Titanium dioxide nanostructures as drug carriers- release of celecoxib-cyclodextrin inclusion complexes

Nanostruktury ditlenku tytanu zyskują wiele zainteresowania w dziedzinie biotechnologii, ze względu na swój szeroki wachlarz zastosowań. W poniższej pracy badano zasadność zastosowania nanostrukturyzowanego TiO2 jako nośnika leków poprzez badanie procesu uwalniania selektywnego inhibitora cyklooksygenazy-2, celekoksybu, a także jego kompleksu inkluzyjnego z cyklodekstryną, który charakteryzuje się zwiększoną rozpuszczalnością i biodostępnością. Ditlenek tytanu zsyntezowano z folii tytanowej w procesie elektrochemicznego utleniania, zwanego anodyzacją. Powstałe nanostruktury TiO2 zobrazowano przy użyciu techniki skaningowej mikroskopii elektronowej. Wytworzone nośniki modyfikowano roztworami celekoksybu oraz kompleksu celekoksyb-cyklodekstryna. Przeprowadzono proces uwalniania leków z TiO2 umieszczając płytki zawierające zmodyfikowany TiO2 w roztworze PBS, utrzymywanym w temperaturze 37 °C. Wykorzystując technikę spektrofotometrii UV-Vis wyznaczono zawartość celekoksybu w otrzymanych roztworach. Do wyznaczenia masy uwolnionego leku zastosowano również technikę chromatografii cienkowarstwowej. Otrzymane wyniki pokazują, że lek uwalniany jest z nośnika w dwóch etapach, początkowego wyrzutu, a następnie ciągłego uwalniania leku w mniejszych dawkach. Zastosowanie kompleksu inkluzyjnego spowalnia proces uwalniania, jednak uzyskane wyniki nie są do końca jednoznaczne. Wyniki z pomiarów UV-Vis i TLC okazały się być rozbieżne, jednak przedstawiają podobną zależność, pokazującą, że nanostrukturalny TiO2 może być wykorzystywany jako nośnik leków.

Titanium dioxide nanostructures are gaining much interest in the field of biotechnology, thanks to their wide array of applications. In the discussed research the validity of the use of nanostructured TiO2 as a drug carrier was investigated by studying the release process of celecoxib, a selective cyclooxygenase-2 inhibitor, as well as its inclusion complex with cyclodextrin, which is characterized by increased solubility and bioactivity. Titanium dioxide was synthesized from titanium foil via a three-step anodization process. The resulting TiO2 nanostructures were imaged using a scanning electron microscope. The produced carriers were modified with celecoxib and celecoxib-cyclodextrin complex solutions. The release of drugs from TiO2 was carried out by placing plates containing the modified TiO2 in a PBS solution, kept at 37 °C. Using a UV-Vis spectrophotometer, the content of celecoxib in the obtained solutions was determined. Thin layer chromatography (TLC) was also used to determine the mass of released drug. Obtained results show, that the drug is released from the carrier in a two-step process. An initial burst of released drug is followed by a sustained release of celecoxib at lower doses. The use of an inclusion complex slows the process down, however the obtained results are not entirely unequivocal. While the results of UV-Vis and TLC measurements turned out to be inconsistent with each other, they show a similar regularity, which displays that nanostructured TiO2 can be used as a drug carrier.