刺激応答性眼球ゲンタマイシン-フェリングキトサンナノ粒子ヒドロゲル：製剤化の最適化、眼の安全性と抗菌性の評価

Stimulus Responsive Ocular Gentamycin-Ferrying Chitosan Nanoparticles Hydrogel: Formulation Optimization, Ocular Safety and Antibacterial Assessment.

• Nabil K Alruwaili
• Ameeduzzafar Zafar
• Syed Sarim Imam
• Khalid Saad Alharbi
• Nasser Hadal Alotaibi
• Sultan Alshehri
• Nabil A Alhakamy
• Abdulaziz I Alzarea
• Muhammad Afzal
• Mohammed Elmowafy

抄録

目的:

本研究では、ゲンタマイシン（GTM）を担持した刺激応答性キトサンナノ粒子を用いた細菌性結膜炎の治療法を検討した。

Purpose: The present study was designed to study the gentamycin (GTM)-loaded stimulus-responsive chitosan nanoparticles to treat bacterial conjunctivitis.

方法:

GTM負荷キトサンナノ粒子（GTM-CHNP）をイオノトロピックゲル化法により調製し、3因子および3レベルBox-Behnkenデザインによりさらに最適化した。独立変数としてキトサン(A)、トリポリリン酸ナトリウム(B)、撹拌速度(C)を選択した。これらの効果は、粒子径(PSをY1とした)、巻込み効率(EEをY2とした)、及び担持量(LCをY3とした)に現れることが確認された。

Methods: GTM-loaded chitosan nanoparticles (GTM-CHNPs) were prepared by ionotropic gelation method and further optimized by 3-factor and 3-level Box-Behnken design. Chitosan (A), sodium tripolyphosphate (B), and stirring speed (C) were selected as independent variables. Their effects were observed on particle size (PS as Y1), entrapment efficiency (EE as Y2), and loading capacity (LC as Y3).

結果:

最適化された製剤は、粒子径、エントラップメント効率、および負荷容量がそれぞれ135.2±3.24 nm、60.18±1.65%、34.19±1.17%であることを示した。最適化されたゲンタマイシン負荷キトサンナノ粒子(GTM-CHNPopt)をさらに刺激応答性ゾルゲルシステム(pH感受性カルボポール974Pを使用)に変換した。GTM-CHNPoptゾルゲル（NSG5）は、良好なゲル強度と持続的な放出（12hで58.99±1.28％）を示した。ヤギ角膜切除後の角膜の水和性と病理組織学的にも安全性が確認された。また、市販の点眼薬よりも高いZOIを示した（p<0.05）。

Results: The optimized formulation showed the particle size, entrapment efficiency, and loading capacity of 135.2±3.24 nm, 60.18±1.65%, and 34.19±1.17%, respectively. The optimized gentamycin-loaded chitosan nanoparticle (GTM-CHNPopt) was further converted to the stimulus-responsive sol-gel system (using pH-sensitive carbopol 974P). GTM-CHNPopt sol-gel (NSG5) exhibited good gelling strength and sustained release (58.99±1.28% in 12h). The corneal hydration and histopathology of excised goat cornea revealed safe to the cornea. It also exhibited significant (p<0.05) higher ZOI than the marketed eye drop.

結論:

これらの結果から、GTM-CHNPをベースとしたゾルゲルは角膜接触時間を延長し、患者のコンプライアンスを向上させる点眼剤として適していることが示唆された。

Conclusion: The finding suggests that GTM-CHNP-based sol-gel is suitable for ocular delivery to enhance the corneal contact time and improved patient compliance.

© 2020 Alruwaili et al.