Relevanten Studien zufolge ist Cistanche ein weit verbreitetes Kraut, das als „das Wunderkraut, das das Leben verlängert“ bekannt ist. Sein Hauptbestandteil istCistanosid, was verschiedene Auswirkungen hat, wie zAntioxidans, Antiphlogistikum,UndFörderung der Immunfunktion. Der Mechanismus zwischenCistancheUndHautaufhellungliegt in der antioxidativen Wirkung von CistancheGlykoside. Melanin in der menschlichen Haut entsteht durch die katalysierte Oxidation von TyrosinTyrosinaseDa die Oxidationsreaktion die Beteiligung von Sauerstoff erfordert, werden die sauerstofffreien Radikale im Körper zu einem wichtigen Faktorbeeinflusst die Melaninproduktion. Cistanche enthält Cistanosid, ein Antioxidans, das die Bildung freier Radikale im Körper reduzieren kannHemmung der Melaninproduktion.

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1. Einleitung

Carbamidperoxid (CP) ist ein Wirkstoff zur Zahnaufhellung [1]. Diese Verbindung ist als Harnstoffperoxid oder Wasserstoffperoxid-Harnstoff bekannt. CP wurde erstmals als entzündungshemmendes und antiseptisches Mittel zur Behandlung von Parodontalerkrankungen und Gingivitis eingesetzt [2,3]. Allerdings war die Zahnaufhellung während der Behandlungen ein Nebeneffekt [4]. Die aufhellende Wirkung von CP resultiert aus einem chemischen Oxidationsprozess, an dem Peroxid und organische Pigmentmoleküle im Zahnschmelz und Dentin beteiligt sind. Die Veränderung der Struktur der pigmentierten Moleküle führte zu klareren, kleineren Molekülen und die Zähne erschienen weiß [5–7]. Aufgrund des gestiegenen Interesses an der Ästhetik gesunder weißer Zähne wurden Zahnaufhellungsverfahren immer beliebter [8] und Zahnaufhellungsprodukte, die CP enthalten, sind weit verbreitet. Weitere Anwendungen von CP in der Mundhöhle sind die Behandlung von Plaque, Gingivitis und Karies aufgrund seiner antibakteriellen und entzündungshemmenden Wirkung [9–11].

Trotz seiner attraktiven Eigenschaften ist CP chemisch instabil [12]. Es ist sehr empfindlich gegenüber Licht und thermischer Einwirkung [13]. Diese Faktoren sind die Hauptursache für den CP-Abbau bei der Lagerung und führen zu einer Verringerung der Zahnaufhellungseffizienz [14]. Viele Stabilisatoren und Abbauhemmer wurden zur Verhinderung des CP-Abbaus eingesetzt. Die Wirksamkeit der Stabilisatoren ist jedoch unterschiedlich und weist Nachteile auf, z. B. dass sie teuer sind, das Aufschäumen nicht verhindern, eine unerwünschte Farbe verleihen oder keine ausreichende Löslichkeit aufweisen [15]. Die wässrigen Formulierungen mit Zahnaufhellungsmitteln weisen den gravierenden Nachteil einer schlechten Stabilität bei Langzeitlagerung auf [16], was dazu führt, dass die Produkte ihre zahnaufhellende Wirksamkeit verlieren [17].

Die Entwicklung in der pharmazeutischen Technologie hat es möglich gemacht, funktionelle Formulierungen herzustellen, um Arzneimittelprobleme wie geringe Stabilität zu überwinden [18]. Die Verkapselung eines Arzneimittels in einer trockenen Form eines Nanofaserfilms mit Durchmessern im Nanobereich mittels Elektrospinning-Technik erfreut sich derzeit großer Beliebtheit, da sie einfach ist und sich ein nichtgewebter Nanofaserfilm mit einem hohen Verhältnis von Oberfläche zu Volumen herstellen lässt , niedrige Kosten und die Möglichkeit einer Massenproduktion [19,20]. Der elektrogesponnene Nanofaserfilm ist eine praktikable Formulierung, die die Einbindung aktiver Verbindungen in ein geeignetes Polymer oder eine Polymermischung ermöglicht. In Anbetracht der Tatsache, dass CP insbesondere in wässrigen Systemen äußerst instabil ist, dürfte die Arzneimittelabgabe in Form fester Formulierungen wie Nanofaserfilmen ein guter Kandidat für die Abgabe dieses Wirkstoffs sein. Darüber hinaus kann die nanofaserige Filmformulierung aufgrund ihrer Benutzerfreundlichkeit die Compliance des Patienten erhöhen [21].

Kürzlich haben wir berichtet, dass CP-beladene Nanofaserfilme (CP-F) durch eine Elektrospinning-Technik zur Zahnaufhellung hergestellt werden könnten [22]. Polyvinylalkohol (PVA) wurde als Basislösung für die Herstellung von Nanofaserfolien durch Elektrospinnen verwendet. Polyvinylpyrrolidon (PVP) und Kieselsäure trugen zur Stabilisierung des CP bei und wurden als Arzneimittelträger zur Verhinderung des CP-Abbaus während des Prozesses verwendet. Der entwickelte CP-Nanofaserfilm zeigte eine hohe Wirkstoffeinschlusswirksamkeit und Zahnaufhellungsaktivität. Die Stabilität von CP im entwickelten CP-F wurde jedoch noch nicht umfassend untersucht. Daher sind Stabilitätstests dieser neuartigen Formulierung erforderlich, um die Überwachung vorherzusagen und die Gültigkeit sowie die idealen Lagerbedingungen zu bestimmen. Stabilitätstests von Formulierungen könnten Hinweise auf die Qualität der Formulierung und den Einfluss von Umweltfaktoren wie Temperatur, Licht und Luftfeuchtigkeit liefern [23]. Die Erkenntnisse können auf die Entwicklung eines geeigneten Herstellungsprozesses und die Auswahl von Verpackungs- und Lagerbedingungen angewendet werden. Daher zielte die vorliegende Studie darauf ab, die Stabilität von CP in CP-F zu untersuchen, nachdem es unter verschiedenen Bedingungen gehalten wurde. Die Abbaukinetik wurde untersucht, um die Halbwertszeit und Haltbarkeit der entwickelten Produkte abzuschätzen. Die physikalisch-chemischen Eigenschaften von CP-F wurden charakterisiert und die in CP-F verbleibende CP-Menge bestimmt, um die Effizienz von CP-F bei der Stabilisierung von CP zu bewerten.

2. Materialien und Methoden

2.1. Materialien

2.2. Vorbereitung von CP-F

Die Herstellung von CP-F erfolgte nach dem in früheren Arbeiten beschriebenen Verfahren [22]. Kurz gesagt wurde zunächst eine CP-Lösung bestehend aus PVA, PVP, Silica, CP und Wasser in einem Gewichtsverhältnis von 5,5:3:1:0,5:90 durch Auflösen von PVA und PVP hergestellt destilliertem Wasser hinzugefügt und 12 h lang bei 70 °C kontinuierlich gerührt. Die vorbereitete PVA-PVP-Lösung wurde auf Raumtemperatur abgekühlt. Siliciumdioxid und CP wurden abgewogen und in 1 Prozent N,N-Dimethylformamid dispergiert. Anschließend wurde dieser Lösung die vorbereitete PVA-PVP-Lösung zugesetzt, bis die Endkonzentration an CP 0,5 Prozent betrug. Die Probe wurde vorsichtig gerührt, bis eine klare Lösung entstand. Diese CP-Lösung wurde zum Elektrospinnen verwendet. Zur Herstellung von CP-F wurde der Elektrospinning-Prozess durchgeführt. Der Aufbau bestand aus einem Hochspannungsnetzteil (FC Series Glassman High Voltage Regulated DC Power Supplies, High Bridge, NJ, USA), einer Spritze, verbunden mit einer Pumpe (Harvard Apparatus Pump 11 Elite Syringe Pumps, Holliston, MA, USA) und ein stationärer Metallkollektor (VWR International, Radnor, PA, USA), bedeckt mit Aluminiumfolie. Die vorbereitete CP-Lösung für das Elektrospinnen wurde in eine Spritze mit einer Edelstahlnadel (Hamilton 2,5 ml, Modell 1005 TLL SYR, Hamilton Metal Hub Needles, Bonaduz, Schweiz) überführt und horizontal mit einer Flussrate von 10 µL/min gepumpt . Das Elektrospinnen wurde auf 15 kV eingestellt und der Abstand zwischen der Spritzenspitze und der Kollektorplatte betrug 10 cm. Vor dem weiteren Test wurde das erhaltene CP-F in 10 mm × 50 mm geschnitten und die Dicke an 10 Punkten mit einem Mikrometer (INSIZE 3203-25A, Suzhou, China) gemessen. Der Dickewert wurde mit einem optischen Mikroskop (Axio Vert.A1 FL-LED, ZEISS, Oberkochen, Deutschland) bestätigt, das mit einer Digitalkamera (ZEISS Axiocam 105 Farbe) ausgestattet war. Die Probe wurde in Querschnittsrichtung geschnitten und vertikal auf einem Glasobjektträger fixiert. Mikrofotografien der Proben wurden bei 5-facher Vergrößerung untersucht und ihre Dicke mit der Image J-Software (US National Institutes of Health, Bethesda, MD, USA) gemessen. CP in Polymerlösung (CP-P) wurde hergestellt, indem CP in einer Polymerlösung gelöst wurde, die 5,5 Prozent PVA, 3 Prozent PVP und 1 Prozent Siliciumdioxid enthielt, um eine endgültige CP-Konzentration von 5 Prozent zu erhalten. CP in Wasserlösung (CP-W) wurde durch Auflösen von CP in destilliertem Wasser erhalten, um eine Endkonzentration von CP zu erhalten, die der von CP-P entspricht. Die Menge an CP wurde mittels Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC) analysiert.

2.3. HPLC-Analyse

Zur Bestimmung des in den Proben verbleibenden CP wurde eine HPLC (Hewlett Packard Serie 1100, Agilent Technologie, Santa Clara, CA, USA) durchgeführt und die HPLC-Bedingungen aus früheren Berichten [24] wurden übernommen mit einigen Modifikationen verwendet. Kurz gesagt wurde eine Menge von 0,1 g Probe in 10 ml entionisiertem Wasser gelöst, dann wurden die Lösungen mit einer SorvallTM ST16R-Zentrifuge (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, USA) zentrifugiert eine Geschwindigkeit von 1{{30}},000 U/min für 15 Minuten. Eine Menge von 1000 µL der gesammelten Proben wurde mit 1000 µL 0,1 M Triphenylphosphin gemischt und 2 Stunden unter Lichtschutz gerührt. Die Bestimmung wurde bei 25 ± 0,2 ◦C durchgeführt. Eine Umkehrphasensäule (4,6 mm × 250 mm Hypersil ODS Agilent Technologies, Santa Clara, CA, USA) wurde verwendet und bei 225 nm detektiert. Das Injektionsvolumen betrug 10 µL. Eine mobile Phase mit unterschiedlichen Verhältnissen von Acetonitril zu Wasser wurde mit einer Flussrate von 1,0 ml/min betrieben. Zu Beginn der Laufzeit wurde bis 6,5 min ein Volumenverhältnis von 50:50 verwendet. Danach wurde das Verhältnis der mobilen Phase auf 100:0 geändert. Nach 10 Minuten wurde das Verhältnis der mobilen Phase wieder auf 50:50 geändert, bis die vollständige Laufzeit von 25 Minuten erreicht war. Die Kalibrierungskurve wurde mit einer wässrigen CP-Lösung im Bereich von 50–200 µg/ml erstellt. Es wurde eine lineare Standardkurve mit einem Korrelationskoeffizienten (r 2 ) von 0,9997 erhalten. Die verbleibende CP-Menge wurde mit Gleichung (1) berechnet:

2.4. Auswirkungen von Temperatur und UV-Licht auf die Abbaukinetik von CP

2.5. Auswirkungen von Temperatur und Luftfeuchtigkeit auf CP-F nach Langzeitlagerung

2.6. Farbmessung

Die Farbe von CP-F wurde mit einem Kolorimeter (tragbares Präzisionskolorimeter Fru WR10, Shenzhen Wave Optoelectronics Technology Co., Ltd, Shenzhen, China) analysiert. Die Messungen wurden an drei verschiedenen Punkten auf der Oberfläche von CP-F durchgeführt. Die Ergebnisse der Farbmessung wurden anhand der deklarativen L*a*b*-Koordinatenwerte der CIE (Commission International declarative) bewertet, wobei L* den Helligkeitsgrad im Bereich von 0 (Null) bis 100 (Weiß) darstellt und a* und b* den Helligkeitsgrad darstellen Grad der Grün-Rot- bzw. Blau-Gelb-Farbkoordinaten [25]. Ein positiver a*-Wert gibt den Rotanteil und ein negativer a*-Wert den Grünanteil an. Ein positiver b*-Wert gibt den Gelbanteil und ein negativer b*-Wert den Blauanteil an. Das Zentrum der a*- und b*-Koordinaten ist achromatisch und die zunehmenden Werte von a* und b* stellen die Sättigung der Farbe dar. Die L*a*b*-Werte von CP-F wurden gemessen. Um die Farbänderung zwischen der Farbe von CP-F zu Beginn und 12 Monate nach der Lagerung zu bewerten, wurde der Gesamtfarbunterschied (∆E) mithilfe von Gleichung (2) berechnet. Der ∆E-Wert bezieht sich auf die visuelle Wahrnehmung von Farbe. Liegen die ∆E-Werte unter 1, ist die Farbveränderung nicht sichtbar, liegen die ∆E-Werte zwischen 1 und 3, ist eine geringfügige Farbveränderung sichtbar, und liegen die ∆E-Werte über 3, ist die Farbveränderung sichtbar. Die Farbmessung wurde an 5 Punkten von drei unabhängigen Proben bei jeder Lagerbedingung durchgeführt.

2.7. Morphologiestudie

2.8. Interne Strukturuntersuchung

2.9. Untersuchung des thermischen Verhaltens

2.10. Molekulare Interaktionsstudie

2.11. Untersuchung mechanischer Eigenschaften

Die mechanischen Eigenschaften von CP-F wurden mit einem Texturanalysator (TA.XT Plus, Texture Analyzer Stable Micro Systems, Surrey, UK) nach der zuvor beschriebenen Methode [26] mit einigen Modifikationen bewertet. Vor dem Test wurde ein Texturanalysator mit einer 5-kg-Wägezelle kalibriert und mit Zugklemmen (A/TG) ausgestattet. CP-F wurde in eine rechteckige Form von 0,5 cm × 5,0 cm geschnitten. Die Probe wurde zwischen den Klemmen eingespannt. Die anfängliche Länge zwischen den Griffen wurde auf 3 cm eingestellt. Die Prüfgeschwindigkeit betrug 1 mm/s bei 5 g Abzugskraft. Die Probe wurde gezogen, bis die Probe brach. Zum Zeitpunkt des Bruchs wurde der Wert der Kraft und Dehnung aufgezeichnet. Die Messung wurde mit drei unabhängigen Filmproben aus jeder Lagerbedingung durchgeführt. Die mechanischen Eigenschaften der Filme wurden durch die Zugfestigkeit (σ), die Bruchdehnung (ε) und den Elastizitätsmodul (E) charakterisiert, berechnet unter Verwendung der Gleichungen (3)–(5):

Dabei ist F die maximale Kraft beim Bruch des Films (N), A die Querschnittsfläche der Probe (cm2), ∆L die Ausdehnung der Probe und L0 die ursprüngliche Länge der Probe Probe (cm).

2.12. Untersuchung mukoadhäsiver Eigenschaften

Ein Texturanalysator (TA.XT Plus Texture Analyzer, Stable Micro Systems, Surrey, UK) wurde verwendet, um die Klebeeigenschaften von CP-F unter Verwendung einer zuvor beschriebenen Methode [22] mit einigen Modifikationen zu untersuchen. Vor dem Test wurde ein Texturanalysator mit einer 5-kg-Wägezelle kalibriert. CP-F wurde mit doppelseitigem Klebeband an der Sonde (P 0,5 Plexiglas, 0,5-Zoll Durchmesser) befestigt. Ein 2 cm × 5 cm großes Stück Schweinedarmschleimhaut wurde an einem Glasobjektträger befestigt und dann auf den Ständer gelegt. Die Oberfläche der Schleimhaut wurde durch Auftropfen von 1 ml künstlichem Speichel hydratisiert. Die Sonde wurde abgesenkt, um die Schleimhautoberfläche zu berühren. Eine Kontaktkraft von 0,2 N wurde mit einer Kontaktzeit von 60 s ausgeübt und dann wurde die Sonde mit einer Geschwindigkeit von 1 mm/s zurückgezogen. Zur Bestimmung der Haftkraft wurde die Software Texture Exponent (Stable Micro Systems, Surrey, UK) verwendet. Das Experiment wurde in dreifacher Ausfertigung für die Filmproben aus jedem Lagerzustand durchgeführt.

2.13. Statistische Analyse

3. Ergebnisse und Diskussion

Es wurde festgestellt, dass die meisten hergestellten CP-F eine gleichmäßige Dicke aufwiesen. Mit einem Mikrometer zeigten die Filme eine durchschnittliche Dicke von 0,98 ± 0,10 mm. Die mikroskopische Querschnittsaufnahme der optischen Mikroskopie von CP-F, wie in Abbildung 1 dargestellt, zeigte, dass die Dicke der Filme 1,00 ± 0,05 mm betrug, was dem Ergebnis des Mikrometers entsprach. Das erhaltene CP-F mit einer Dicke von etwa 1 mm wurde für weitere Untersuchungen ausgewählt.

Im Allgemeinen wurde die zur Bestimmung von CP in der Formulierung verwendete HPLC-Analyse anhand der Selektivität von Triphenylphosphinoxid und Triphenylphosphin validiert. Die HPLC-Chromatogramm-Peaks von Triphenylphosphinoxid und Triphenylphosphin wurden in den unterschiedlichen Retentionszeiten von 5,0 min bzw. 10,5 min dargestellt, wie in Abbildung S1a dargestellt [27]. Triphenylphosphinoxid wurde durch Oxidation von Triphenylphosphin durch CP erhalten [28]. In der vorliegenden Studie erfolgte die Bestimmung von CP anhand der Peakfläche von Triphenylphosphinoxid. Der Restpeak von Triphenylphosphin in den HPLC-Chromatogrammen bestätigte, dass das gesamte CP vollständig reagiert hatte. Um darüber hinaus oxidative Störungen durch andere Faktoren zu begrenzen, die zu einer Überschätzung von CP führen könnten, wurde die Bestimmung von Triphenylphosphinoxid in einer Blindprobe ohne CP durchgeführt. Das Ergebnis ist in Abbildung S1b dargestellt.

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