Vitamin K1-loaded fibroin nanoparticles as a drug delivery system
Abstract
The research developed silk fibroin nanoparticles for the delivery of vitamin K1. The blank nanoparticles, formulated by the solvent exchange method, possessed an optimal size of 361 nm at a fibroin:EtOH ratio of 1:5 v/v. The optimal vitamin K1-loaded nanoparticles were obtained by the co-condensation method, with a size of 702 nm and an entrapment efficiency of 35%, corresponding to an initial loading value of 3 mg. The interactions of the components in the system were analyzed using FT-IR spectra, which revealed typical peaks of fibroin and vitamin K1. The release efficiency of the particles formulated by the adsorption and co-condensation method was 92.17% and 90.08%, respectively. Furthermore, the nanoparticles could protect vitamin K1 in basic, acidic, and oxidizing conditions twice better than the free vitamin K1. In conclusion, the study successfully formulated vitamin K1-loaded fibroin nanoparticles that could be a potential pharmaceutical.
Tóm tắt
Nghiên cứu bào chế hệ vi hạt (nanoparticles) từ fibroin tơ tằm, ứng dụng trong vận chuyển vitamin K1. Hệ vi hạt trống được bào chế bằng phương pháp đổi dung môi có kích thước tối ưu là 361 nm ứng với tỉ lệ fibroin:EtOH (v/v) là 1:5. Hệ vi hạt tải vitamin K1 có thông số tối ưu khi được bào chế bằng phương pháp đồng ngưng tụ với kích thước 702 nm, hiệu suất tải 35%, ứng với hàm lượng tải ban đầu là 3 mg. Tương tác của các thành phần trong hệ vi hạt được đánh giá thông qua phổ FT-IR cho thấy các mũi đặc trưng của fibroin và vitamin K1. Quá trình giải phóng vitamin K1 tải bằng phương pháp hấp phụ và ngưng tụ có hiệu suất đạt lần lượt là 92,17% và 90,08%. Hơn nữa, nghiên cứu cho thấy khả năng bảo vệ hoạt chất của hệ vi hạt trong các môi trường kiềm, acid, oxi hóa mạnh cao gấp đôi so với hoạt chất tự do. Tóm lại, nghiên cứu đã bào chế thành công hệ vi hạt từ fibroin tơ tằm tải hoạt chất vitamin K1.
Article Details
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
References
Gröber, U., Reichrath, J., Holick, M. F., & Kisters, K. (2014). Vitamin K: An old vitamin in a new perspective. Dermato-Endocrinology, 6(1), 37–41. https://doi.org/10.4161/19381972.2014.968490
Jones, K. S., Bluck, L. J. C., Wang, L. Y., & Coward, W. A. (2008). A stable isotope method for the simultaneous measurement of vitamin K1 (phylloquinone) kinetics and absorption. European Journal of Clinical Nutrition, 62(11), 1273–1281. https://doi.org/10.1038/sj.ejcn.1602859
Konishi, T., & Kurokawa, M. (1968). The structure of silk fibroin-α. In Sen’i Gakkaishi, 24(12), 550–554. https://doi.org/10.2115/fiber.24.550
Nguyen, N. Y., Nguyen, T. N. P., Huyen, N. N., Tran, V. D., Quyen, T. T. B., Luong, H. V. T., & Pham, D. T. (2023). Onto the differences in formulating micro-/nanoparticulate drug delivery system from Thai silk and Vietnamese silk: A critical comparison. Heliyon, 9(6), e16966. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e16966
Pham, D. T., Nguyen, D. X. T., Lieu, R., Huynh, Q. C., Nguyen, N. Y., Quyen, T. T. B., & Tran, V. D. (2023a). Silk nanoparticles for the protection and delivery of guava leaf (Psidium guajava L.) extract for cosmetic industry, a new approach for an old herb. Drug Delivery, 30(1). https://doi.org/10.1080/10717544.2023.2168793
Pham, D. T., Nguyen, T. L., Nguyen, T. T. L., Nguyen, T. T. P., Ho, T. K., & Nguyen, N. Y. (2023b). Polyethylenimine-functionalized fibroin nanoparticles as a potential oral delivery system for BCS class-IV drugs, a case study of furosemide. Journal of Materials Science, 58(23), 9660-9674. https://doi.org/10.1007/s10853-023-08640-y
Pham, D. T., Ha, T. K. Q., Nguyen, M. Q., Tran, V. D., Nguyen, V. B., & Quyen, T. T. B. (2022). Silk fibroin nanoparticles as a versatile oral delivery system for drugs of different biopharmaceutics classification system (BCS) classes: A comprehensive comparison. Journal of Materials Research, 4169–4181. https://doi.org/10.1557/s43578-022-00782-0
Pham, D. T., & Tiyaboonchai, W. (2020). Fibroin nanoparticles: A promising drug delivery system. Drug Delivery, 27(1), 431–448. https://doi.org/10.1080/10717544.2020.1736208
Samide, A., Tutunaru, B., & Oprea, B. (2022). Processes and interactions impacting the stability and compatibility of vitamin K and gold nanoparticles. Processes, 10, 1805. https://doi.org/10.3390/pr10091805
Valluzzi, R., Gido, S., Muller, W., & Kaplan, D. L. (1999). Orientation of silk III at the air—Water interface. International Journal of Biological Macromolecules, 24, 237–242. https://doi.org/10.1016/S0141-8130(99)00002-1
Weber, P. (2001). Vitamin K and bone health. Nutrition, 17(10), 880–887. https://doi.org/10.1016/S0899-9007(01)00709-2
Zhao, N., Lamichhane, H. P., & Hastings, G. (2013). Comparison of calculated and experimental isotope edited FTIR difference spectra for purple bacterial photosynthetic reaction centers with different quinones incorporated into the QA binding site. Frontiers in Plant Science, 4(AUG), 1–11.
https://doi.org/10.3389/fpls.2013.00328