Desarrollo de microesferas de zinc-alginato con hierro dextrano como estrategia de liberación controlada de hierro parenteral

Abstract

La administración intramuscular de 200 mg de hierro dextrano (FeDex) para prevenir la anemia en cerdos, ya no está siendo eficiente, genera efectos tóxicos y altera la homeostasis del hierro (Fe) debido a su rápida liberación desde el músculo. El objetivo del estudio fue desarrollar y caracterizar microesferas de zinc-alginato como potencial estrategia de liberación controlada de FeDex. Se elaboraron cinco formulaciones de microesferas mediante atomización/gelificación iónica, conteniendo distintas concentraciones de FeDex: ME 1:0 (control), ME 1:0,1, ME 1:0,2, ME 1:0,4 y ME 1:0,6. Estas microesferas se caracterizaron por apariencia, color, rendimiento, viscosidad, capacidad de carga, eficiencia de encapsulación, tamaño de partícula, potencial zeta, morfología, espectroscopía de dispersión de energía de rayos X (EDS) y espectroscopía infrarroja con Transformada de Fourier (FTIR). Se obtuvieron microesferas de aspecto homogéneo, con tonalidades rojizo-anaranjadas. El rendimiento osciló entre 21-32%, la viscosidad se encontró entre 23-27 mPa·s, la capacidad de carga varió entre 65-260 mg Fe/g de microesferas, la eficiencia de encapsulación fue de 32-72%. Las microesferas fueron micrométricas (5-11 μm), con una distribución de tamaño estrecha y una baja polidispersión (SPAN de 0,7-1,1). El potencial zeta fue negativo (-56 a -48 mV). Las microesferas presentaron formas esféricas de superficie lisa y estaban conformadas principalmente por carbono, oxígeno y sodio, detectándose señales de Fe. El FTIR indicó un atrapamiento físico del FeDex en las microesferas. La formulación ME 1:0,6 fue la más prometedora para convertirse en un potencial suplemento de FeDex, debido a su mayor concentración de Fe, tamaño micrométrico, alta eficiencia de encapsulación y potencial zeta negativo. Sin embargo, se requieren estudios posteriores para establecer si es necesario formular microesferas con una mayor capacidad de carga de hierro. En conclusión, fue posible encapsular FeDex en microesferas de zinc-alginato y podrían ser consideradas como una alternativa potencial de suplementos de liberación controlada intramuscular de hierro para cerdos

The intramuscular administration of 200 mg of iron dextran (FeDex) to prevent anemia in pigs is no longer efficient, generates toxic effects and alters iron (Fe) homeostasis due to its rapid release from muscle. The objective of the study was to develop and characterize zinc-alginate microspheres as a potential controlled release strategy for FeDex. Five microsphere formulations were prepared by spray drying/ionic gelation, containing different concentrations of FeDex: ME 1:0 (control), ME 1:0.1, ME 1:0.2, ME 1:0.4 and ME 1:0.6. These microspheres were characterized for appearance, color, yield, viscosity, loading capacity, encapsulation efficiency, particle size, zeta potential, morphology, X-ray energy dispersive spectroscopy (EDS) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). Homogeneous microspheres with reddish-orange shades were obtained. The yield ranged between 21-32%, the viscosity was found to be between 23-27 mPa·s, the loading capacity ranged between 65-260 mg Fe/g microspheres, the encapsulation efficiency was 32-72%. The microspheres were micrometer (5-11 μm), with narrow size distribution and low polydispersity (SPAN of 0.7-1.1). The zeta potential was negative (-56 to -48 mV). The microspheres presented spherical shapes with a smooth surface and consisted mainly of carbon, oxygen and sodium, with Fe signals detected. FTIR indicated a physical trapping of FeDex in the microspheres. The ME 1:0.6 formulation was the most promising to become a potential FeDex supplement, due to its higher Fe concentration, micrometer size, high encapsulation efficiency and negative zeta potential. However, further studies are required to establish whether it is necessary to formulate microspheres with higher iron loading capacity. In conclusion, it was possible to encapsulate FeDex in zinc-alginate microspheres and they could be considered as a potential alternative intramuscular controlled release iron supplement for pigs