مجله صنایع چوب و کاغذ ایران

مجله صنایع چوب و کاغذ ایران

کاربرد نانو سلولز و هیدروکسی پروپیل متیل سلولز در پوشش دهی قرص کپستابین با هدف دارو رسانی به روده بزرگ

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
شاکر قصاب سرایی 1
محمد آزادفلاح 2
مهدی اسفندیاری منش 3
سعید منوچهری 4
احسان ابوطالب 4
1 گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ - دانشکده منابع طبیعی - دانشگاه تهران - کرج - ایران
2 گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ - دانشکده منابع طبیعی -دانشگاه تهران
3 مرکز تحقیقات نانوفناوری، دانشگاه علوم پزشکی تهران، تهران، ایران
4 گره فارماسیوتیکس، دانشکده داروسازی، دانشگاه گیلان، رشت، ایران
10.22034/ijwp.2026.2085062.1768
چکیده
بیان مسئله و اهداف: استفاده از پلیمرهای طبیعی برای انتقال دارو به دلیل سهولت دسترسی، ارزانی نسبی، پتانسیل تخریب و زیست-سازگاری یک حوزه فعال پژوهشی است. در این مطالعه قابلیت نانوکریستال سلولز(CNC)، نانو الیاف سلولز(CNF) و هیدروکسی‌پروپیل متیل سلولز(HPMC) به صورت پوشش قرص در سیستم دارو رسانی به روده بزرگ بررسی شده است.
مواد و روش‌ها: ابتدا قرص‌هایی از ترکیب کپستابین با شعاع و ضخامت 5/1 میلی‌متر ساخته شد. سپس این قرص‌ها به صورت دولایه توسط نانوکریستال سلولز و نانو الیاف سلولز با ضخامت 200 – 50 میکرومتر به عنوان لایه زیری و هیدروکسی پروپیل متیل سلولز با ضخامت 100 میکرومتر به عنوان لایه رویی پوشش دهی شدند. سپس انحلال قرص‌ها با شبیه سازی شرایط اسیدی معده و شبیه سازی شرایط pH خنثی و نزدیک به قلیایی روده کوچک بررسی شد. قرص هایی که در این شرایط سالم مانده بودند در شرایط میکروبی مشابه روده بزرگ و بدون میکروب از لحاظ حلالیت آزمایش شدند. همچنین مقاومت به کشش و شکنندگی قرص‌های ساخته شده به عنوان شاخص‌های مهم کیفی اندازه‌گیری شدند.
نتایج: نتایج آزمون انحلال نشان داد که قرص‌های کپستابین دارای پوشش نانوکریستال سلولز و نانو الیاف سلولز با ضخامت200 میکرومتر در لایه اول در شرایط میکروبی در زمان حدود یک ساعت دستخوش فروپاشی شدند اما در شرایط بدون میکروب تمامی نمونه ها در این ضخامت لایه پوشش سالم ماندند و فروپاشی انجام نشد. این نشان می‌دهد که شرایط میکروبی نقش موثری در تخریب و فروپاشی لایه پوشش نانوکریستال سلولز و نانو الیاف سلولز ایفا می‌کند. همچنین پوشش‌های مبتنی بر نانوسلولز - هم CNC و هم CNF به طور قابل توجهی استحکام کششی قرص‌های دارویی را افزایش دادند و این بهبود با ضخامت پوشش نسبت مستقیم نشان داد. مقدار شکنندگی قرص‌ها تابع لایه پوشش رویی هیدروکسی پروپیل متیل سلولز بوده و همگی در یک دامنه مشابه اندازه‌گیری شدند.
نتیجه‌گیری: به طور کلی نتایج این تحقیق نشان می‌دهد که پوشش‌دهی قرص‌های کپستابین با نانوسلولز هم به صورت نانو کریستال و هم نانوالیاف با ضخامت 200 میکرومتر به عنوان لایه اول و هیدروکسی پروپیل متیل سلولز با ضخامت 100 میکرومتر به عنوان لایه رویی قابلیت حفاظت از ترکیب کپستابین از شرایط تخریبی قسمت فوقانی دستگاه گوارش را دارد. این روش جدید می‌تواند به عنوان یک سیستم موثر دارو رسانی به روده بزرگ عمل کند. علاوه بر این شبکه نانوسلولز به طور فزاینده‌ای موجب بهبود یکپارچگی مکانیکی قرص‌های پوشش‌دار شد.
واژگان کلیدی: هیدروکسی پروپیل متیل سلولز، نانوکریستال سلولز، نانو الیاف سلولز، دارورسانی، کپستابین، قرص، پوشش
کلیدواژه‌ها
دارورسانی
قرص
پوشش
نانوسلولز
موضوعات
[1] Doelker, E., 1990. Swelling behavior of water-soluble cellulose derivatives. In Studies in Polymer Science (Vol. 8, pp. 125-145). Elsevier. https://doi.org/10.1016/B978-0-444-88654-5.50011-X
[2] Colombo, P., 1993. Swelling-controlled release in hydrogel matrices for oral route. Advanced Drug Delivery Reviews, 11(1-2), pp.37-57. https://doi.org/10.1016/0169-409X(93)90026-Z
[3] Lin, N. and Dufresne, A., 2014. Nanocellulose in biomedicine: Current status and future prospect. European Polymer Journal, 59, pp.302-325. https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2014.07.025
[4] Plackett, D., Letchford, K., Jackson, J. and Burt, H., 2014. A review of nanocellulose as a novel vehicle for drug delivery. Nordic Pulp & Paper Research Journal, 29(1), pp.105-118. https://doi.org/10.3183/npprj-2014-29-01-p105-118
[5] Bahram, M., Mohseni, N. and Moghtader, M., 2016. An introduction to hydrogels and some recent applications. In Emerging concepts in analysis and applications of hydrogels. IntechOpen. https://doi.org/10.5772/64301
[6] Löbmann, K. and Svagan, A.J., 2017. Cellulose nanofibers as excipient for the delivery of poorly soluble drugs. International journal of pharmaceutics, 533(1), pp.285-297. https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2017.09.064
[7] Xi, Y. and Xu, P., 2021. Global colorectal cancer burden in 2020 and projections to 2040. Translational oncology, 14(10), p.101174. https://doi.org/10.1016/j.tranon.2021.101174
[8] Patel, P.K., Satwara, R.S. and Pandya, S.S., 2012. Bacteria aided biopolymers as carriers for colon specific drug delivery system: A Review. Int J PharmTech Res, 4(3), pp.1192-214.
[9] Song, L., Liang, L., Shi, X., Chen, H., Zhao, S., Chen, W., Zhou, R. and Zhao, W., 2019. Optimizing pH-sensitive and time-dependent polymer formula of colonic pH-responsive pellets to achieve precise drug release. Asian Journal of Pharmaceutical Sciences, 14(4), pp.413-422. https://doi.org/10.1016/j.ajps.2018.05.012
[10] Van den Mooter, G. and Kinget, R., 1995. Oral colon-specific drug delivery: a review. Drug delivery, 2(2), pp.81-93. https://doi.org/10.3109/10717549509031355
[11] Yang, L., 2008. Biorelevant dissolution testing of colon-specific delivery systems activated by colonic microflora. Journal of Controlled Release, 125(2), pp.77-86. https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2007.10.026
[12] Tovey, G.D. ed., 2018. Pharmaceutical formulation: the science and technology of dosage forms (Vol. 64). Royal Society of Chemistry.
[13] Seo, K.S., Bajracharya, R., Lee, S.H. and Han, H.K., 2020. Pharmaceutical application of tablet film coating. Pharmaceutics, 12(9), p.853. https://doi.org/10.3390/pharmaceutics12090853
[14] Toschkoff, G., Just, S., Knop, K., Kleinebudde, P., Funke, A., Djuric, D., Scharrer, G. and Khinast, J.G., 2015. Modeling of an active tablet coating process. Journal of pharmaceutical sciences, 104(12), pp.4082-4092. https://doi.org/10.1002/jps.24621
[15] Loh, Y.Y., Enose, A.A. and Garg, V., 2022. Enteric-coated polymers past and present-A review. Drug Delivery Letters, 12(2), pp.85-95. https://doi.org/10.2174/2210303112666220413081911
[16] Shaikh, R., O’Brien, D.P., Croker, D.M. and Walker, G.M., 2018. The development of a pharmaceutical oral solid dosage forms. In Computer Aided Chemical Engineering (Vol. 41, pp. 27-65). Elsevier. https://doi.org/10.1016/B978-0-444-63963-9.00002-6
 [17] Guiastrennec, B., Söderlind, E., Richardson, S., Peric, A. and Bergstrand, M., 2017. In Vitro and In Vivo Modeling of Hydroxypropyl Methylcellulose (HPMC) Matrix Tablet Erosion Under Fasting and Postprandial Status: Guiastrennec et al. Pharmaceutical research, 34(4), pp.847-859. doi: 10.1007/s11095-017-2113-7
[18] Vrbanac, H., Trontelj, J., Kalčič, Š. and Legen, I., 2020. Mechanistic study of model drug release from HPMC matrices in fed gastric media. Journal of drug delivery science and technology, 60, p.102034. https://doi.org/10.1016/j.jddst.2020.102034
[19] Ghimire, M., Hodges, L. A., Band, J., O'Mahony, B., McInnes, F. J., Mullen, A. B., and Stevens, H. N. 2010. In-vitro and in-vivo erosion profiles of hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) matrix tablets. Journal of Controlled Release, 147(1), 70-75. https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2010.06.015
[20] Moraïs, S. and Mizrahi, I., 2019. Islands in the stream: from individual to communal fiber degradation in the rumen ecosystem. FEMS microbiology reviews, 43(4), pp.362-379. https://doi.org/10.1093/femsre/fuz007
[21] Robert, C. and Bernalier-Donadille, A., 2003. The cellulolytic microflora of the human colon: evidence of microcrystalline cellulose-degrading bacteria in methane-excreting subjects. FEMS microbiology ecology, 46(1), pp.81-89. https://doi.org/10.1016/S0168-6496(03)00207-1
[22] Chassard, C., Delmas, E., Robert, C., Lawson, P.A. and Bernalier-Donadille, A., 2012. Ruminococcus champanellensis sp. nov., a cellulose-degrading bacterium from human gut microbiota. International journal of systematic and evolutionary microbiology, 62(1), pp.138-143. https://doi.org/10.1099/ijs.0.027375-0
[23] Moraïs, S., Winkler, S., Zorea, A., Levin, L., Nagies, F.S., Kapust, N., Lamed, E., Artan-Furman, A., Bolam, D.N., Yadav, M.P. and Bayer, E.A., 2024. Cryptic diversity of cellulose-degrading gut bacteria in industrialized humans. Science, 383(6688), p.eadj9223. https://doi.org/10.1126/science.adj9223
[24] Ben David, Y., Dassa, B., Borovok, I., Lamed, R., Koropatkin, N.M., Martens, E.C., White, B.A., Bernalier‐Donadille, A., Duncan, S.H., Flint, H.J. and Bayer, E.A., 2015. Ruminococcal cellulosome systems from rumen to human. Environmental
microbiology, 17(9), pp.3407-3426. https://doi.org/10.1111/1462-2920.12868
[25] Artzi, L., Bayer, E.A. and Moraïs, S., 2017. Cellulosomes: bacterial nanomachines for dismantling plant polysaccharides. Nature Reviews Microbiology, 15(2), pp.83-95. https://doi.org/10.1038/nrmicro.2016.164
[26] Guo, T.L., Bhagat, A. and Guo, D.J., 2025. The Applications of Nanocellulose and Its Modulation of Gut Microbiota in Relation to Obesity and Diabetes. Journal of Nanotheranostics, 6(4), p.34. https://doi.org/10.3390/jnt6040034
[27] Liu, A., Wu, H., Dong, Z., Fan, Q., Huang, J., Jin, Z., Xiao, N., Liu, H., Li, Z. and Ming, L., 2024. Recent trends in nanocellulose: Metabolism-related, gastrointestinal effects, and applications in probiotic delivery. Carbohydrate polymers, 343, p.122442. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2024.122442
[28] Nsor-Atindana, J., Zhou, Y.X., Saqib, M.N., Chen, M., Goff, H.D., Ma, J. and Zhong, F., 2020. Enhancing the prebiotic effect of cellulose biopolymer in the gut by physical structuring via particle size manipulation. Food Research International, 131, p.108935. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2019.108935
[29] He, X., Sun, C., Fang, J., Wu, C., Zhang, Y., Zhang, X. and Fang, Y., 2022. In vitro colonic fermentation profiles and microbial responses of cellulose derivatives with different colloidal states. Journal of agricultural and food chemistry, 70(30), pp.9509-9519. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.2c01721
[30] Banovec, M., Planinšek, O. and Vrečer, F., 2014. The effect of cores and coating dispersion composition on the mechanical and adhesion properties of hydroxypropyl methylcellulose films. Die Pharmazie-An International Journal of Pharmaceutical Sciences, 69(8), pp.595-601.  https://doi.org/10.1691/ph.2014.3228
[31] Sehaqui, H., Zhou, Q., Ikkala, O. and Berglund, L.A., 2011. Strong and tough cellulose nanopaper with high specific surface area and porosity. Biomacromolecules, 12(10), pp.3638-3644. https://doi.org/10.1021/bm2008907
[32] Lee, W.J., Clancy, A.J., Kontturi, E., Bismarck, A. and Shaffer, M.S., 2016. Strong and stiff: high-performance cellulose nanocrystal/poly (vinyl alcohol) composite fibers. ACS applied materials & interfaces, 8(46), pp.31500-31504. https://doi.org/10.1021/acsami.6b11578
مجله صنایع چوب و کاغذ ایران
دوره 17، شماره 2
تابستان 1405
صفحه 295-306