OPTIMIZACIÓN DE HIDROGELES DE QUITOSANO MODIFICADOS CON CELULOSA MICROCRISTALINA Y POLIDOPAMINA PARA LA LIBERACIÓN CONTROLADA DE FÁRMACOS
Palabras clave:
celulosa microcristalina, hidrogeles, liberación de principios activos, quitosanoResumen
El desarrollo de sistemas eficaces para la liberación de fármacos se ha convertido en un desafío multidisciplinario. Los principales problemas que presenta son su rápida liberación y su baja estabilidad térmica, lo que puede conducir a su degradación o a la pérdida de su actividad farmacológica. En este contexto, los hidrogeles de quitosano (CS) se han posicionado como una alternativa prometedora para mejorar la liberación y la estabilidad térmica de los fármacos, debido a su capacidad de formar estructuras tridimensionales capaces de encapsular, proteger y liberar el fármaco de manera controlada y constante. Con el objetivo de evaluar cuál proporción de celulosa microcristalina (CMC) mejora las propiedades, así como determinar el efecto del entrecruzamiento en la estabilidad térmica de los hidrogeles, en el presente estudio se llevó a cabo la síntesis de hidrogeles de CS con la incorporación de celulosa microcristalina (CMC) al 50% y 80% (p/p), entrecruzados con polidopamina (PDA) obteniendo las formulaciones CS/CMC-50%-PDA y CS/CMC-80%-PDA. Los termogramas confirmaron que los hidrogeles CS/CMC-50%-PDA presentaron la mayor resistencia a la degradación térmica, atribuible a la sinergia entre los polímeros y al entrecruzamiento con PDA. En conclusión, la incorporación de PDA/CMC/50 % mejoró notablemente la estabilidad térmica del CMC, convirtiéndolo en una opción prometedora y eficiente para aplicarlo a esta concentración en sistemas de liberación controlada de fármacos. Estos resultados contribuyen al desarrollo de biomateriales biocompatibles con mayor estabilidad térmica, adecuados para la liberación sostenida de principios activos en aplicaciones cutáneas o transdérmicas.
Referencias
Alejo, T., Uson, L., Landa, G., Prieto, M., Yus Argón, C., García-Salinas, S., de Miguel, R., Rodríguez-Largo, A., Irusta, S., Sebastián, V., Mendoza, G., & Arruebo, M. (2021). Nanogels with high loading of anesthetic nanocrystals for extended duration of sciatic nerve block. ACS Applied Materials & Interfaces, 13(15): 17220–17235. https://doi.org/10.1021/acsami.1c00894
Alvarado Flores, J. J., & Rutiaga Quiñones, J. G. (2018). Estudio de cinética en procesos termogravimétricos de materiales lignocelulósicos. Maderas. Ciencia y Tecnología, 20(2): 221–238. https://dx.doi.org/10.4067/S0718-221X2018005002601
Choi, H., Choi, W.-S., & Jeong, J.-O. (2024). A Review of Advanced Hydrogel Applications for Tissue Engineering and Drug Delivery Systems as Biomaterials. Gels, 10(11): 693. https://doi.org/10.3390/gels10110693
Cui, Y., Zhang, L., & Li, X. (2020). Preparation and characterization of thermosensitive chitosan/carboxymethylcellulose/scleroglucan nanocomposite hydrogels. Journal of Applied Polymer Science, 137(12): 48467. https://doi.org/10.1002/app.48467
Desai, N., Rana, D., Salave, S., Gupta, R., Patel, P., Karunakaran, B., Sharma, A., Giri, J., Benival, D., & Kommineni, N. (2023). Chitosan: A Potential Biopolymer in Drug Delivery and Biomedical Applications. Pharmaceutics, 15(4): 1313. https://doi.org/10.3390/pharmaceutics15041313
Díaz-Meza, M. A., Holguín-Ochoa, F. A., & Venegas-Sánchez, J. G. (2023). Hidrogeles superabsorbentes biobasados. ITESO. https://hdl.handle.net/11117/10931
Huang, J., Zhang, W., Li, H., Yu, X., Ding, S., & Wu, C. (2020). An autonomous self-healing hydrogel with high polydopamine content for improved tensile strength. Journal of Materials Science, 55(30): 17255–17265. https://doi.org/10.1007/s10853-020-05252-8
Jia, Y., Wang, X., Huo, M., Zhai, X., Li, F., & Zhong, C. (2017). Preparation and characterization of a novel bacterial cellulose/chitosan bio-hydrogel. International Journal of Polymeric Materials and Polymeric Biomaterials, 66(4): 179–186. https://doi.org/10.1177/1847980417707172
Liu, Y., Fan, Q., Huo, Y., Liu, C., Li, B., & Li, Y. (2020). Construction of a mesoporous polydopamine@GO/cellulose nanofibril composite hydrogel with an encapsulation structure for controllable drug release and toxicity shielding. ACS Applied Materials & Interfaces, 12(51): 57410–57420. https://doi.org/10.1021/acsami.0c15465
Liu, Y., Wang, H., Liu, Y., Chen, J., Chen, H., Xu, J., Sun, J., Zhao, H., & Zhu, C. (2020). Multifunctional polydopamine particles as a thermal stability modifier to prepare antifouling melt blend composite membranes. ACS Omega, 5(2): 107908. https://doi.org/10.1021/acsomega.0c04915
López, J. M., Farenzena, S., Pintos, E., Rodríguez, M. S., García, M. A., Villar, M. A. (2021). Fast and quantitative compositional analysis of hybrid cellulose-based regenerated fibers using thermogravimetric analysis and chemometrics. Cellulose, 28(5): 3123–3135. https://doi.org/10.1007/s10570-021-03923-6
López, O. V., Castillo, L. A., Farenzena, S., Pintos, E., Rodríguez, M. S., García, M. A., Villar, M. A. (2018). Biodegradables films based on thermoplastic starch and chitosan with antimicrobial activity employed as active packaging. Revista Matéria, 23(2): 423. https://doi.org/10.1590/s1517-707620180002.0423
Marín, E., Boschetto, F., & Pezzotti, G. (2021). Biomaterials and Their Biomedical Applications: From Replacement to Regeneration. Processes, 9(11): 1949. https://doi.org/10.3390/pr9111949
Meng, X., Wang, S., Gao, W., Han, W., & Lucia, L. A. (2020). Thermal and kinetic behaviors during co-pyrolysis of microcrystalline cellulose and styrene–butadiene–styrene triblock copolymer. Processes, 9(8): 1335. https://doi.org/10.3390/pr9081335
Ning, C., Zhou, L., & Tan, G. (2015). Fourth-generation biomedical materials. Materials Today, 19(1): 2–3. https://doi.org/10.1016/j.mattod.2015.11.005
Ribeiro, M., Simões, M., Vitorino, C., & Mascarenhas-Melo, F. (2024). Hydrogels in cutaneous wound healing: Insights into characterization, properties, formulation and therapeutic potential. Gels, 10(3): 188. https://doi.org/10.3390/gels10030188
Sánchez-Cid, P., Jiménez-Rosado, M., Romero, A., & Pérez-Puyana, V. (2022). Novel trends in hydrogel development for biomedical applications: A review. Polymers, 14(15): 3023. https://doi.org/10.3390/polym14153023
Schnabl, P., & Koller, M. (2024). Green additives in chitosan-based bioplastic films: Long-term stability assessment and aging effects. ChemSusChem, 17(6), e202301426. https://doi.org/10.1002/cssc.202301426
Sen, S., Dong, C., Jons, C. K., Reineking, W., Alakesh, A., Song, Y. E., Prossnitz, A. N., & Appel, E. A. (2025). Evolving transport properties of dynamic hydrogels enable self-tuning of short- and long-term cargo delivery. ARXIV, 2025: 14915. https://doi.org/10.48550/arXiv.2503.14915
Thang, N. H., Chien, T. B., & Cuong, D. X. (2023). Polymer Based Hydrogels Applied in Drug Delivery: An Overview. Gels, 9(7): 523. https://doi.org/10.3390/gels9070523
Zhang, M., Yang, M., Woo, M. W., Li, Y., Han, W., & Dang, X. (2021). High-mechanical strength carboxymethyl chitosan-based hydrogel film for antibacterial wound dressing. Carbohydrate Polymers, 256: 117590. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2020.117590