Polymeric conjugates of cefotaxime and its release kinetics

封面

如何引用文章

全文:

详细

The present study examines reaction products in the solution of antibiotic cefotaxime with succinic anhydride, maleic anhydride copolymer, and dialdehyde wheat starch. The reaction of cefotaxime with succinic anhydride is shown to produce succinamide; to maleic anhydride copolymer, cefotaxime is likely to bind via noncovalent intermolecular interactions. An azomethine derivative of oxidized polysaccharide with cefotaxime was found to form; the molar ratio of initial glucosidic units in starch, unreacted dialdehyde units, and those bonded to cefotaxime through the azomethine linkage is 0.204:0.606:0.19. Drug release from the obtained matrix form was studied in different biorelevant media (saline, phosphate buffer, and Tris-HCl buffer). The amount of cefotaxime released in ten hours was found to approach 100%. Its release proceeds in two phases. In the first phase (1–2 h), 35 (pH 7.14) to 70% (pH 7.4–8.0) of the drug substance is released into the solution, followed by a significant decrease in the release rate. The processing of kinetic data using the first-order and Higuchi equations revealed consistency with both models. The obtained rate constants increase in proportion to the solution pH. It is assumed that first, the azomethine bond hydrolysis occurs with the release of cefotaxime molecules from the polymer matrix; then, the macromolecules of oxidized starch residing on the surface are dissolved; due to an increase in the viscosity of the solution layer surrounding the conjugate particle, the hydrolysis rate decreases. In general, cefotaxime release from the conjugate proceeds as a pseudo-first-order reaction accompanied by diffusion processes.

作者简介

T. Tyurina

L.M. Litvinenko Institute of Physical Organic and Coal Chemistry

编辑信件的主要联系方式.
Email: t_tiurina@mail.ru

T. Kryuk

L.M. Litvinenko Institute of Physical Organic and Coal Chemistry

Email: ktvl2010@mail.ru

N. Shevchuk

L.M. Litvinenko Institute of Physical Organic and Coal Chemistry

Email: minarina@mail.ru

参考

  1. Bajwa N., Mahal S., Singh P.A., Jyoti K., Dewangan P., Madan J., et al. Drug – polymer conjugates: challenges, opportunities, and future prospects in clinical trials // Polymer-drug conjugates: linker chemistry, protocols and applications / eds J. Madan, A. Baldi, M. Chaudhary, N. Chopra. Cham: Springer, 2023. P. 389–469. doi: 10.1016/B978-0-323-91663-9.00011-4.
  2. Wable R.S., Jamble V.K., More A.V. Antibiotics resistance: global threat to public health // International Journal of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences. 2024. Vol. 2, no. 2. Р. 1–9. doi: 10.5281/zenodo.10602984.
  3. Kamaruzzaman N.F, Tan L.P., Hamdan R.H., Choong S.S., Wong W.K., Gibson A.J., et al. Antimicrobial polymers: the potential replacement of existing antibiotics? // International Journal of Molecular Sciences. 2019. Vol. 20, no. 11. P. 2747. doi: 10.3390/ijms20112747.
  4. Vilar G., Tulla-Puche J., Albericio F. Polymers and drug delivery systems // Current Drug Delivery. 2012. Vol. 9, no. 4. P. 367–394. doi: 10.2174/156720112801323053.
  5. Sung Y.K., Kim S.W. Recent advances in polymeric drug delivery systems // Biomaterials Research. 2020. Vol. 24. P. 12. doi: 10.1186/s40824-020-00190-7.
  6. Tudu M., Samanta A. Natural polysaccharides: chemical properties and application in pharmaceutical formulations // European Polymer Journal. 2023. Vol. 184. P. 111801. doi: 10.1016/j.eurpolymj.2022.111801.
  7. Nagaraja A., Jalageri M.D, Puttaiahgowda Y.M., Reddy K.R., Raghu A.V. A review on various maleic anhydride antimicrobial polymers // Journal of Microbiological Methods. 2019. Vol. 163. P. 105650. doi: 10.1016/j.mimet.2019.105650.
  8. Wal K., Stawiński W., Dmochowska A., Rutkowski P. Advanced antimicrobial materials and applications: maleic anhydride antimicrobial polymers // Advanced antimicrobial materials and applications / eds Inamuddin, M.I. Ahamed, R. Prasad. Singapore: Springer, 2020. P. 171–192. doi: 10.1007/978-981-15-7098-8_7.
  9. Münster L., Fojtů M., Capáková Z., Muchová M., Musilová L., Vaculovič T., et al. Oxidized polysaccharides for anticancer-drug delivery: what is the role of structure? // Carbohydrate Polymers. 2021. Vol. 257. P. 117562. doi: 10.1016/j.carbpol.2020.117562.
  10. Falsafi S.R., Topuz F., Rostamabadi H. Dialdehyde carbohydrates – advanced functional materials for biomedical applications // Carbohydrate Polymers. 2023. Vol. 321. P. 121276. doi: 10.1016/j.carbpol.2023.121276.
  11. Yong H., Liu J. Recent advances on the preparation conditions, structural characteristics, physicochemical properties, functional properties and potential applications of dialdehyde starch: a review // International Journal of Biological Macromolecules. 2024. Vol. 259. Part 1. P. 129261. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2024.129261.
  12. Tyurina T.G., Kryuk T.V. Modification of maleic anhydride copolymers with aliphatic alkylamines and sulfanilamide // Russian Journal of Applied Chemistry. 2019. Vol. 92, no. 3. P. 351–359. doi: 10.1134/S1070427219030054. EDN: VQTDTA.
  13. Moghadam P.N., Azaryan E., Zeynizade B. Investigation of poly(styrene-alt-maleic anhydride) copolymer for controlled drug delivery of ceftriaxone antibiotic // Journal of Macromolecular Science, Part A: Pure and Applied Chemistry. 2010. Vol. 47, no. 8. Р. 839–848. doi: 10.1080/10601325.2010.492265.
  14. Крюк Т.В., Тюрина Т.Г., Кудрявцева T.A. Конъюгат натрия цефотаксима с картофельным крахмалом как потенциальная система доставки антибактериального средства // Химико-фармацевтический журнал. 2021. Т. 55. N 8. С. 50–54. doi: 10.30906/0023-1134-2021-55-8-50-54. EDN: PSOTWZ.
  15. Bayer I.S. Controlled drug release from nanoengineered polysaccharides // Pharmaceutics. 2023. Vol. 15, no. 5. Р. 1364. doi: 10.3390/pharmaceutics15051364.
  16. Karakus G., Ece A., Yaglioglu A.S., Zengin H.B., Karahan M. Synthesis, structural characterization, and antiproliferative/cytotoxic effects of a novel modified poly(maleic anhydride-co-vinyl acetate)/doxorubicin conjugate // Polymer Bulletin. 2017. Vol. 74. P. 2159–2184. doi: 10.1007/s00289-016-1821-1.
  17. Chauhan K., Kaur J., Kumari A., Kumari A., Chauhan G.S. Efficient method of starch functionalization to bis-quaternary structure unit // International Journal of Biological Macromolecules. 2015. Vol. 80. P. 498–505. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2015.07.011.
  18. Tessanan W., Phinyocheep P., Amornsakchai T. Development of biodegradable thermosetting plastic using dialdehyde pineapple stem starch // Polymers. 2023. Vol. 15, no. 18. P. 3832. doi: 10.3390/polym15183832.
  19. Kalosakas G. Interplay between diffusion and bond cleavage reaction for determining release in polymer – drug conjugates // Materials. 2023. Vol. 16, no. 13. Р. 4595. doi: 10.3390/ma16134595.
  20. Siepmann J., Peppas N.A. Modeling of drug release from delivery systems based on hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) // Advanced Drug Delivery Reviews. 2001. Vol. 48, no. 2-3. P. 139–157. doi: 10.1016/s0169-409x(01)00112-0.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML


Creative Commons License
此作品已接受知识共享署名 4.0国际许可协议的许可

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».