Nanocomposite Thermogels of Cellulose Nanofiber and Pluronic F127 As a Drug Delivery System

Abstract

Recent advances to reinforce the thermogel has been achieved. In the current study, carboxymethyl cellulose nanofiber (cCNF) or cellulose nanofiber (CNF) was mixed with the poly(ethylene glycol)-block-poly(propylene glycol)-block-poly(ethylene glycol) (F127, thermogel) to obtain robust nanocomposite thermogels, better drug delivery system than F127 alone. cCNF and CNF physically reinforced the F127 solution by hydrogen bonding. Cellulose nanofiber/F127 nanocomposites coordinate effectively with lixisenatide acetate by ionic interaction and regulate drug release. As shown in the drug release tests in vitro and in vivo, nanocomposite released the drug longer and the gel remained longer than the thermogel with only F127. Moreover, the initial burst release of the drug was less than half of the F127 thermogel. In addition, cCNF nanocomposite had longer drug release in vivo and less initial drug release than CNF nanocomposite. Therefore, in summary, cCNF or CNF incorporated biodegradable thermogels in this study exhibit enhanced mechanical properties of the thermogel and the efficacy of the drug delivery system, also cCNF has better efficacy than CNF in positive charged drug delivery system. ;본 연구에서는 셀룰로오스 나노섬유를 써모겔인 F127과 섞었을 때, 약물 전달 시스템에 더 적합한 나노복합체를 만들어내는지에 대해 탐구하였다. 약물은 최근 비만치료제로 각광받고 있는 릭시세나타이드를 사용하였다. 체외와 체내 약물 방출의 경우, F127 만 존재하는 써모겔보다 셀룰로오스 나노섬유가 있는 써모겔이 약물 방출을 더 오랫동안 약물을 방출했으며 겔의 크기 유지도 더 오래 하였다. 또한, 약물의 초기 약물 방출(initial burst release)을 절반 이하의 수준으로 훨씬 적게 하였다. 이는 셀룰로오스 나노섬유를 써모겔과 섞었을 때 더 좋은 약물 전달 시스템이 된다는 유의미한 결과를 보여주었다. 또한, 임의적으로 하이드록실기에 카복시메틸기가 붙은 카복시메틸 셀룰로오스 나노섬유는 셀룰로오스 나노섬유보다 체내 약물 방출을 오래 하고 초기 약물 방출을 더 적게 하는 유의미한 결과를 보였다. 따라서 이 연구는 셀룰로오스 나노섬유가 써모겔의 기계적 특성을 강화시키며 약물 전달 시스템의 효능을 더욱 증가시킨다는 것을 시사한다.