Development and characterization of polyacrylic acid nanofibers

Abstract

A produção de nanomateriais, e mais especificamente de nanofibras, tem ganho um destaque significativo na indústria farmacêutica. A sua versatilidade e facilidade de produção são algumas das vantagens que tornam esse tipo de produto farmacêutico tão interessante. O ácido poli(acrílico) (PAA) pode ter diferentes aplicações e, neste estudo, desenvolvemos e caracterizamos nanofibras de PAA produzidas por electrospinning. A formulação das nanofibras em questão sofreu modificações com a introdução de Tween 80 e metronidazol (MTZ), um antibiótico utilizado no tratamento de infecções vaginais. As nanofibras foram caracterizadas por microscopia eletrónica de varrimento para análise da morfologia e do diâmetro, espectroscopia de infravermelho por transformada de fourier (FTIR) para avaliar a estrutura química, análises térmicas por calorimetria exploratória diferencial e termogravimetria, além de estudos de libertação do fármaco utilizando cromatografia líquida de ultra eficiência. Embora a análise morfológica tenha mostrado nanofibras uniformes e estáveis, tanto nas nanofibras que tem MTZ como nas que não tem, quando o MTZ é adicionado às soluções, os diâmetros são mais heterogêneos e as nanofibras são mais grossas. Com o FITR tivemos a confirmação que o MTZ foi bem incorporado nas nanofibras. As análises térmicas mostraram a estabilidade das nanofibras até uma certa temperatura. Quanto aos estudos de libertação, estes indicaram uma eficiência de encapsulação relativamente baixa, 34.23%, o que significa que 65.77% do MTZ é perdido durante o processo de crosslinking. De modo geral, os resultados deste estudo mostram o potencial que as nanofibras de PAA têm para sistemas de libertação de medicamentos eficazes, nomeadamente para tratar infeções vaginais.

The production of nanomaterials and more specific nanofibers has gained significant attention in the pharmaceutical industry. Their versatility and easy way of production are some of the advantages that make this type of pharmaceuticals so interesting. Polyacrylic acid (PAA) can have different applications, in this study we developed and characterized nanofibers of polyacrylic acid produced by electrospinning. The formulation of the nanofibers in question suffered changes with the introduction of Tween 80 and metronidazole (MTZ), an antibiotic used in vaginal infections. The nanofibers were characterized by scanning electron microscope for morphology and diameter, Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) for chemical structure composition, thermal analysis with different scanning calorimetry and thermogravimetric, and the drug releases studies using ultra performance liquid chromatography. Although the morphological analysis revealed uniform and stable nanofibers on both nanofibers with MTZ and without MTZ, when MTZ is added to the solutions the diameters are more heterogeneous and the nanofibers are thicker. Using FTIR, we had the confirmation that MTZ was well incorporated in the nanofibers. Thermal analysis showed the stability of the nanofibers up to a certain temperature. The DSC results showed that the nanofibers were stable up to a certain temperature and the TGA revealed gradual mass loss, attributed to the evaporation of moisture. Both results indicated suitability for pharmaceutical applications. The release studies indicated a relatively small encapsulation efficiency, 34.23% which means that 65.77% of MTZ was lost during crosslinking. Overall, the findings of this study show the potential of PAA nanofibers for effective drug delivery systems, particularly for treating vaginal infections.