pH-sensitive polyvinylpyrrolidone-acrylic acid hydrogels: Impact of material parameters on swelling and drug release

In this study, we fabricated pH-sensitive polyvinylpyrrolidone/acrylic acid (PVP/AA) hydrogels by a free-radical polymerisation method with variation in the content of monomer, polymer and cross-linking agent. Swelling was performed in USP phosphate buffer solutions of pH 1.2, 5.5, 6.5 and 7.5 with constant ionic strength. Network structure was evaluated by different parameters and FTIR confirmed the formation of cross-linked hydrogels. X-ray crystallography showed molecular dispersion of tramadol HCl. A drug release study was carried out in phosphate buffer solutions of pH 1.2, 5.5 and 7.5 for selected samples. It was observed that swelling and drug release from hydrogels can be modified by changing composition and degree of cross-linking of the hydrogels under investigation. Swelling coefficient was high at higher pH values except for the one containing high PVP content. Drug release increased by increasing the pH of the medium and AA contents in hydrogels while increasing the concentration of cross-linking agent had the opposite effect. Analysis of the drug release mechanism revealed non-Fickian transport of tramadol from the hydrogels.

Nesse estudo, preparamos hidrogéis de polivinilpirrolidona/ácido acrílico(PVP/AA), sensíveis ao pH, por meio de método de polimerização de radical livre, com variações no conteúdo de monômero, de polímero e de agente de ligação cruzada. O inchamento foi realizado em soluções tampão fosfato USP pH 1,2, 5,5, 6,5 e 7,5, com força iônica constante. A estrutura reticular foi avaliada por diferentes parâmetros e o FTIR confirmou a formação de hidrogéis de ligação cruzada. A cristalografia de raios X mostrou dispersão molecular do cloridrato de tramadol. Realizou-se estudo de liberação do fármaco em soluções tampão fosfato pH 1,2, 5,5 e 7,5 para amostras selecionadas. Observou-se que o inchamento e a liberação do fármaco dos hidrogéis podem ser modificados mudando-se a composição e o grau de ligação cruzada dos hidrogéis em estudo. O coeficiente de inchamento foi alto em pH mais altos, exceto para um deles com alto conteúdo de PVP. A liberação do fármaco aumentou com o aumento do pH do meio e do conteúdo em AA nos hidrogéis, enquanto que o aumento na concentração do agente de ligação cruzada apresentou efeito oposto. A análise do mecanismo de liberação do fármaco revelou transporte não Fickiano do tramadol dos hidrogéis.

Cultura de condrócitos em arcabouço tridimensional: hidrogel de alginato / Chondrocyte cultures in tridimensional scaffold: alginate hydrogel

OBJETIVOS: O presente estudo teve como objetivo cultivar condrócitos retirados da articulação do joelho de coelhos encapsulados em hidrogel de alginato (HA) e caracterizar a produção de matriz extracelular (ECM). MÉTODOS: A cartilagem articular foi removida do joelho de coelhos, com três a seis meses, fragmentada em pedaços de 1mm e submetida à digestão enzimática. Uma concentração de 1x106 céls/mL foram ressuspensas em uma solução de alginato de sódio a 1,5 por cento (w/v), em seguida fez-se o processo de gelatinização em CaCl2 (102 mM), permitindo a formação do HA e cultivo em meio DMEM-F12 durante quatro semanas. A distribuição das células e a ECM foram acessadas através das secções histológicas coradas com e azul de toluidina hematoxilina e eosina (HE). RESULTADOS: Houve um aumento no número e na viabilidade dos condrócitos durante as quatro semanas de cultura. Através das análises histológicas dos HAs corados com azul de toluidina e HE foi possível observar a distribuição definida dos condrócitos no hidrogel, assemelhando-se a grupos isógenos e formação de matriz territorial. CONCLUSÃO: Este estudo demonstrou a eficiência do HA como arcabouço para ser usado na cultura de condrócitos, constituindo uma alternativa no reparo de lesões na cartilagem articular.

OBJECTIVES: The aim of this study was to culture chondrocytes from knee joint cartilage of rabbits encapsulated in alginate hydrogel (HA) and to characterize the production of extracelular matrix (ECM). METHODS: Joint cartilage was obtained from rabbits' knees, three to six months old, fragmented into 1-mm pieces and submitted to enzymatic digestion. A concentration of 1x106 cells/mL were re-suspended into a 1.5 percent (w/v) sodium alginate solution, followed by gel formation process with CaCl2 (102 mM), allowing HA to build for culturing it into a DMEM-F12 medium for four weeks. The distribution of cells and ECM were assessed from histological slices stained toluidine blue and hematoxyline-eosin (HE). RESULTS: There was an increase of the number and viability of the chondrocytes during the four weeks of culture. By assessing the histological sections stained with toluidine blue and HE, we could note the definitive distribution of chondrocytes in the hydrogel, similarly to isogenous groups and territorial matrix formation. CONCLUSION: In this study, the alginate was shown to be an effective scaffold for use in chondrocytes culture, constituting an alternative for repairing joint cartilage defects.