Optimization of a chitosan ointment

J Pharm Pharmacogn Res 7(4): 297-309, 2019.

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Optimization, physical-chemical evaluation and healing activity of chitosan ointment

[Optimización, evaluación físico-química y actividad cicatrizante del ungüento de quitosana]

Dania Pérez1, Nilia de la Paz2, Mirna Fernández1*, Niurys Mantilla2, Mariela Peña1, Addis Menéndez2

 

1Instituto de Farmacia y Alimentos (IFAL). Universidad de La Habana. Calle 23 No. 21425 e/ 214 y 222. La Habana. Cuba.
2Centro de Investigación y Desarrollo de Medicamentos (CIDEM). Ave. 26 # 1605 e/ Puentes Grandes y Boyeros. La Habana, Cuba.

*E-mail: mirnafc@ifal.uh.cu

Abstract

Context: Chitosan has received attention as a functional, sustainably renewable, nontoxic and biodegradable biopolymer for pharmaceutical applications such as healing agent.

Aims: To design a semisolid pharmaceutical form (ointment), employing 1% chitosan as an active pharmaceutical ingredient.

Methods: The formulation was carried out through D-optimal mixing design, with a linear model. Variation components evaluated were the concentration of sodium hydroxide, water and anhydrous lanolin. Variables included those of response pH and extensibility. Three batches were produced, and the physical and chemical stability of the ointment was assessed through stress and shelf-life tests for 24 months. Physical-chemical parameters studied included organoleptic characteristics, chitosan content, rheological behavior, apparent viscosity, pH and extensibility. Wound healing activity was also tested for burns damage model in rats.

Results: The mixture design showed that the best formulation was the one containing 0.12% sodium hydroxide, 20.0% anhydrous lanolin and 40.0% water, with the mechanical-structural behavior characteristics of a semisolid product. This product had healing effects and showed adequate physical chemical stability during the time under study.

Conclusions: The results of this study suggest that 1% chitosan ointment design favors scarring in the second-degree burn damage model in rats skin applied for 14 days at the rate of daily administration.

Keywords: chitosan; D-optimal mixing design; healing effect; ointment.

Resumen

Contexto: La quitosana ha recibido gran atención al ser un biopolímero funcional, biodegradable, renovable y no tóxico con múltiples aplicaciones farmacéuticas, entre ellas como agente cicatrizante.

Objetivos: Diseñar una forma farmacéutica semisólida (ungüento), empleando quitosana al 1% como ingrediente farmacéutico activo.

Métodos: El diseño de formulación se llevó a cabo a través de un diseño de mezcla D-optimal, modelo lineal, evaluándose como componentes de variación la concentración de hidróxido de sodio, agua y lanolina anhidra y como variables respuesta el pH y la extensibilidad. Se elaboraron tres lotes y se evaluó la estabilidad la estabilidad física y química de los mismos durante 24 meses. Como parámetros fisicoquímicos se estudiaron las características organolépticas, concentración de quitosana, comportamiento reológico, viscosidad aparente, pH y extensibilidad. La actividad cicatrizante se evaluó mediante el modelo de daño por quemaduras en ratas.

Resultados: El diseño de mezclas arrojó que la mejor formulación resultó ser la que contenía 0,12% de hidróxido de sodio, 20,0% de lanolina anhidra y 40,0% de agua, coincidiendo con la formulación 6 del diseño, con un comportamiento mecánico-estructural característico de un producto semisólido, mostrando efecto cicatrizante y una adecuada estabilidad durante el tiempo de estudio.

Conclusiones: Los resultados de este estudio sugieren que el ungüento de quitosana al 1% diseñado favorece la cicatrización en quemaduras de segundo grado, al ser administrado en ratas durante 14 días.

Palabras Clave: diseño de mezcla D-optimal; efecto cicatrizante; quitosana; ungüento.

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Citation Format: Pérez D, de la Paz N, Fernández M, Mantilla N, Peña M, Menéndez A (2019) Optimization, physical-chemical evaluation and healing activity of chitosan ointment. J Pharm Pharmacogn Res 7(4): 297–309.

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