Preparation of micro-nanocapsules based on bioplastics from industrial waste

Abstract

Aquest projecte es centra en el principi de l'economia circular d'obtenir productes a partir de residus, en aquest cas, utilitzant microorganismes capaços de produir polímers amb propietats similars als tradicionals. El polímer seleccionat per a aquest projecte és el Poli(3-Hidroxibutirat-co-3-Hidroxivalerat), obtingut a partir de substrats de baix valor i recursos renovables. L'objectiu del projecte és sintetitzar un pegat transdèrmic utilitzant l’electrospinning. Aquest mètode genera nano i microfibres a partir d'una dissolució amb polímer per crear una matriu, on s’hi afegeixen dos fàrmacs, l’escopolamina i la clonidina. El pegat té com a objectiu ser utilitzat com un sistema d’alliberació de fàrmacs pel tractament de la hipertensió i el mareig. Es buscaran les condicions òptimes d'operació de l’electrospinning per aquest cas. Un cop obtingut el pegat, s'avaluarà el seu correcte funcionament, demostrant la distribució uniforme del fàrmac i estudiant la seva alliberació tant en un medi salí com en pell de porc. Els resultats obtinguts són satisfactoris. S'han pogut optimitzar les condicions d'operació de l'electrospinning utilitzant 5 mL/hi 15kV per a les matrius sense fàrmacs i 2.5ml/h a15 kV i 17kV per a l'escopolamina i la clonidina. Els diàmetres de les fibres obtingudes estan tots inclosos al rang dels micròmetres, obtenint diferents morfologies depenent de la composició de la matriu. Es va poder estimar la ràtio real de mfàrmac/mmòstra per a la Clonidina i l'Escopolamina, obtenint valors iguals a 16.12 ±1.69 (%-W/W) i 6.24 ± 0.83 (%-W/W) confirmant la seva distribució uniforme a la matriu. Dels estudis d'alliberament s'ha obtingut un alliberament de la clonidina de 6.77±0.16(%-W/W) a PBS i 6.24±0.83 (%-W/W) a la pell de porc. Per a l'Escopolamina de 10.79±0.94(%-W/W) a PBS i 7.60±01.30 (%-W/W) a la pell de porc.

Este proyecto se centra en el principio de la economía circular de obtener productos a partir de residuos, en este caso utilizando microorganismos capaces de producir polímeros con propiedades similares a los tradicionales. El polímero seleccionado para este proyecto es el Poli(3-Hidroxibutirato-co-3-Hidroxivalerato), obtenido a partir de sustratos de bajo valor y recursos renovables. El objetivo del proyecto es sintetizar un parche transdérmico utilizando electrospinning, un método que genera nano y microfibras de una solución con polímero para crear una matriz, cargando dos fármacos por separado, escopolamina y clonidina. El parche tiene como objetivo ser utilizado como un sistema de liberación de fármacos para el tratamiento de la hipertensión y el mareo. Se buscarán las condiciones óptimas de operación del electrospinning para este caso. Una vez obtenido el parche, se evaluará su correcto funcionamiento, demostrando la distribución uniforme del fármaco y estudiando su liberación tanto en un medio salino como en piel de cerdo. Los resultados que se han obtenido mayoritariamente son satisfactorios. Se ha podido optimizar las condiciones de operación del electrospinning utilizando 5 mL/h y 15kV para las matrices sin fármacos 2.5ml/h a 15 kV y 17kV para la Escopolamina y la clonidina. Los diámetros de las fibras obtenidas están todas incluidas en el rango de los micrómetros, obteniendo diferentes morfologías dependiendo de la composición de la matriz. Se pudo estimar el ratio real de mfármaco/mmuestra para la Clonidina y la Escopolamina, obteniendo valores iguales a 16.12 ±1.69 (%-W/W) y 6.24 ± 0.83 (%-W/W) confirmando su distribución uniforme en la matriz. De los estudios de liberación se ha obtenido una liberación de la clonidina de 6.77±0.16(%-W/W) en PBS y 6.24±0.83 (%-W/W) en la piel de cerdo. Para la Escopolamina de 10.79±0.94(%-W/W) en PBS y 7.60±01.30 (%-W/W) en la piel de cerdo.

This project focuses on the Circular Economy principle of obtaining products from waste, specifically utilizing microorganisms capable of producing polymers with properties similar to traditional ones. The selected polymer for this project is Poly 3-Hydroxybutyrate-co-3-Hydroxyvalerate, derived from low-value substrates and renewable resources. The objective of the project is to synthesize a transdermal patch using electrospinning, a method that draws nano and microfibres from a polymer solution to create a scaffold, loading two drugs, scopolamine and clonidine. The proposed patch aims to serve as a drug release system for the treatment of hypertension and dizziness. The optimal operating conditions for electrospinning in this case will be sought. Once the patch is obtained, its proper functioning will be evaluated, demonstrating the uniform distribution of the drug and studying its release in both a saline medium and pig skin. The obtained results are satisfactory. The operating conditions of electrospinning were successfully optimized using 5 mL/h and 15 kV for the drug-free matrices, 2.5 mL/h at 15 kV for Scopolamine, and 17 kV for Clonidine. The diameters of the obtained fibres are all within the range of micrometres, with different morphologies depending on the matrix composition. The real drug-to-sample ratio was estimated for Clonidine and Scopolamine, resulting in values of 16.12 ± 1.69 (% w/w) and 6.24 ± 0.83 (% w/w) respectively, confirming their uniform distribution in the matrix. In the release studies, Clonidine exhibited a release of 6.77 ± 0.16 (% w/w) in PBS and 6.24 ± 0.83 (% w/w) in pig skin, while Scopolamine showed a release of 10.79 ± 0.94 (% w/w) in PBS and 7.60 ± 1.30 (% w/w) in pig skin. To conclude, it has been confirmed that the release rate obtained for the Scopolamine-loaded patch is equal to the commercially available patch, amounting to 0.979 mg.