Los recursos marinos son hoy una fuente renovable de diversos compuestos, como los polisacáridos, que se utilizan en los campos farmacéutico, médico, cosmético y alimentario. En los últimos años, se ha prestado una atención considerable a los biomateriales a base de carragenina debido a sus cualidades multifuncionales. Estas incluyen biodegradabilidad, biocompatibilidad y no toxicidad, además de atributos bioactivos, como sus propiedades antivirales, antibacterianas, antihiperlipidémicas, anticoagulantes, antioxidantes, antitumorales y propiedades inmunomoduladoras.
Por su composición química, comportamiento físico, amplia variedad y costo relativamente bajo, estos recursos renovables han despertado un gran interés en la industria cosmética.
Fuente y producción de carragenina
Los carragenanos son polisacáridos sulfatados lineales que se extraen de varios géneros de algas rojas. Debido a su biocompatibilidad, alto peso molecular, alta viscosidad y capacidad de gelificación, estos polímeros han ganado una gran importancia en la investigación biotecnológica.
Los CG comerciales se presentan generalmente como sales de sodio, potasio y calcio o una mezcla de estas.
La fabricación de CG consiste en extracción, purificación, concentración, precipitación, filtración y secado. Aunque el proceso puede variar según la familia de algas rojas utilizadas para extraer el polisacárido sulfatado.
Propiedades bioactivas del carragenano
Los GC han mostrado cualidades bioactivas potenciales, incluyendo propiedades antivirales, antibacterianas, antihiperlipidémicas, anticoagulantes, antioxidantes, antitumorales e inmunomoduladoras.
Efectos antibacterianos
CG puede inhibir la infección causada por una variedad de bacterias. Se evaluó la acción antimicrobiana de los polisacáridos sobre las bacterias patógenas. Se mostró que el CG tenía el efecto inhibidor más pronunciado de todos los polisacáridos, inhibiendo significativamente el crecimiento de casi todas las cepas bacterianas estudiadas.
Actividad antioxidante
La carragenina también tiene una actividad antioxidante significativa, una propiedad asociada con el contenido de grupos sulfato. El análisis de estos polisacáridos mostró que tenían los mejores resultados en términos de capacidad antioxidante y anticoagulante in vitro; confirmando que el número de grupos sulfato influye en la actividad antioxidante y que un alto peso molecular juega un papel en la capacidad anticoagulante. Los diferentes métodos de extracción influyen en la capacidad bioactiva del GC. Otro estudio demostró la capacidad antioxidante de un recubrimiento multicapa basado en CG y lecitina / quitosano cargados con quercetina mediante la técnica capa por capa. Determinaron que la estructura química de las capas es un factor importante en la obtención de actividad antioxidante en el recubrimiento multicapa.
Aplicaciones de carragenina en sistemas de administración de fármacos
Inicialmente, los excipientes se utilizaban casi exclusivamente como componentes que contribuían a los procesos de fabricación de las formas farmacéuticas. Gracias al auge en la obtención, purificación y uso de compuestos biodegradables, biocompatibles y no tóxicos en formulaciones, condujo a su transformación en componentes multifuncionales; que pueden proporcionar propiedades bioactivas y funcionales en el desarrollo de fármacos. Los CG como componentes bioactivos permiten mejorar las formulaciones y en determinados casos ser coadyuvantes de otros principios activos. Las propiedades biológicas y químicas del GC son las principales razones por las que se utilizan en los sistemas de administración de fármacos.
La estructura química de la carragenina tiene tres características importantes:
- Sus enlaces glicosídicos permiten que sea escindido por enzimas hidrolasas, produciendo biodegradabilidad.
- Los grupos sulfato en el CG son aniónicos y mejoran el comportamiento de los polielectrolitos.
- La presencia de grupos hidroxilo proporciona las interacciones necesarias para producir modificaciones químicas.
Los CG realizan diversas funciones en las formulaciones, que van desde la formación de matrices, estabilizadores, aglutinantes, desintegradores, solubilizantes, espesantes y recubrimientos, hasta procesos más complejos, como el control de liberación de fármacos. A menudo, no cumplen una única función sino que son acumulativos. La estructura química determina sus propiedades funcionales, estabilidad, biodegradabilidad y biocompatibilidad.
Micro / nanopartículas a base de carragenina
Biomateriales a base de carragenina
En los últimos años, se han investigado ampliamente las nanopartículas basadas en la combinación CG / quitosano para la administración de fármacos. Generalmente se preparan mediante los métodos de gelificación iónica o la formación de complejos de polielectrolitos (PEC) mezclando CG con polímeros catiónicos. Se informó la capacidad potencial de CG y quitosano (CS) para formar un sistema de liberación controlada de glucosa oxidasa (GOD). La interacción electrostática es el principal mecanismo involucrado en la incorporación de la proteína en el complejo. Además la liberación controlada de GOD del complejo se debe al mecanismo de hinchamiento del complejo CS / CG. Los complejos CS / CG son un sistema de suministro de fármacos prometedor para la administración de péptidos y proteínas.
Los nanoportadores también mostraron una baja toxicidad en contacto con células similares a los fibroblastos. Esto es un indicador alentador de su biocompatibilidad y seguridad.
Hidrogel a base de carragenina
Los hidrogeles basados en biopolímeros naturales, especialmente polisacáridos, han atraído una atención considerable debido a su biodegradabilidad, biocompatibilidad, renovabilidad y seguridad; en comparación con los hidrogeles basados en polímeros sintéticos. Los geles son las formas de dosificación más características de CG, lo que ha permitido su explotación en diversas áreas, gracias a su fuerte capacidad de formación de gel y alta capacidad de retención de agua.
Se evaluó una membrana de hidrogel constituida por CG y ácido hialurónico (HA) reticulado con epiclorhidrina. Las propiedades de hinchamiento de todas las membranas de hidrogel mostraron una dependencia imparcial de la alta presencia de ácido hialurónico; el perfil de liberación acumulada aumentó significativamente entre el 28% y el 93% a medida que aumentaba el contenido de HA. Esta membrana de hidrogel se puede utilizar en una amplia gama de aplicaciones biomédicas.
Los estudios han demostrado buenas propiedades bioactivas, demostrando que los GC son altamente seguros, efectivos y, por supuesto, biocompatibles, biodegradable y no tóxicos. Estas propiedades, además de las propiedades fisicoquímicas, las han llevado a incrementar su uso y respaldan su aplicabilidad futura.
