pH-sensitive polyvinylpyrrolidone-acrylic acid hydrogels: Impact of material parameters on swelling and drug release

ABSTRACT

In this study, we fabricated pH-sensitive polyvinylpyrrolidone/acrylic acid (PVP/AA) hydrogels by a free-radical polymerisation method with variation in the content of monomer, polymer and cross-linking agent. Swelling was performed in USP phosphate buffer solutions of pH 1.2, 5.5, 6.5 and 7.5 with constant ionic strength. Network structure was evaluated by different parameters and FTIR confirmed the formation of cross-linked hydrogels. X-ray crystallography showed molecular dispersion of tramadol HCl. A drug release study was carried out in phosphate buffer solutions of pH 1.2, 5.5 and 7.5 for selected samples. It was observed that swelling and drug release from hydrogels can be modified by changing composition and degree of cross-linking of the hydrogels under investigation. Swelling coefficient was high at higher pH values except for the one containing high PVP content. Drug release increased by increasing the pH of the medium and AA contents in hydrogels while increasing the concentration of cross-linking agent had the opposite effect. Analysis of the drug release mechanism revealed non-Fickian transport of tramadol from the hydrogels.

RESUMO

Nesse estudo, preparamos hidrogéis de polivinilpirrolidona/ácido acrílico(PVP/AA), sensíveis ao pH, por meio de método de polimerização de radical livre, com variações no conteúdo de monômero, de polímero e de agente de ligação cruzada. O inchamento foi realizado em soluções tampão fosfato USP pH 1,2, 5,5, 6,5 e 7,5, com força iônica constante. A estrutura reticular foi avaliada por diferentes parâmetros e o FTIR confirmou a formação de hidrogéis de ligação cruzada. A cristalografia de raios X mostrou dispersão molecular do cloridrato de tramadol. Realizou-se estudo de liberação do fármaco em soluções tampão fosfato pH 1,2, 5,5 e 7,5 para amostras selecionadas. Observou-se que o inchamento e a liberação do fármaco dos hidrogéis podem ser modificados mudando-se a composição e o grau de ligação cruzada dos hidrogéis em estudo. O coeficiente de inchamento foi alto em pH mais altos, exceto para um deles com alto conteúdo de PVP. A liberação do fármaco aumentou com o aumento do pH do meio e do conteúdo em AA nos hidrogéis, enquanto que o aumento na concentração do agente de ligação cruzada apresentou efeito oposto. A análise do mecanismo de liberação do fármaco revelou transporte não Fickiano do tramadol dos hidrogéis.