Star-shaped poly(ε-caprolactones) with well-defined architecture as potential drug carriers

Abstract

The present study reports the potential application of star-shaped poly(ε-caprolactones) with different number of arms as new drug delivery matrix. Linear and star-shaped PCL ibuprofen loaded microspheres were prepared using oil-in-water (o/w) solvent evaporation technique and characterized with FTIR, DSC, XRD and SEM analysis. High yield, encapsulation efficiency and drug loadings were obtained for all microspheres. FTIR analysis revealed the existence of interactions between polymer matrix and drug, while the DSC analysis suggested that drug was encapsulated in an amorphous form. SEM analysis confirmed that regular, spherical in shape star-shaped microspheres, with diameter between 80 and 90 μm, were obtained, while quite larger microspheres, 110 μm, were prepared from linear PCL. The advantage of using star-shaped PCL microspheres instead of linear PCL was seen from drug release profiles which demonstrated higher amount of drug released from star-shaped polymer matrix as a consequence of their branched, flexible structure. Microspheres prepared from the polymers with the most branched structure showed the highest amount of the released drug after 24 h. Finally, cytotoxicity tests, performed using normal human fibroblasts (MRC5), indicated the absence of cytotoxicity at lower concentrations of microspheres proving the great potential of star-shaped PCL systems in comparison to linear ones.

У оквиру ове студије је приказана потенцијална примена разгранатих поли(ε-кап- ролактона) са различитим бројем грана као новог полимерног матрикса за уношење лекова у организам. Микросфере линеарног и разгранатих PCL са инкапсулираним ибу- профеном су припремљене применом технике отпаравања лако испарљивог растварача из емулзије “уље у води” (oil-in-water, o/w) и карактерисане помоћу FTIR, DSC, XRD и SEM анализе. За све микросфере су добијени висок принос, висока ефикасност инкaпсу- лације и висок садржај лека. FTIR анализом је потврђено постојање интеракција између полимерног матрикса и лека, док је DSC анализа указала да је лек инкапсулиран у аморфном облику. SEM анализа је потврдила да су добијене микросфере разгранатих PCL правилног, сферичног облика, са пречником између 80 до 90 μm, док су знатно веће микросфере, 110 μm, припремљене од линеарног PCL. Предност употребе микросфера разгранатих PCL уместо линеарног PCL се види из профила отпуштања лека, који су показали већу количину отпуштеног лека из микросфера разгранатог полимернe мат- рице као последица њихове разгранате, флексибилне структуре. Микросфере припре- мљене од полимера са најразгранитијом структуром су показале највећу количину отпуштеног лека након 24 h. Тестови цитотоксичности, изведени коришћењем ћелија нормалних, хуманих фибробласта (MRC5), показали су одсуство цитотоксичности при нижим концентрацијама микросфера доказујући велики потенцијал разгранатих PCL система у поређењу са линеарним.