Schema de realizare a proiectului 23 03 01 - Anul 2025 - Etapa I

Contractul nr.: 30N/12.01.2023
Proiectul: "Dezvoltarea de solutii inovatoare si tehnologii de fabricație avansată cu laseri, plasmă și radiații pentru rezolvarea problemelor societale"

Faza 13/2025: "Studii experimentale și analitice pentru dezvoltarea de pansamente de tip hidrogel încărcate cu medicamente chimioterapeutice"

Responsabil fază: Dr. Maria DEMETER, Dr. Angela STAICU

Termen de încheiere a fazei: 09.04.2025

Abstract:

  Sistemele multifuncționale de administrare a medicamentelor sunt o strategie nouă în tratarea țintită a cancerului, deoarece acestea oferă avantajul administrării de chimioterapeutice, fără afectarea celulelor și țesuturilor sănătoase. În acest studiu au fost dezvoltate și caracterizate noi compoziții polimerice obținute din poli(vinilpirolidonă), carboximetilceluloză, poli(etilenglicol), agar și guma gelan pentru dezvoltarea de pansamente sub formă de hidrogel încărcate cu medicamente chimioterapeutice. Hidrogelurile au fost concomitent sintetizate (reticulate) și sterilizate prin iradiere cu fascicul de electroni la doza 30 kGy. Demonstrarea funcționalității hidrogelurilor dezvoltate s-a realizat prin: analiza sol-gel, eficiența procesului de reticulare, proprietăți de gonflare în mediu fiziologic și tumoral simulat, capacitate de menținere a umidității, analiză structurală (ATR-FTIR), proprietăți reologice, biodegradare in vitro, capacitate de încărcare cu medicament anticancer (5-FU) și profil de eliberare in vitro a 5-FU. Cinetica de eliberare a 5-FU a fost investigată folosind modele matematice utilizate în proiectarea formulărilor farmaceutice. După iradiere, hidrogelurile au fracție de gel peste 90%, iar procesul de reticulare predomină. Valorile crescute ale randamentelor radiochimice de reticulare (330 µmol/J), de 16 ori mai mari comparativ cu cele de degradare (20 µmol/J), confirmă formarea de hidrogeluri reticulate, cu structură stabilă după iradiere. Mediul de gonflare influențează semnificativ gradul de gonflare și capacitatea de încărcare cu 5-FU a hidrogelurilor. În mediu bazic, capacitatea de absorbție este de 980-1090 %, iar în pH neutru este semnificativ mai mare, de 1380-1580 %. Hidrogelurile mențin aproximativ 48% din umiditate timp de 8 ore, timp suficient pentru asigurarea funcționalității ca pansament de tip hidrogel. Analiza reologică a arătat că hidrogelurile au comportament predominant elastic specific unei rețele macromoleculare reticulate (G’ = 3 450-54 000 Pa). Capacitatea de încărcare optimă cu 5-FU variază în funcție de pH, timp de încărcare, compoziția hidrogelului și concentrația de 5-FU, la 200 mg/L 5-Fu este de 30% la pH 6 și 29% la pH 5. Eliberarea 5-FU este lentă la pH 7,4, realizându-se gradual până la 80% sau complet în decurs de 30 de ore, în funcție de compoziția hidrogelului. Cinetica de eliberare in vitro a 5-FU se corelează cel mai bine cu modelele cinetice Korsmeyer-Peppas, Peppas-Sahilin și Makoid-Banakar (R2 > 0,99) și demonstrează că eliberarea 5-FU este guvernată în primul rând de un mecanism accelerat, urmat de un mecanism controlat prin difuzie.
  Rezultatele experimentale demonstrează că hidrogelurile obținute prin iradiere susțin încărcarea și eliberarea de medicamente anticancer și prezintă potențial pentru utilizare ca pansamente pentru tratamentul local al cancerului.

Abstract grafic: