationen in das Aerogel eingearbeitet. Die Bewertungsverfahren umfassten Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie, Messung des Quellungsverhältnisses, In-vitro- Abbaustudien im Zusammenhang mit der Arzneimittelfreisetzungskinetik und In-vitro- Bewertung der antimykotischen Aktivität. Das hohe Quellungsverhältnis deutete auf das Potenzial hin, Exsudate von topischen Wundstellen zu absorbieren. Das Aerogel zeigte eine langsamere Abbaurate, was auf eine anhaltende Wirkstofffreisetzung hinweist, und zeigte eine signifikante antimykotische Aktivität, was seine Wirksamkeit gegen Pilze bestätigt. Die umfassenden Evaluierungsdaten unterstrichen das Potenzial des Aerogels als wirksamer Arzneimittelträger für die Behandlung von dermalen Wundinfektionen. Die robusten physikalisch-chemischen Eigenschaften, die anhaltende Wirkstofffreisetzung und die nachgewiesene antimykotische Wirksamkeit des hergestellten Aerogels stellen einen vielversprechenden Weg für die weitere Erforschung und Nutzung im Bereich der Wundversorgung und des Infektionsmanagements dar.
Die 2A und 2B veranschaulichen Diagramme, die Ergebnisse der FTIR-Spektroskopie bzw. der Untersuchung des Quellungsverhältnisses gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigen.
In 2A stellt die Grafik die FTIR-Spektren von Chitosan, PVA, Ketoconazol, Chi-P und verschiedenen Serien von Chi-PK-Aerogelen dar. Der Großteil der CS-, PVA- und Ketoconazol-Adsorptionspeaks war in den Chi-PK-FT-IR-Spektren sichtbar, wobei einige geringfügige Schwankungen in der Peakstärke auf die Oberflächenhydroxyl- und Aminogruppen von CS zurückzuführen waren. Darüber hinaus können die Peaks 1420, 1240.53 und 665.18 cm^-1 der Chi-PK-Serie durch das Vorhandensein von Ketoconazol-Partikeln erklärt werden.
Unter Bezugnahme auf stellt die Grafik den Vergleich des Quellverhältnisses von Chi-P-Verbundaerogel mit Chitosan und reinem PVA-Aerogel dar. Nach dem Eintauchen in PBS pH 7 zeigte das poröse Chi-P-Aerogel im Vergleich zu Aerogelen, die lediglich PVA und Chitosan enthielten, in weniger als einer Stunde signifikante Quellverhältnisse (>400 %). In den folgenden 24 Stunden nahm das Quellverhältnis nahezu kontinuierlich zu; danach stabilisierte es sich. Je mehr Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den hydrophilen Gruppen (-OH) der PVA-Molekülketten und dem -OH oder -NH₂ der Chitosan-Molekülketten sowie zwischen Wassermolekülen auftraten, desto größer war der Grad der Quellung. Diese Wasserstoffbrückenbindung führte dazu, dass eine beträchtliche Anzahl von Wassermolekülen in Chi-P-Molekülen stabilisiert wurde, was wiederum zu einer Schwellung führte. Dies ist darauf zurückzuführen, dass das Polymer zusätzliche hydrophile Gruppen (-OH) aus PVA enthält.
Die 3A und 3B veranschaulichen Diagramme, die die Ergebnisse einer Abbaustudie bzw. einer In-vitro- Studie zur Arzneimittelfreisetzung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigen.
Unter Bezugnahme auf stellt das Diagramm die Geschwindigkeit des biologischen Abbaus von Chi-P-Aerogel in PBS (pH 7.4) dar. Die Produkthaltbarkeit, also die Zeitspanne, die ein Produkt hält, ohne zu brechen, wird zum Teil durch den Abbauprozess bestimmt und hilft dabei, die Anwendungsdauer des Produkts zu bestimmen. Eine Abbauanalyse des Chi-P-Verbundaerogels ist in der Grafik dargestellt. Dieses Diagramm zeigt den Gewichtsprozentsatz des Aerogels, der nach der angegebenen Länge verbleibt, als Funktion der Zeit. In engem Zusammenhang mit der Quellungsuntersuchung weist der Verbundwerkstoff mit dem höchsten Quellwert auch den höchsten Degradationswert auf. Diese Grafik zeigt, dass selbst nach 72 Stunden noch mehr als 70 % des Gewichts vorhanden waren, was auf einen geringen biologischen Abbau, eine lange Haltbarkeit und die Möglichkeit einer kontinuierlichen Medikamentenfreisetzung schließen lässt.
Unter Bezugnahme auf stellt die Grafik das Muster des In-vitro - Arzneimittels dar Freisetzung aus Chi-PK 50 und Chi-PK 100. Das Diffusionszellengerät von Franz wurde für eine In-vitro- Untersuchung der Arzneimittelfreisetzung verwendet. Die Auftragung des kumulativen Prozentsatzes der Arzneimittelfreisetzung gegen die Zeit erfolgte mithilfe der Kalibrierungskurve des Arzneimittels. Sechs Stunden lang wurde eine Arzneimittelfreisetzungsstudie mit Chi-PK 50 und Chi-PK 100 durchgeführt. In beiden Fällen erfolgt eine regulierte Freisetzung, und bis zu diesem Zeitpunkt waren keine Unterschiede im Freisetzungsmuster der Formulierung erkennbar.

Unter der Annahme, dass die Freisetzungskinetik von Chi-PK 50 die Freisetzung von Korsmeyer Peppas widerspiegelt, mit Werten für „r“ und „n“ von 0.993874 bzw. 0.36949, wurde dies ermittelt. Die Freisetzungskinetik von Chi-PK 100 ähnelte der der Freisetzung von Korsmeyer Peppas, mit „r“- und „n“-Werten von 0.996698 bzw. 0.533898. In beiden Fällen liegen die ‚n‘-Werte zwischen 0.3694946 und 0.533898 und zeigen verdammte Diffusionsfreisetzungen. Die folgende Tabelle stellt die verschiedenen Freisetzungskinetikmodelle für Chi-PK 50 und Chi-PK 100 dar.

Formulierung	KINETISCHE MODELLE VERÖFFENTLICHEN
	Nullte Ordnung	Erste Bestellung	Higuchi	Korsmeyer Peppas
	R ²	R ²	R ²	R ² n
Chi-PK-50	0.8386	0.8696	0.9743	0.993874	0.3694946
Chi-PK 100	0.9205	0.9371	0.9926	0.996698	0.533898

In einer Ausführungsform wird eine Bewertung der antimykotischen In-vitro -Aktivität durchgeführt. Die gewachsenen Pilzstämme von Trichophyton rubrum (Castellani) Sabouraud (ATCC 2 8188) wurden verwendet, um die antimykotische Aktivität von Ketoconazol in verschiedenen Konzentrationen von 50 mg und 100 mg zu bewerten. Die erstellten Aerogel-Formulierungen mit unterschiedlichen Ketoconazol-Dosen wurden als Chi-PK 50 und Chi-PK 100 bezeichnet. Die Hemmzonen dieser Formulierungen wurden im Vergleich zur Kontrolle, bei der es sich um ein leeres Chi-P handelte, bewertet. Die Hemmzonen wurden nach 24-48 Stunden Inkubation untersucht, und Chi-PK 50 und Chi-PK 100 zeigten Hemmzonen von 8 mm bzw. 20 mm. Darüber hinaus wies die Kontrollprobe Chi-P, die Chitosan und PVA enthält, aufgrund der inhärenten antibakteriellen Aktivität des Chitosans eine Hemmzone von etwa 5 mm auf.
Die Zeichnungen und die vorstehende Beschreibung geben Beispiele für Ausführungsformen. Fachleute werden erkennen, dass eines oder mehrere der beschriebenen Elemente durchaus zu einem einzigen Funktionselement kombiniert werden können. Alternativ können bestimmte Elemente in mehrere Funktionselemente aufgeteilt werden. Elemente einer Ausführungsform können zu einer anderen Ausführungsform hinzugefügt werden. Beispielsweise können die Reihenfolgen der hier beschriebenen Prozesse geändert werden und sind nicht auf die hier beschriebene Weise beschränkt. Darüber hinaus müssen die Aktionen eines Flussdiagramms nicht in der gezeigten Reihenfolge implementiert werden; Es müssen auch nicht unbedingt alle Handlungen ausgeführt werden. Auch solche Handlungen, die nicht von anderen Handlungen abhängig sind, können parallel zu den anderen Handlungen durchgeführt werden. Der Umfang der Ausführungsformen wird durch diese spezifischen Beispiele keineswegs eingeschränkt. Zahlreiche Variationen, ob explizit in der Spezifikation angegeben oder nicht, wie z. B. Unterschiede in Struktur, Abmessung und Materialverwendung, sind möglich. Der Umfang der Ausführungsformen ist mindestens so breit wie durch die folgenden Ansprüche angegeben.
Vorteile, andere Vorzüge und Problemlösungen wurden oben im Hinblick auf spezifische Ausführungsformen beschrieben. Die Vorteile, Vorzüge, Problemlösungen und alle Komponenten, die dazu führen können, dass ein Nutzen, ein Vorteil oder eine Lösung eintritt oder ausgeprägter wird, dürfen jedoch nicht als kritische, erforderliche oder wesentliche Funktion oder Komponente von ausgelegt werden einzelne oder alle Ansprüche.
REFERENZEN

100: Ein System zur Entwicklung von mit Ketoconazol beladenem Chitosan und Polyvinylalkohol.
102: erster Behälter
104: Magnetrührer
106: zweiter Behälter
108: Übertragungsmechanismus
110: dritter Behälter
112: Additionsmechanismus
114: Kunststoffformgeräte
116: Gefriereinheit
118: Auswerteeinheit
118a: Fourier-Transformations-Infrarotspektroskop
120: Ultraschallgerät
122: Exsikkator

Claims

Ein System zur Entwicklung eines mit Ketoconazol beladenen Chitosan- und Polyvinylalkohol-Aerogels, bestehend aus: einen ersten Behälter mit einer gelösten Lösung aus Chitosanpulver und Essigsäure, wobei der erste Behälter zum kontinuierlichen Rühren auf einen Magnetrührer gestellt wird; einen zweiten Behälter mit einer Polyvinylalkohol (PVA)-Lösung, wobei der zweite Behälter und der erste Behälter mit einem Übertragungsmechanismus verbunden sind, der die Übertragung beider Lösungen im ersten und zweiten Behälter in einen dritten Behälter erleichtert, um eine gemischte Lösung aus Chitosan und PVA zu erhalten; ein Zugabemechanismus, der die Zugabe von Glutaraldehyd und einer variierenden Menge Ketoconazol in die beschallte Lösung von Chitosan und PVA ermöglicht, um eine variierende Menge einer mit Ketoconazol beladenen Chitosan/PVA-Lösung zu erhalten; eine Vorrichtung zum Formen von Kunststoffen, die mehrere Formen umfasst, die eine mit Glutaraldehyd und Ketoconazol beladene Chitosan/PVA-Lösung enthalten; und eine Gefriereinheit, in der die Kunststoffformvorrichtung zum Gefriertrocknen untergebracht ist, um mit Ketoconazol beladenes Chitosan/PVA-Aerogel zu erhalten.
System nach Anspruch 1, das außerdem eine Bewertungseinheit umfasst, die ein Fourier-Transformations-Infrarotspektroskop zur Charakterisierung des hergestellten, mit Ketoconazol beladenen Chitosan/PVA-Aerogels umfasst.
System nach Anspruch 1, das außerdem eine Beschallungsvorrichtung in Verbindung mit dem dritten Behälter umfasst, um Chitosan und PVA-Lösung zu beschallen.
System nach Anspruch 1, das außerdem einen Exsikkator als Lagereinheit umfasst, wobei vorbereitete Aerogele bis zur Auswertung in dem Exsikkator gelagert werden.
Eine Formulierung zur Entwicklung eines mit Ketoconazol beladenen Chitosan- und Polyvinylalkohol-Aerogels, bestehend aus: eine wirksame Menge Chitosanpulver; 10 ml Essigsäurelösung; eine wirksame Menge Polyvinylalkohol (PVA)-Lösung; eine wirksame Menge Glutaraldehyd; und eine wirksame Menge Ketoconazol.
Formulierung nach Anspruch 5, wobei die Menge an Chitosanpulver in 10 ml Essigsäure (2 % v/v) gelöst wird, um eine Chitosanlösung herzustellen.
Formulierung nach Anspruch 5, wobei die PVA-Lösung durch Auflösen von Polyvinylalkohol in Wasser unter kontinuierlichem Rühren für 2 Stunden hergestellt wird.
Formulierung nach Anspruch 5, wobei 0.5 % v/v Glutaraldehyd zu einer beschallten Mischlösung aus Chitosanlösung und PVA-Lösung gegeben werden.
Formulierung nach Anspruch 5, wobei zwei unterschiedliche Mengen Ketoconazol verwendet werden, eine 50 mg und die andere 100 mg, um Ketoconazol in zwei unterschiedlichen Konzentrationen zu entwickeln.