Chitosan-Based Ciprofloxacin Extended Release Systems: Combined Synthetic and Pharmacological (In Vitro and In Vivo) Studies

Ciprofloxacin is one of the most effective antibiotics, but it is characterized by a range of side effects. Elaboration of drug-releasing systems which allow to diminish toxicity of ciprofloxacin is a challenging task in medicinal chemistry. The current study is focused on development of new ciprofloxacin releasing systems (CRS). We found that ultrasound efficiently promotes N,N′-dicyclohexyl carbodiimide-mediated coupling between COOH and NH2 functionalities in water. This was used for conjugation of ciprofloxacin to chitosan. The obtained ciprofloxacin/chitosan conjugates are capable of forming their self-assembled nanoparticles (SANPs) in aqueous medium. The SANPs can be additionally loaded by ciprofloxacin to form new CRS. The CRS demonstrated high loading and encapsulation efficiency and they are characterized by extended release profile (20 h). The elaborated CRS were tested in vivo in rats. The in vivo antibacterial effect of the CRS exceeded that of the starting ciprofloxacin. Moreover, the in vivo acute and subacute toxicity of the nanoparticles was almost identical to that of the chitosan, which is considered as the non-toxic biopolymer.

Ципрофлоксацин является одним из наиболее эффективных антибиотиков, но он характеризуется рядом побочных эффектов. Разработка систем высвобождения лекарств, которые позволяют снизить токсичность ципрофлоксацина, является сложной задачей в медицинской химии. Текущее исследование сосредоточено на разработке новых систем высвобождения ципрофлоксацина (CRS). Мы обнаружили, что ультразвук эффективно способствует N, N'-дициклогексилкарбодиимид-опосредованное соединение между COOH и NH2 функциональные возможности в воде. Это было использовано для конъюгации ципрофлоксацина с хитозаном. Полученные конъюгаты ципрофлоксацин/хитозан способны образовывать свои самоорганизующиеся наночастицы (SANP) в водной среде. SANP могут быть дополнительно загружены ципрофлоксацином для образования новых CRS. CRS продемонстрировали высокую эффективность загрузки и инкапсуляции, и они характеризуются расширенным профилем высвобождения (20 ч). Разработанные CRS были протестированы in vivo на крысах. Антибактериальный эффект CRS in vivo превосходил эффект исходного ципрофлоксацина. Кроме того, острая и подострая токсичность наночастиц in vivo была почти идентична токсичности хитозана, который считается нетоксичным биополимером.