Sau 48 giờ khảo sát giải phóng hoạt chất từ 2 nền hydrogel CS-F127 và Alg-F127 ( Hình 3.21). Ta thấy ở các hoạt chất tự do sau 12 giờ thử nghiệm đã giải phóng hết hơn 90% -100%. Trong khi đó các hoạt chất được mang trong vật liệu hydrogel cùng thời gian khảo sát giải phóng ít hơn nhiều từ 18,1-75,2%. Hầu hết trong các hoạt chất hệ CS-F127 thể hiện khả năng giữ hoạt chất lâu hơn so với Alg-F127 do đặc tính cấu trúc dương điện của chitosan tương tác với các hoạt chất có phần âm điện, Do khả năng nhả chậm hoạt chất dẫn đến luợng hoạt chất phải mang vô hệ nhiều hơn so với Alg- F127, thời gian phóng thích lâu hơn. Khả năng giữ hai hoạt chất chống oxi hóa của hệ CS-F127 chặt hơn rất nhiều so với Alg-F127. Một phần được giải thích do hệ gel của CS- F127 có sự tương tác kép giữa tương tác kỵ nước do F127 và tương tác tĩnh điện do CS mang điện tích dương, trong khi đó Alg- F127 chỉ có tương tác kỵ nước, bên cạnh đó còn có lực đẩy của Alg-F127 tích điện âm lên các hoạt chất chống oxi hóa. Kết quả thử nghiệm thu được với hoạt chất QU hệ Alg-F127 sau 24h đã giải phóng ra 95,13% và 54,98% với RE. Các kết quả mang 2 hoạt chất có sự tương tác kép giữa các hoạt chất và vật liệu mang nên thời gian giải phóng thay đổi so với khi mang hoạt chất đơn vào hệ hydrogel. Sự thay đổi này hoàn toàn là hợp lý. Do mẫu Alg-F127
mang càng nhiều tác nhân âm điện, khả năng đẩy của nó mạnh hơn khả năng giữ bằng tương tác kỵ nước.
(a) RE CS-F127-QU+RE Alg-F127-QU+RE (b) QU CS-F127-QU+RE Alg-F127-QU+RE
Dữ liệu cho thấy quá trình giải phóng gồm 2 giai đoạn, giai đoạn đầu là sự thoát ra ồ ạt của các hoạt chất khỏi hệ hydrogel, đây có thể do ảnh hưởng bởi quá trình hút nước do hydrogel trương lên, các tương tác tĩnh điện đẩy và một phần thuốc nằm trên mạng sườn của mạch chính, thời gian này thường kéo dài từ 9-12 giờ đầu của thí nghiệm. Giai đoạn sau là quá trình giữ hoạt chất và giải phóng đều. Lúc này hoạt chất được giải phóng khỏi hệ là những hoạt chất nằm trong cấu trúc hệ hydrohel, đối với các hoạt chất kỵ nước, chúng tập trung tại các khu vực kỵ nước của F127. So với các hệ hydrogel mang một hoạt chất thử nghiệm, kết quả bên giải phóng đa thuốc có phần nhanh hơn. Các số liệu giải phóng đã được chạy mô hình động học nhằm xác định cơ chế giải phóng hoạt chất (bảng 3.5)
100 100 80 80 60 60 40 40 20 20 0 0 6 12 18 24 30 36 42 48 0 0 6 12 18 24 30 36 42 48
Hình 3.21. Kết quả giải phóng RE (a) QU (b) từ hai hệ hydrogel CS- F127 và Alg-F127 mang 2 loại hoạt chất.
Kết quả dữ liệu giải phóng thuốc được biểu diễn dưới dạng hồi quy giữa các mô hình giải phóng thuốc từ thực nghiệm (QU/RE, CS-F127- QU/RE, Alg- F127-QU/RE) và một số mô hình động học (Zero-order, First- order, Higuchi, Hixson-Crowell, Power law và Ritger-Peppas)
Bảng 3.5. Dữ liệu giải phóng đa thuốc của các mẫu CS-F127-QU+RE, Alg-F127-QU+RE Q U p h ón g th íc h ( % ) R E p hó n g th íc h ( % )
Động học
CS-F127 mang 2 hoạt chất giải
phóng QU Alg-F127 mang 2 hoạt chất giảiphóng QU
Phương trình phù hợp R² Phương trình phù hợp R²
Mô hình Zero-order Mt /M∞ = 1,645t 0,85 Mt /M∞ = 0,639t 0,949
Mô hình First-order M t / M ∞ = 1 - e-0,023,t 0,669 M t / M ∞ = 1 - e-0,022,t 0,643
Mô hình Higuchi Mt /M∞ = 1,645t½ 0,851 Mt /M∞ = 0,639t½ 0,95
Mô hình Hixson-Crowell (Mt /M∞)1/3 = 1-0,18t/(M∞)1/3 0,527 (Mt /M∞)1/3 = 1-0,079t/(M∞)1/3 0,673
Mô hình Power law Mt /M∞ = 4,51t0,31 0,994 Mt /M∞ = 0,857t0,7 0,971
Mô hình Ritger-Peppas Mt/M∞ = 3,06t0,45 + 0,1t0,9 0,97 Mt/M∞ = 0,72t0,45 + 0,28t0,9 0,97
Động học
CS-F127 mang 2 hoạt chất giải phóng RE
Alg-F127 mang 2 hoạt chất giải phóng RE Phương trình phù hợp R² Phương trình phù hợp R² Mô hình Zero-order Mt /M∞ = 0,578t 0,913 Mt /M∞ = 0,498t 0,951 Mô hình First-order M t / M ∞ = 1 - e-0,19t 0,721 M t / M ∞ = 1 - e-0,08t 0,89 Mô hình Higuchi Mt /M∞ = 0,58t½ 0,91 Mt /M∞ =0,5t½ 0,95 Mô hình Hixson-Crowell (Mt /M∞)1/3 = 1-0,068t/ (M∞)1/3 0,683 (Mt /M∞)1/3 = 1-0,067t/(M∞)1/3 0,77
Mô hình Power law Mt /M∞ = 1,817t0,48 0,986 Mt /M∞ = 1,098t0,58 0,989
Mô hình Ritger-Peppas Mt/M∞ = 1,94t0,45 + 0,01t0,9 0,99 Mt/M∞ = 1,14t0,45 + 0,12t0,9 0,99
Hoạt chất QU: Mô hình Power law phù hợp với mẫu CS-F127 mang 2 hoạt chất giải phóng QU (R² = 0,994) và Alg-F127 mang 2 hoạt chất giải phóng QU (R² = 0,971). Mẫu Alg-F127 mang 2 hoạt chất giải phóng QU cho thấy n=0,7. Cơ chế giải phóng là vận chuyển không phải là Fickian mà là vận chuyển bất thường, và cơ chế giải phóng thuốc bị chi phối bởi sự khuếch tán và độ trương. Tỷ lệ khuếch tán và trương là tương đương. Sự sắp xếp lại các chuỗi polymer xảy ra chậm và quá trình khuếch tán đồng thời gây ra các hiệu ứng bất thường phụ thuộc thời gian. Mẫu CS-F127 mang 2 hoạt chất giải phóng QU có n=0,31, giá trị này nhỏ hơn 0,45 nên cơ chế giải phóng QU từ hệ CS-F127 liên quan Fickian.
Hoạt chất RE: Mô hình Power law phù hợp với mẫu CS-F127 mang 2 hoạt chất giải phóng RE (R² = 0,986) và Alg-F127 mang 2 hoạt chất giải phóng RE (R² = 0,989). Mẫu Alg-F127 mang 2 hoạt chất giải phóng RE cho thấy n=0,58 liên quan đến hành vi giải phóng RE không thuộc Fickian. Cơ chế giải phóng RE có sự lồng ghép, chi phối của cả hai hiện tượng là sự khuếch tán và sự trương nở của hydrogel. Mẫu CS-F127 mang 2 hoạt chất giải phóng RE có n=0,48 liên quan Fickian.