Desarrollo de hidrogeles de alginato como estrategia de liberación controlada de hierro dextrano intramuscular

Abstract

El objetivo del presente estudio fue desarrollar y caracterizar sistemas de encapsulación de hierro dextrano (Fe-Dex) basados en hidrogeles de alginato para prolongar la liberación del hierro (Fe) por vía intramuscular (i.m.), como potencial estrategia de prevención de la anemia ferropriva en cerdos. Se elaboraron tres tipos de hidrogeles: micro-hidrogeles, macro-hidrogeles e hidrogeles termosensibles. Los hidrogeles se caracterizaron según pH, viscosidad, apariencia pre y post-inoculación en trozos de carne, color, morfología, tamaño, espectros FTIR, cambio de peso, contenido de Fe y en el caso de los hidrogeles termosensibles, contenido de Fe liberado en un estudio in vitro. Los pHs fueron cercanos al pH neutro (6,0-8,0) en todos los hidrogeles, lo que es compatible con su inoculación i.m. La viscosidad de las formulaciones formadoras de todos los hidrogeles (20-13.453 mPa·S) fue óptima para su inoculación i.m. y el aumento de la viscosidad en todos los hidrogeles fue proporcional al incremento de Fe-Dex. Todos los hidrogeles con Fe-Dex fueron de color marrón. Los micro y macro-hidrogeles presentaron formas esféricas, los micro-hidrogeles inoculados en los trozos de carne formaron un cúmulo post-inoculación y los macro-hidrogeles adoptaron formas de huso entre las fibras musculares al reticular en la carne, similar a los hidrogeles termosensibles. Los tamaños de los micro-hidrogeles estuvieron entre los 260-450 μm, permitiendo una correcta extrusión por la aguja de 21G (800 μm). Los espectros FTIR de hidrogeles reflejan la encapsulación de Fe-Dex en éstos y además en hidrogeles termosensibles muestran un cambio de conformación a los 37°C, que indica que se logró la termosensibilidad, cambiando de estado sol-gel al momento de ser inoculados en la carne a 37°C. El estudio de swelling mostró una expansión de todos los hidrogeles indicando que la posible liberación del Fe-Dex sería mediante hinchamiento de la matriz. El contenido de Fe fue proporcional a las concentraciones de Fe-Dex, en micro y macro-hidrogeles, con un rango de 1-13 mg de Fe / 100 mg de muestra; y en hidrogeles termosensibles de 18-28 mg de Fe / mL de muestra. La liberación de Fe en hidrogeles termosensibles (0,1-0,2 mg de Fe) fue menor que el Fe-Dex (1 mg de Fe) a las 4 h. La encapsulación de Fe-Dex fue efectiva en las tres formulaciones de micro, macro-hidrogeles e hidrogeles termosensibles

The objective of this study was to develop and characterize iron dextran (Fe-Dex) encapsulation systems based on alginate hydrogels to prolong the release of iron (Fe) intramuscularly (i.m.), as a potential prevention strategy for iron deficiency anemia in pigs. Three types of hydrogels were developed: micro-hydrogels, macro-hydrogels and thermosensitive hydrogels. The hydrogels were characterized according to pH, viscosity, pre and post-inoculation appearance in pieces of meat, color, morphology, size, FTIR spectra, weight change, Fe content and in the case of thermosensitive hydrogels content of Fe released in an in vitro study. The pH was close to neutral pH (6.0-8.0) in all hydrogels, which is compatible with their inoculation i.m. The viscosity of the forming formulations of all hydrogels (20-13,453 mPa·S) was optimal for i.m. inoculation and the increase in viscosity in all hydrogels was proportional to the increase in Fe-Dex. All Fe-Dex hydrogels were brown in color. The micro and macro-hydrogels presented spherical shapes for their characterization, the micro-hydrogels inoculated in the pieces of meat formed a post-inoculation clusters and the macro-hydrogels adopted spindle shapes between the muscle fibers when reticular in the meat, similar to thermosensitive hydrogels. The sizes of the micro-hydrogels were between 260-450 μm achieving a correct extrusion through the 21G (800 μm) needle. The FTIR spectra of hydrogels reflect the encapsulation of Fe-Dex in these and also in thermosensitive hydrogels show a conformation change at 37°C, which indicates that thermosensitivity was achieved, changing sol-gel state at the time of being inoculated in meat at 37°C. The swelling study showed an expansion of all hydrogels indicating that the possible release of Fe-Dex would be through swelling of the matrix. The Fe content was proportional to the Fe-Dex concentrations, in micro and macro-hydrogels, with a range of 1-13 mg of Fe / 100 mg of sample; and in thermosensitive hydrogels of 18-28 mg Fe / mL sample. The release of Fe in thermosensitive hydrogels (0.1-0.2 mg Fe) was lower than Fe-Dex (1 mg Fe) at 4 h. The Fe-Dex encapsulation was effective in the three formulations of micro, macro-hydrogels and thermosensitive hydrogels