Article

 

Preparation of Ethyl Cellulose Nanoparticles by Solvent-Displacement Using the Conventional Method and a Recirculation System

 

Zaida Urbán-Morlán,¹* Susana E. Mendoza-Elvira,² Ricardo S. Hernández-Cerón,¹ Sergio Alcalá-Alcalá,¹ Humberto Ramírez-Mendoza,³ Abel Ciprián-Carrasco,² Elizabeth Piñón-Segundo,⁴ David Quintanar-Guerrero¹

 

¹ Laboratorio de Investigación y Posgrado en Tecnología Farmacéutica, Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán, Universidad Nacional Autónoma de México. Av. 1° de Mayo s/n, Santa María las Torres, Cuautitlán Izcalli, Estado de México, México, C.P. 54740.

² Laboratorio de Microbiología y Virología de las Enfermedades Respiratorias del Cerdo, Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán, Universidad Nacional Autónoma de México. Av. 1° de Mayo s/n, Santa María las Torres, Cuautitlán Izcalli, Estado de México, México, C.P. 54740.

³ Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia, Departamento de Microbiología e Inmunología, Universidad Nacional Autónoma de México, Ciudad Universitaria, C.P. 04510, México, D.F.

⁴ Laboratorio de Sistemas Farmacéuticos de Liberación Modificada, L13, Unidad de Investigación Multidisciplinaria, Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán, Universidad Nacional Autónoma de México, Km 2.5 Carretera Cuautitlán-Teoloyucan, San Sebastián Xhala, Cuautitlán Izcalli, Estado de México, México, C.P. 54714.

 

* Corresponding author:

Av. 1° de Mayo s/n, Santa María las Torres,
Cuautitlán Izcalli, Estado de México, México, C.P. 54766.
Tel +52 55 5623 20 65; Fax +52 55 5623 20 43;
E-mail: mzum_1212@hotmail.com.

 

Received April 1^st, 2015;
Accepted July 20^th, 2015.

 

Abstract

Ethyl cellulose polymeric nanoparticles (NPs) were prepared using the solvent-displacement technique with ethanol as the solvent. Optimization of the method included evaluating stirring rate and stabilizer type. NPs of 142.1 to 226.5 nm were obtained in a reproducible and efficient way (95% process efficiency) and with good stability (at room temperature). Moreover, a recirculation device was used in order to obtain concentrated NPs dispersions by a continuous process with potential scale-up. This method was challenged to encapsulate a hydrophilic antiviral model molecule (glycyrrhizinic acid) resulting in low entrapment efficiencies (approximately 1%).

The results indicate that NPs are obtained using this simple, economical process that offers the possibility to transport different agents for applications in food-processing, cosmetics production or pharmaceutical products.

Key words: ethyl cellulose, polymeric nanoparticles, solvent-displacement method, optimization, recirculation device.

 

Resumen

Se prepararon nanopartículas poliméricas (NPs) de etilcelulosa por la técnica de desplazamiento de disolvente usando etanol como disolvente. La optimización del método incluyó evaluación de la velocidad de agitación y el tipo de estabilizante. Se obtuvieron NPs de 142.1 a 226.5 nm en un modo reproducible y eficiente (95% eficiencia del proceso) y con buena estabilidad (a temperatura ambiente). Además, se utilizó un dispositivo de recirculación con la finalidad de obtener dispersiones concentradas por un proceso continuo con potencial de escalamiento. Este método se retó para encapsular una molécula hidrofílica antiviral modelo (ácido glicirricínico) teniendo como resultado bajas eficiencias de encapsulamiento (aproximadamente 1%).

Los resultados indican que se obtienen NPs de etilcelulosa por este método simple y económico que ofrece la posibilidad de transportar diferentes agentes para su aplicación en alimentos, cosméticos o productos farmacéuticos.

Palabras clave: Etilcelulosa, nanopartículas poliméricas, método de desplazamiento de solvente, optimización, dispositivo de recirculación.

 

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Acknowledgements

Zaida Urbán Morlán thanks CONACYT for funding through grant number 168259. The authors acknowledge the financial support from PAPIIT/UNAM IT201914-3, CONACYT CB221629, INFRA251940 y PIAPI001.

 

References

1. Minost, A.; Delaveau, J.; Bolzinger, M.A.; Fessi, H.; Elaissari, A. Recent Pat. Drug Deliv. Formul. 2012, 6, 250-258.         [ Links ]

2. Kulterer, M. R.; Reischl, M.; Reichel, V. E.; Hribernik, S.; Wu, M.; Köstler, S.; Kargl, R.; Ribitsch, V. Colloids Surf. A: Physicochem. Eng. Aspects. 2011, 375, 23-29.         [ Links ]

3. Beck-Broichsitter, M.; Rytting, E.; Lebhardt, T.; Wang, X.; Kissel, T. Eur. J. Pharm. Sci. 2010, 41, 244-253.         [ Links ]

4. www.dow.com/dowwolff/en/pdf/192-00818.pdf Ethocel, Ethylcellulose polymers, Technical Handbook, accessed in July, 2014.         [ Links ]

5. Tachaprutinun, A.; Udomsup, T.; Luadthong, Ch.; Wanichwecharungruang, S. Int. J. Pharm. 2009, 374, 119-124.         [ Links ]

6. Sansukcharearnpon, A.; Wanichwecharungruang, S.; Leepipatpaiboon, N.; Kerdcharoen, T.; Arayachukeat, S. Int. J. Pharm. 2010, 391, 267-273.         [ Links ]

7. Arias, J.L.; López-Viota, M.; López-Viota, J.; Delgado, A.V. Int. J. Pharm. 2009, 382, 270-276.         [ Links ]

8. Piñón-Segundo, E.; Ganem-Quintanar, A.; Garibay-Bermúdez, J.R.; Escobar-Chávez, J.J.; López-Cervantes, M.; Quintanar-Guerrero, D. Pharm. Dev. Technology. 2006, 11, 493-501.         [ Links ]

9. Quintanar-Guerrero, D.; Allémann, E.; Fessi, H.; Doelker, E. Drug Dev. Ind. Pharm. 1998, 24, 1113-1128.         [ Links ]

10. Mendoza-Muñoz, N.; Quintanar-Guerrero, D.; Alléman, E. Recent Pat. Drug Deliv. Formul. 2012, 6, 236-249.         [ Links ]

11. Bilati, U.; Allémann, E.; Doelker, E. Eur. J. Pharm. Sci. 2005, 24, 67-75.         [ Links ]

12. Vitale, S.A.; Katz, J.L. Langmuir. 2003, 19, 4105-4110.         [ Links ]

13. Ganachaud, F.; Katz, J.L. Chem. Phys. Chem. 2005, 6, 209-216.         [ Links ]

14. Mora-Huertas, C.E.; Fessi, H.; Elaissari, A. Adv. Colloid Interface Sci. 2011, 163, 90-122.         [ Links ]

15. Aschenbrenner, E.; Bley, K.; Koynov, K.; Makowski, M.; Kappl, M.; Landfester, K.; Weiss, C.K. Langmuir. 2013, 29, 8845-8855.         [ Links ]

16. Aubry, J.; Ganachaud, F.; Cohen Addad, J-P.; Cabane, B. Langmuir. 2009, 25, 1970-1979.         [ Links ]

17. Obolentseva, G.V.; Litvinenko, V.I.; Ammosov, A.S.; Popova, T.P.; Sampiev, A.M. Pharmaceut. Chem. J. 1999, 33, 24-31.         [ Links ]

18. Sun, Ch.; Xie, Y.; Tian, Q.; Liu, H. Colloids Surf. A. 2007, 305, 42-47.         [ Links ]

19. Kvasnicka, F.; Voldrich, M.; Vyhnálek, J. J. Chromatogr. A. 2007, 1169, 239-242.         [ Links ]

20. Fenwick, G.R. Food Chem. 1990, 38, 119-143.         [ Links ]

21. Hernández Cerón, R. S. Bachelor's Thesis, Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán, Universidad Nacional Autónoma de México, Estado de México; 2013.         [ Links ]

22. Quintanar-Guerrero, D.; Tamayo-Esquivel, D.; Ganem-Quintanar, A.; Allémann, E.; Doelker, E. Eur. J. Pharm. Sci. 2005, 26, 211-218.         [ Links ]

23. Noriega-Peláez, E.K.; Mendoza-Muñoz, N.; Ganem-Quintanar, A.; Quintanar-Guerrero, D. Drug Dev. Ind. Pharm. 2011, 37, 160-166.         [ Links ]

24. Galindo-Rodríguez, S.; Allémann, E.; Fessi, H.; Doelker, E. Pharm. Res. 2004, 21, 1428-1439.         [ Links ]

25. Quintanar-Guerrero, D.; Ganem-Quintanar, A.; Allémann, E.; Fessi, H.; Doelker, E. J Microencapsulation. 1998, 15, 107-119.         [ Links ]

26. Heurtault, B.; Saulnier, P.; Pech, B.; Proust, J-E.; Benoit, J-P. Biomaterials. 2003, 24, 4283-4300.         [ Links ]