3.1. Cinetica di degradazione termica

Secondo studi pertinenti,cistancheè un'erba comune conosciuta come "l'erba miracolosa che prolunga la vita". Il suo componente principale èCistanoside, che ha vari effetti comeantiossidante, antinfiammatorio, Epromozione della funzione immunitaria. Il meccanismo tra cistanche esbiancamento della pellerisiede nell'effetto antiossidante della cistancheglicosidi. La melanina nella pelle umana è prodotta dall'ossidazione della tirosina catalizzata datirosinasie la reazione di ossidazione richiede la partecipazione dell'ossigeno, quindi i radicali liberi dell'ossigeno nel corpo diventano un fattore importanteinfluenzando la produzione di melanina. Cistanche contiene cistanoside, che è un antiossidante e può quindi ridurre la generazione di radicali liberi nel corpoinibendo la produzione di melanina.

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dove C è la concentrazione di CP (µg/mL), t è il tempo di incubazione (min), k è la costante di velocità di degradazione (min−1 ) e n è l'ordine della reazione dove n=0 è ordine zero e n=1 è il primo ordine. L'ordine di degradazione del farmaco è stato determinato utilizzando metodi grafici. La concentrazione rimanente di CP e il logaritmo naturale rimanente di CP sono stati tracciati rispetto al tempo per la previsione rispettivamente di degradazioni di ordine zero e di primo ordine. I risultati sono mostrati nella Figura 2a,b. La regressione lineare è stata aggiunta per determinare il coefficiente di correlazione (r2). Come presentato nella Tabella 1, i valori di r 2 ottenuti dai grafici di reazione di primo ordine erano vicini a 1, suggerendo che la degradazione termica di CP seguiva la cinetica di primo ordine. I parametri cinetici ottenuti dall'adattamento del modello cinetico di primo ordine sono mostrati nella Tabella 2. I risultati dimostrano che la temperatura elevata potrebbe causare un aumento significativo del tasso di degradazione di CP. I risultati confermano anche che CP in CP-F possedeva una stabilità significativamente maggiore rispetto a CP-P e CP-W (p < 0.05).

L'effetto di accelerazione della temperatura sulla velocità delle reazioni chimiche è generalmente descritto dall'equazione di Arrhenius [29], che è la relazione tra la costante di velocità e la temperatura, come mostrato nell'equazione (7):

dove k è la costante di velocità di reazione della cinetica di primo ordine (min−1), A è il fattore di frequenza, Ea è l'energia di attivazione (cal mol−1), R è la costante dei gas (1.987 cal mol−1K−1) , e T è la temperatura assoluta in gradi, Kelvin. La determinazione del parametro di Arrhenius si basa su un grafico del logaritmo naturale di k rispetto al reciproco della temperatura assoluta (1/T). La stima della velocità appropriata o della costante di velocità per la degradazione della CP è un passo importante nella previsione della stabilità della CP in ciascuna formulazione. Dai risultati, i grafici di Arrhenius forniscono una buona descrizione del degrado di CP, come è evidente dalla linearità (r 2=0.99) dei grafici come mostrato nella Figura 2c per tutte le formulazioni. Il valore Ea per la degradazione di CP in ciascuna formulazione è stato calcolato secondo i grafici di Arrhenius. È stato riscontrato che il valore Ea di CP in CP-F era superiore a quello in CP-P e CP-W, con valori di 33.06 ± {{20}}.83 , 17,01 ± 0,69 e 11,87 ± 0,49 kcal/mol, rispettivamente. I risultati hanno suggerito che l'energia di attivazione per la degradazione di CP nel film nanofibroso è circa due volte superiore a CP nella soluzione polimerica e tre volte superiore a CP nella soluzione acquosa. Questi risultati mostrano l'elevato potenziale del film nanofibroso per la protezione della CP dalla degradazione termica.

3.2. Cinetica di degradazione di CP da luce UV

La valutazione della fotostabilità dei farmaci e delle formulazioni è una questione essenziale per lo sviluppo delle formulazioni. Agenti sbiancanti come il perossido di idrogeno e CP sono agenti fotosensibili [3{{10}},31]; pertanto, i loro prodotti formulati possono degradarsi durante la produzione e lo stoccaggio. Nel presente studio, i test di fotostabilità delle formulazioni sono stati eseguiti sotto luce UV. Come mostrato nella Figura 3a, dopo che i campioni sono stati esposti alla luce UV per 1 ora, CP-F ha mostrato una percentuale maggiore di CP rimanente rispetto a CP-P e CP-W. Il contenuto di CP di CP-P e CP-W è diminuito significativamente rispetto alla misurazione iniziale (p <0,05), mentre quello di CP-F non era significativamente diverso dalla misurazione iniziale. Il CP rimanente di tutte le formulazioni ha mostrato una differenza significativa rispetto alla misurazione iniziale (p <0,05) dopo 4 ore di esposizione alla luce UV.

I profili di degradazione di CP sotto esposizione alla luce UV sono mostrati nella Figura 2. Tracciando i dati secondo il degrado di primo ordine, la relazione lineare è stata ottenuta come mostrato nella Figura 3b, con r 2 vicino a 1, come mostrato nella Tabella 3 Da questi risultati, la costante di velocità di reazione di CP in CP-F è risultata significativamente inferiore a quella in CP-W e CP-P. I risultati dimostrano che il film nanofibroso ha impedito la degradazione della CP dalla luce UV. Si ritiene inoltre che la forma farmaceutica solida abbia proprietà di protezione dai raggi UV significativamente maggiori rispetto alla forma farmaceutica liquida, ad esempio soluzione.

3.3. Stabilità a lungo termine di CP-F

Secondo l'Organizzazione Mondiale della Sanità [32], la raccomandazione della condizione di prova per la stabilità a lungo termine dei prodotti era di 25 ± 2 gradi/60 ± 5% di umidità relativa o di 30 ± 2 gradi/75 ± 5% di umidità relativa per un periodo minimo di 12 o 6 mesi, rispettivamente. In questo studio, la conservazione a lungo termine è stata condotta a una temperatura media di 25 ± 2 gradi per 12 mesi. Per confrontare gli effetti della temperatura e dell'umidità, è stata utilizzata una temperatura elevata di 45 ◦C. Un'umidità del 75 percento è stata selezionata dalle zone climatiche IV e confrontata con l'umidità bassa del 30 percento. Pertanto, le condizioni di conservazione di 25 °C/30% di umidità relativa, 25 °C/75% di umidità relativa e 45 °C/30% di umidità relativa sono state utilizzate per 12 mesi. Sono stati studiati i cambiamenti nelle proprietà fisico-chimiche, cioè colore, morfologia, struttura interna, interazione molecolare, proprietà meccaniche e proprietà mucoadesive. Sono stati anche determinati i cambiamenti graduali nel contenuto di CP in CP-F mantenuti alle tre condizioni.

3.4. Cambiamenti di colore dopo la conservazione a lungo termine

I parametri cromatici di CP-F indagati dalle misurazioni colorimetriche sono mostrati nella Tabella 4. Inizialmente, CP-F era bianco poiché si otteneva un valore elevato di L*. Per il grado di verde−rosso, CP-F era acromatico in quanto il valore* era vicino a 0, e per il grado di blu−giallo, CP-F era leggermente blu poiché veniva presentato un valore negativo di b*. Le differenze tra i valori L*, a* e b* di CP-F conservati a 25 ◦C/30 percento RH non erano significative, indicando che il colore di CP-F mantenuto a 25 ◦C/30 percento RH per 12 mesi non è stato modificato. Il valore L* di CP-F conservato a 45 ◦C/30 percento RH era il più basso rispetto ad altre condizioni, indicando una significativa diminuzione della luminosità dei campioni. Il CP-F mantenuto a 25 °C/75% di umidità relativa e 45 °C/30% di umidità relativa ha mostrato un valore a* negativo elevato e un valore b* altamente positivo, indicando che il verde e il giallo di questo campione sono stati modificati. È stato riportato che i film nanofibrosi contenenti PVA possono cambiare in giallo o marrone dopo la decomposizione termica [33]. Pertanto, il cambiamento di colore di CP-F era probabilmente dovuto alla decomposizione del PVA presente nelle pellicole. Tra le varie condizioni di conservazione, non sono state rilevate differenze significative nei valori ∆E. Poiché il valore ∆E era inferiore a 3, il cambiamento di colore era difficile da distinguere dalla percezione dell'occhio umano [34].

3.5. Modifiche della morfologia dopo la conservazione a lungo termine

Le immagini SEM della morfologia superficiale e del diametro delle nanofibre nei film nanofibrosi prima e dopo il mantenimento nelle condizioni di conservazione del test sono presentate nella Figura 4. Inizialmente, CP-F mostrava una struttura fibrosa liscia con una gamma di diametri in nanodimensioni, senza alcuna parti indesiderate. Dopo la conservazione a 25 °C/30 percento di umidità relativa per 12 mesi, CP-F ha mostrato lievi difetti di linea retta. Tuttavia, non è stata osservata alcuna differenza significativa nel diametro medio. I diametri medi di 237 ± 57 e 267 ± 72 nm sono stati trovati per CP-F alla misurazione iniziale e dopo la conservazione a 25 ◦C/30 percento RH per 12 mesi, rispettivamente.

Dopo la conservazione a 25 °C/75% di umidità relativa per 12 mesi, CP-F ha mostrato una morfologia diversa rispetto alla misurazione iniziale e la struttura fibrosa è stata modificata. Le nanofibre si sono fuse e la struttura delle fibre in nanosize era quasi assente. Le nanofibre non potevano mantenere la struttura originale. Questi fenomeni si sono verificati anche con CP-F dopo la conservazione a 45 ◦C/30 percento RH per 12 mesi. Questo CP-F ha mostrato la fusione delle nanofibre. È stato riscontrato che le fibre rimanenti mostravano una struttura discontinua e a linee di rottura. Da questi risultati, abbiamo considerato che l'alta temperatura e l'umidità elevata sono i fattori importanti che influenzano la morfologia di CP-F. È stato riportato che le alte temperature possono distruggere il film nanofibroso a base di PVA [35]. Nel presente studio, la composizione principale delle nanofibre di CP-F era PVA e PVP e i risultati hanno rivelato che CP-F, dopo essere stato sottoposto ad alte temperature, diventava fragile e la struttura delle fibre nanometriche era assente.

3.6. Modifiche della struttura interna dopo l'archiviazione a lungo termine

I modelli XRD di CP e CP-F intatti prima e dopo la conservazione sono mostrati nella Figura 5. CP intatto ha mostrato picchi identici e nitidi a 14◦, 23◦ e 28◦, indicando che la struttura interna di CP era una forma cristallina. I picchi cristallini di CP erano assenti nel modello XRD del CP-F appena preparato. La scomparsa dei picchi cristallini di CP indicava che il farmaco era ben incorporato nel film nanofibroso mediante tecnica di elettrofilatura e CP veniva convertito da uno stato cristallino a uno stato amorfo. Questo modello di alone è stato trovato anche in CP-F dopo la conservazione a 25 °C/30 percento di umidità relativa per 12 mesi, indicando che la ricristallizzazione di CP non si è verificata durante un periodo di conservazione a lungo termine in questa condizione.

Tuttavia, i modelli XRD del CP-F memorizzato sotto 25 ◦C/75 percento RH e 45 ◦C/30 percento RH hanno mostrato alti picchi cristallini identici di CP a 22◦ e 25◦. Inoltre, i picchi XRD a 46◦, 49◦ e 50◦ di CP-F dopo la conservazione a 45 °C/30% di umidità relativa erano di intensità maggiore rispetto a quelli della conservazione di CP-F a 25 °C/75% di umidità relativa. Questi picchi sono probabilmente correlati all'urea poiché assomigliano ai modelli di picco della polvere di urea. Generalmente, la CP si dissocia in perossido di idrogeno e urea [36]. I prodotti di degradazione del perossido di idrogeno sono ossigeno e acqua [37] e questi prodotti possono essere persi durante lo stoccaggio. L'urea era il prodotto di degradazione che rimaneva nella formulazione. L'urea amorfa si era parzialmente ricristallizzata come forma cristallina nelle condizioni di conservazione; erano quindi visibili alcuni picchi cristallini di urea. Può verificarsi la ricristallizzazione di farmaci e polimeri durante la conservazione [38]. Le condizioni di conservazione come la temperatura e l'umidità potrebbero innescare la mobilità molecolare del farmaco, che potrebbe accelerare la ricristallizzazione del farmaco amorfo [39,40]. Inoltre, il riarrangiamento dallo stato amorfo alla fase cristallina può essere accompagnato dal processo di termo-ossidazione allo stato solido [41]. I risultati del presente studio suggeriscono che l'alta temperatura e l'elevata umidità hanno accelerato la degradazione della CP e aumentato la ricristallizzazione del farmaco.

3.7. Cambiamenti del comportamento termico dopo lo stoccaggio a lungo termine

Il comportamento termico di CP-F prima e dopo lo stoccaggio nelle diverse condizioni caratterizzate da DSC è mostrato nella Figura 6. È stato riscontrato che il termogramma DSC di CP intatto mostrava un forte picco endotermico a 92 ◦C. Sono state osservate due ampie curve endotermiche del film nanofibroso vuoto a 68 e 213 ◦C. Il termogramma DSC di CP-F mostrava due ampi picchi simili al bianco, tuttavia, i picchi erano leggermente spostati. Il primo ampio picco endotermico di CP-F è apparso a circa 87 °C e un altro ampio picco è apparso a circa 194 °C. Ciò potrebbe essere dovuto a un'interazione tra CP e gli eccipienti nel film nanofibroso. Inoltre, l'assenza del picco CP di fusione in picco nel termogramma CP-F ha suggerito che CP fosse disperso nel film nanofibroso come forma amorfa.

Dopo una conservazione a lungo termine a 25 ◦C/30 percento RH, il termogramma DSC di CP-F sembrava simile a quello dello stato iniziale di CP-F, senza picchi di fusione che rappresentassero le caratteristiche cristalline di CP o polimeri osservati. I risultati implicano che il CP amorfo è rimasto stabile nel film nanofibroso. Tuttavia, il picco endotermico a 118 ◦C è stato osservato nel CP-F conservato a 25 ◦C/75 percento RH. È stato riportato che il tipo di polimero e le condizioni di conservazione hanno un forte impatto sulle proprietà allo stato solido [42]. PVA e PVP sono polimeri idrofili e spesso igroscopici: questi polimeri possono assorbire un'elevata quantità di umidità dall'ambiente [43-45]. Quindi, è possibile che PVA e PVP presenti in CP-F assorbano acqua dall'elevata umidità del 75% RH. Nel frattempo, la degradazione del CP produce perossido di idrogeno e urea, che possono ulteriormente scomporsi in acqua e ammoniaca [37]. Pertanto, il picco endotermico del termogramma CP-F che è apparso a 118 ◦C potrebbe rappresentare il picco di disidratazione dell'acqua del film dopo l'assorbimento dell'acqua dalla degradazione di CP e l'elevata umidità del contenitore di stoccaggio durante il tempo di conservazione.

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