Nashrieh Shimi va Mohandesi Shimi Iran

Nashrieh Shimi va Mohandesi Shimi Iran

Investigation of the Effect of Addition of Chitosan Nanoparticles and Diclofenac Sodium on Gelatin / Polyvinyl Alcohol Pain Relief Patch

Document Type : Research Article

Authors
Shiva Falati
Hossein Baniasadi
Amir Heidarinasab
Department of Petroleum and Chemical Engineering, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
Abstract
In the current study, fabrication and characterization of a biodegradable skin patch with controlled release of sodium diclofenac was reported. Gelatin and polyvinyl alcohol were considered the main part of the patch, and nanochitosan was selected as an agent for improving physical and mechanical properties and controlling the drug release.  Furthermore, diclofenac sodium was loaded into the polymer as a pain relief agent. The total weight percent of the polymer was selected as 5%. Different samples with weight ratios of gelatin to polyvinyl alcohol of 0.1, 0.25, 0.5, 1, 1.5, 3, and 4.5 were fabricated. The sample's appearance characteristics with a ratio of 3 were the best; therefore, this sample was considered for further characterization. Then different percentages of nanochitosan were added to the polymer substrate. The tensile strength test results showed that the highest strength is obtained in the presence of 1% by weight of nanochitosan. Afterward, different amounts of drugs were added to the gelatin/polyvinyl alcohol/nanochitosan sample. The samples' different properties were examined using the tensile test, drug release test, scanning electron microscopy, swelling test, degradation test, and thermal degradation test. The results showed that good interaction between the components and the uniform distribution of nanoparticles within the samples was achieved. Measurement of drug release rate in samples over 8 hours showed that the release rate was faster at the beginning of the test; furthermore, the drug's maximum loading was 95%. This study's findings can be a preliminary step to prove the potential of gelatin/polyvinyl alcohol/nanochitosan/diclofenac sodium compound as a pain relief skin patch.
Keywords
Soothing coating
Gelatin
Polyvinyl alcohol
Nanoachitosan
Diclofenac sodium
Drug release

Subjects

[1] Geerligs M., Oomens C., Ackermans P., Baaijens F., Peters G., Linear Shear Response of the Upper Skin Layers, Biorheology, 48: 229-245 (2011).
[2] Tavakoli Targhi F., Baniasadi H., Hemmati A., Design, Fabrication and Characterization of Electrospun wound Dressing Composed of Polyvinyl Alcohol/Aloe Vera, IQBQ, 4(2): 83-93 (2020).
[3] Saeedi M., Farmoudeh A., Rezaeiroshan A., A Review on Current Status and Future Potential of Transdermal Patches as a Promising Drug Delivery System, J Mazandaran Univ Med Sci, 29(173): 164-175 (2019).
[4] Baghersad S., HajirBahrami S., Mohammadi M.R., Mojtahedi M. R.M., Milan P.B., Development of Biodegradable Electrospun Gelatin/Aloe-Vera/Poly(ϵ'caprolactone) Hybrid Nanofibrous Scaffold for Application as Skin Substitutes, Mater. Sci. Eng. C, 93: 367-379 (2018).
[5] Ahmed R., Tariq M., Ali I., Asghar R., Noorunnisa Khanam P., Augustine R., Hasan A., Novel Electrospun Chitosan/Polyvinyl Alcohol/Zinc Oxide Nanofibrous Mats with Antibacterial and Antioxidant Properties for Diabetic Wound Healing, Int. J. Biol. Macromol, 120: 385-393 (2018).
[6] زادهوش، علی؛ حسینی، سید سعید؛ موسوی، سیده محدثه؛ اهمیت و اثر خواص رئولوژی محلول‌های پلیمری در فرایند جدایی فاز و شکل شناسی غشاهای پلیمری، مجله علوم و تکنولوژی پلیمر، (5)28: 351 تا 371، (1394).
[7] گونه فراهانی، سحر؛ نعیمی جمال، محمدرضا؛ نقیب، سید مرتضی؛ مروری بر روش‌های ساخت نانوکامپوزیت بر پایه‌ کیتوسان در دارورسانی، نشریه پژوهش و توسعه فناوری پلیمر ایران، (3)2: 67 تا 76، (1396).
[8] غیاث الدین، علی؛ شجاع الساداتی، سید عباس؛ واشقانی فراهانی، ابراهیم؛ اصلاح و بهینه سازی فرایند استخراج کیتین از پوست میگو، نشریه شیمی و مهندسی شیمی، (1)30: 1 تا 9، (1390).
[9] Sasikalaa L., Rathinamoorthyb R., Dhurai B. Optimization of Process Conditions for Chitosan-Manuka Honey Film as Wound Contact Layer for Wound Dressings, Wound Medicine, 23:11–21 (2018).
[10]دیده‌بان، خدیجه؛ مخزن موسوی، سیده زهرا؛ نانوژل‌هـای پلیمری: روش‌های سـنتز و کاربردهای دارورسـانی، نشریه پژوهش و توسعه فناوری پلیمر ایران، (4)2: 1تا 14، (1396).
[11] قنواتی، سرور؛ ایزدی وصفی، حسین؛ اثرنانوذره­ های گرافن اکسید بر خواص فیزیکی و مکانیکی فیلم‌های بر پایه کیتوسان و ژلاتین و پلی‌وینیل‌الکل، مجله علوم و تکنولوژی پلیمر، (1)33: 75 تا 87، (1399).
[12] Fan L., Yang H., Yang J., Peng M., Hu J. Preparation and Characterization of Chitosan/Gelatin/PVA Hydrogel Forwound Dressings, Carbohydrate Polymers, 146: 427–434 (2016).
[13] تقی‌زاده، سید مجتبی؛ صادقی، محسن؛ گنجی، فریبا؛ مرور کوتاه بر کیتوسان و میکروذره­های آن به­ عنوان حامل در سامانه‌‌های دارورسانی، فصلنامه علمی ترویجی بسپارش، (4)6: 4 تا 19، (1395).
[14] Sadeghi M., Ganji F., Taghizadeh M. Preparation and Optimization of Labeled Chitosan Nanoparticles and Evaluation of Their Release from Transdermal Drug Delivery System, Iran. J. Polym. Sci. Technol, 28(4): 333-344 (2015).
[15] قرایلو، داود؛ مرادده، ساسان؛ تعیین توزیع اندازه ذره­ ها در ابعاد نانو با استفاده از دستگاه تفرق نور پویا، مجله دانش آزمایشگاهی ایران، (4)2: 14 تا20، (1393).
[16] Salehi M.A., AkbariDogolsar M., JahaniKadocaraee M., Assessing the Loading and Release of Metronidazole from Bacterial Cellulose Film as a Pharmaceutical Dressing, Feyz. J, 21(3): 240-6 (2017).
[17] نادری سهی، علیرضا؛ نادری منش، حسین؛ سلیمانی، مسعود؛ مقایسه‌ی کارکرد میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) در بررسی توپوگرافی نانوالیاف مورد استفاده به عنوان بستر کشش سلول، نشریه زیست فناوری دانشگاه تربیت مدرس، (2)7: 43 تا 59، (1395).
[18] Baniasadi M., Baniasadi H., Azimi R., KhosraviDehaghi N., Fabrication and Characterization of a Wound Dressing Composed of Polyvinyl Alcohol/ Nanochitosan/Artemisia Ciniformis Extract: An RSM Study, Polym Eng Sci, 60: 1459-1473 (2020).
[19] مفضل جهرمی، میرزا علی؛ رجایی، هاجر؛ موسوی، سید شرف الدین؛ پیرستانی، مجید؛ فصیحی رامندی، مهدی؛ احمدی، کاظم؛ شریف‌زاده پیوستی، وحید؛ محمدحسن، زهیر؛ کمالی، مهدی؛ میرنژاد، رضا؛ ارزیابی اثر ضد باکتریایی نانو ذره­های کایتوزان بارگذاری شده با کورکومین، مجله دانشگاه علوم پزشکی فسا، (1)5: 134 تا 141، (1394).
[20] Rajeshwari K., Latha S., Gomathi T., Sangeetha K., Sudha P.N. Preparation and Characterisation Study of Nanochitosan (NCS) and Polyvinyl Alcohol (PVA) Binary Blends with Glutaraldehyde as a Crosslinking Agent, Scholars Research Library, 8(19): 485-495 (2016).