Development of mesalamine loaded-fenugreek gum decorated pectin microspheres for colonic drug delivery: Ex-vivo and in-vitro characterizations

Abstract

Mesalamine (MES) is a preferred therapeutic agent for managing various colon disorders, including inflammatory bowel diseases (IBD). However, conventional oral dosage forms of MES face significant limitations, which reduce their effectiveness in managing these conditions. To overcome these challenges, advanced dosage forms of MES are essential. Fenugreek gum (FG), a natural polysaccharide with non-toxicity, ease of synthesis, biodegradability, and biocompatibility, was selected as a key component for developing a novel delivery system. Calcium ion crosslinked MES-incorporated FG-decorated pectin microspheres (FG@MES/PM) were successfully designed for colon-specific drug delivery using an ionotropic gelation technique. The microspheres exhibited favorable physicochemical characteristics, including a particle size of 586 nm, a polydispersity index of 0.348, an entrapment efficiency of 85.20 ± 1.02%, and a drug content of 98.52 ± 0.96%. Ex vivo mucoadhesion tests demonstrated strong mucoadhesive properties, highlighting the potential of FG@MES/PM to adhere effectively to the colonic mucosa. In vitro drug release studies showed a modified release profile, with 99.02 ± 1.80% MES released over 24 h. Release kinetics analysis confirmed that FG@MES/PM followed the Higuchi matrix model (R² = 0.9867), indicating diffusion-controlled release. The drug release mechanism was characterized as anomalous (non-Fickian) transport, with a release exponent (n) of 0.563. Overall, FG@MES/PM demonstrated promising potential for colon-specific drug delivery, offering sustained release and enhanced mucoadhesion. This study underscores the utility of FG for developing advanced drug delivery systems targeting the colon. Future research should explore the broader application of FG and similar natural polysaccharides in designing efficient and biocompatible colon-targeted formulations to improve therapeutic outcomes for IBD and related conditions.

La mésalamine (MES) est un agent thérapeutique privilégié pour la prise en charge de divers troubles du côlon, notamment les maladies inflammatoires chroniques de l’intestin (MICI). Cependant, les formes posologiques orales conventionnelles de MES sont confrontées à des limitations importantes, qui réduisent leur efficacité dans la prise en charge de ces affections. Pour surmonter ces défis, des formes posologiques avancées de MES sont essentielles. La gomme de fenugrec (FG), un polysaccharide naturel non toxique, facile à synthétiser, biodégradable et biocompatible, a été sélectionnée comme composant clé pour le développement d’un nouveau système d’administration. Des microsphères de pectine décorées de FG et réticulées avec des ions calcium et incorporées dans la MES (FG@MES/PM) ont été conçues avec succès pour l’administration de médicaments spécifiques au côlon à l’aide d’une technique de gélification ionotrope. Les microsphères présentaient des caractéristiques physicochimiques favorables, notamment une taille de particule de 586 nm, un indice de polydispersité de 0,348, une efficacité de piégeage de 85,20 ± 1,02 % et une teneur en médicament de 98,52 ± 0,96 %. Les tests de mucoadhésion ex vivo ont démontré de fortes propriétés mucoadhésives, soulignant le potentiel de FG@MES/PM à adhérer efficacement à la muqueuse colique. Les études de libération de médicament in vitro ont montré un profil de libération modifié, avec 99,02 ± 1,80 % de MES libéré sur 24 h. L’analyse de la cinétique de libération a confirmé que FG@MES/PM suivait le modèle de matrice de Higuchi (R² = 0,9867), indiquant une libération contrôlée par diffusion. Le mécanisme de libération du médicament a été caractérisé comme un transport anormal (non fickien), avec un exposant de libération (n) de 0,563. Dans l’ensemble, FG@MES/PM a démontré un potentiel prometteur pour l’administration de médicaments spécifiques au côlon, offrant une libération prolongée et une mucoadhésion améliorée. Cette étude souligne l’utilité du FG pour le développement de systèmes avancés d’administration de médicaments ciblant le côlon. Les recherches futures devraient explorer l’application plus large du FG et de polysaccharides naturels similaires dans la conception de formulations efficaces et biocompatibles ciblant le côlon pour améliorer les résultats thérapeutiques des MICI et des affections associées.