Synthesis and characterization of thermosensitive hydrogels and the investigation of modifiedrelease of ibuprofen

Abstract

The method of the synthesis of poly(N-isopropylacrylamide-co-2-hydroxypropyl methacrylate) hydrogels obtained by radical polymerization is described. Their characterization was carried out by the determination of the quantity of residual monomers and by investigating their structure using FTIR. Three glass transitions were detected by DSC method. The porous surfaces of hydrogels with incorporated ibuprofen were shown in SEM micrographs. The swelling ratio of hydrogels decreased with the temperature increase and the swelling transport mechanism changed from non-Fickian to Fickian. Ibuprofen was incorporated in the hydrogel as a drug carrier and the released quantity depending on the temperature was monitored by HPLC. The hydrogel with the lower cross-linker content had the highest swelling degree (α = 34.72) at 10°C and released the largest amount of ibuprofen (64.21 mg/gxerogel) at 40C.

Prikazan je metod sinteze hidrogelova poli(N-izopropilakrilamid-ko-2-hidroksi-propilmetakrilata), p(NIPAM-ko-HPMet), sa 5 mol% monomera HPMet-a dobijenih radikalnom polimerizacijom. Karakterizacija sintetisanih hidrogelova je izvedena određivanjem količine rezidualnih monomera i izvršena je njihova strukturna analiza pomoću infracrvene spektroskopije (FTIR), diferencijalne skenirajuće kalorimetrije (DSC) i skenirajuće elektronske mikroskopije (SEM). FTIR spektri sintetisanih hidrogelova p(NIPAM-ko-HPMet)-a sa različitim sadržajem umreživača EGDM-a pokazuju uzajamnu sličnost u strukturi. Površinska struktura liofilizovanih hidrogelova je porozna i uočavaju se čestice uklopljenog ibuprofena. Termička svojstva kserogelova p(NIPAM-ko-HPMet)-a pokazuju tri staklasta prelaza sa endotermnim pikovima slabog intenziteta. Sadržaj rezidualnih monomera dovodi do zaključka da je konverzija monomera tokom sinteze gotovo kompletna. Kine-tika bubrenja hidrogelova pokazuje da se pri povećanju temperature od 20 na 40 °C mehanizam transporta tečnosti menja iz ne-Fikovog (proces bubrenja kontroliše difuzija tečnosti i relaksacija polimernih lanaca) u Fikov (kontrolisan samo difuzijom tečnosti). Mogućnost primene hidrogelova p(NIPAM-ko-HPMet)-a kao nosača lekova ispitivana je u zavisnosti od temperature. Ibuprofen, korišćen kao model lekovita supstanca, uklopljen je u hidrogel i količina oslobođene aktivne supstance određena je HPLC metodom. Utvrđeno je da uzorak hidrogela p(NIPAM-ko-HPMet)-a sa sadržajem umreživača od 1 mol% EGDM-a dostiže najveći stepen bubrenja (α = 34,72) na 10°C i otpušta najveću količinu ibuprofena na 40 °C (64,21 mg/gkserogel). Ispitana svojstva predstavljaju dobru osnovu za potencijalnu primenu hidrogelova kao nosača lekovitih supstanci sa modifikovanim oslobađanjem.