Evaluation of biodegradability and release of bioactive substances incorporated in starch films

Authors

DOI:

https://doi.org/10.6008/CBPC2179-6858.2021.010.0012

Keywords:

Polymeric films, Anti-inflammatory drugs, Biodegradation

Abstract

The research and development of novel and more environmentally friendly bioactive substances, which are biodegradable pharmaceutical forms, have been the goal of recent years studies. The present study evaluated biodegradability and the release of bioactive substances incorporated into starch films (esters derived from the anti-inflammatory naproxen, produced by the molecular hybridization strategy), whose pharmaceutical form is related to transdermal administration. The syntheses of thymil and eugenyl naproxenates, naproxen hybrids, and thymol and eugenol, natural phenols, were carried out and achieved moderate yields. Some molecular characteristics of these substances are: (i) the number of aromatic rings (prevent the compounds of being biodegradable) and (ii) the lipophilic character (which cause their release from starch films to occur only when the polymer matrix is ​​completely hydrated). Starch films with plasticizer contents ranging from 0 to 10% were evaluated in this study. One could notice that the produced films presented a translucent visual aspect and good plasticity, with best result regarding these characteristics obtained with the film containing 8% glycerin. SEM, DSC and TGA analysis indicated that incorporation of bioactive substance did not interfere in the formation of the starch films and their thermal properties. The study regarding the release of bioactive substance in phosphate-buffered saline solution (pH 6.8) indicated the released of about 80% of the incorporated naproxen in one hour, with constant release until up to 50 hours study. These results demonstrated that this type of material possess great potential for application in transdermal delivery systems for bioactive substances, especially for substances with remarkable lipophilic character. From the in silico and in vivo biodegradation evaluations one could conclude that, despite the bioactive substances being non-biodegradable, the starch films incorporated with bioactive substances are biodegradable, with mass reduction between 52 to 80% under environmental conditions. Considering that the bioactive substance mass corresponds to a small percentage of the polymer matrix, the starch film biodegradation, as well as the absence of interference of the bioactive substance in this process, become the most important factors when considering an eventual inappropriate disposal of this type of material.

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Author Biographies

Lídia Damasceno Ribeiro, Universidade Tecnológica Federal do Paraná

Possui ensino-medio-segundo-graupelo Colegio Estadual Carlos Gomes(2004).

Adriano Lopes Romero, Universidade Tecnológica Federal do Paraná

cenciado em Química pela Universidade Estadual de Maringá, mestre em Química pela Universidade Estadual de Campinas, doutor em Educação em Ciências pela Universidade Estadual do Oeste do Paraná. Professor da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (campus Campo Mourão) atuando no curso de graduação em Licenciatura em Química e como docente permanente nos Programas de Pós-Graduação em Formação Científica, Educacional e Tecnológica (PPGFCET) e Profissional em Rede Nacional em Gestão e Regulação de Recursos Hídricos (PROFÁGUA). Tem experiência nas áreas de Educação em Ciências, de Química dos Produtos Naturais e de estudos computacionais de candidatos à fármacos e poluentes orgânicos.

Rafaelle Bonzanini Romero, Universidade Tecnológica Federal do Paraná

Doutora em Ciências pela Universidade Estadual de Campinas (2009), mestre em Química pela Universidade Estadual de Maringá (2004) e Bacharel em Química pela Universidade Estadual de Maringá (2001). Atualmente sou professora na Universidade Tecnológica Federal do Paraná, campus de Campo Mourão. Tenho experiência na área de Química, com ênfase em Físico-Química e Química Orgânica, atuando principalmente: (a) na síntese, modificação, propriedades físicas e morfológicas de polímeros e nanomateriais; (b) estudos In Silico, na síntese de compostos com propriedades fungicidas, bactericida, antiviral e antiinflamatória a partir de produtos naturais abundantes na flora brasileira; (c) Poluentes orgânicos persistentes e contaminantes emergentes no meio ambiente, (d) Experimentação no Ensino de Química e Formação Continuada de Professores de Química e (e) Popularização da Ciência Como Elemento de Inclusão Social.

Published

2021-10-20