Theoretical and practical development of dental films based on chitosan

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Introduction. An analysis of the current state of research in the field of creating dental films shows the need to search for new polymer bases for their production. One of the modern approaches is the combination of phytocomplexes with polymers with biological activity. Such a promising polymer, in our opinion, is chitosan, a derivative of the polysaccharide chitin and a large-tonnage product of the processing of the latter. It has a number of advantages, providing a prolonged effect and the ability to stay on the mucous surface for a long time. Another promising component of dental products is the biologically active components of ginkgo extract.

Objective. Development of theoretical and practical methods for the production of dental films based on chitosan and evaluation of their ability to absorb biologically active components of herbal preparations.

Material and methods. Chitosan (Bioprogress, М=200 kDa, degree of deacetylation – 83%, bulk density – 1.5 g/cm3); molding of film materials according to the standard method, HLB evaluation by the Davis method, molecular modeling by molecular mechanics and quantum chemistry (academic license of the HyperChem8 molecular modeling program (HyperCube (C)), academic license No. HC80SA-4-1BBF6). The strength properties of the films were determined on a ZwickiLine tensile testing machine. Soil degradation was determined in laboratory conditions, according to GOST 9.060-75

Results. Dental films based on chitosan were obtained by dissolving chitosan in water in the presence of acetic acid, followed by conversion from the acidic to the basic form with an ammonia solution and subsequent drying in a thin layer. Previously obtained extract of ginkgo was introduced either in the pre-drying stage, or by applying directly to the film. Theoretical modeling of the adsorption of biologically active components of ginkgo extract on the surface of chitosan by the semi-empirical method of quantum chemistry PM7 has been performed. The physicochemical characteristics of the films in various media, as well as their strength and biodegradation, were studied.

Conclusion. The properties of dental films based on chitosan polymer have been described theoretically and experimentally, have the necessary technological characteristics and can be used as promising dental dosage forms, including those containing ginkgo extract.

About the authors

Elena V. Kovtun

Pyatigorsk Medical and Pharmaceutical Institute – branch of the Volgograd State Medical University

Author for correspondence.
Email: elena.f.73@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3437-760X

PhD in Pharmaceutical Sciences, Associate Professor at the Department of Pharmaceutical Technology with a Course in Medical Biotechnology

Russian Federation, Kalinin Avenue, 11, Pyatigorsk, 357532

Eleonora F. Stepanova

Pyatigorsk Medical and Pharmaceutical Institute – branch of the Volgograd State Medical University

Email: e.f.stepanova@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4082-3330

Doctor of Pharmaceutical Sciences, Professor, Professor at the Department of Pharmaceutical Technology with a Course in Medical Biotechnology

Russian Federation, Kalinin Avenue, 11, Pyatigorsk, 357532

Lyudmila V. Pogrebniak

Pyatigorsk Medical and Pharmaceutical Institute – branch of the Volgograd State Medical University

Email: pspa2010@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-7846-0862

PhD in Pharmaceutical Sciences, Associate Professor at the Department of Pharmaceutical Technology with a Course in Medical Biotechnology

Russian Federation, Kalinin Avenue, 11, Pyatigorsk, 357532

Andrey V. Pogrebnyak

Pyatigorsk Medical and Pharmaceutical Institute – branch of the Volgograd State Medical University

Email: pspa2007@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-6430-8018

Doctor of Chemistry, Professor of the Department of Inorganic, Physical and Colloidal Chemistry

Russian Federation, Kalinin Avenue, 11, Pyatigorsk, 357532

Dmitry O. Bokov

Sechenov First Moscow State Medical University; Federal Research Center of Nutrition and Biotechnology

Email: bokov_d_o@staff.sechenov.ru
ORCID iD: 0000-0003-2968-2466

PhD in Pharmaceutical sciences, Associate professor, Associate professor at the Pharmaceutical Natural Sciences Departmet, Institute of Pharmacy named after A.P. Nelyubin, researcher of laboratory of chemistry of food products

Russian Federation, Trubetskaya St., 8, bldg. 2, Moscow, 119991; Ustinsky proezd, building 2/14, Moscow, 109240

Natalya P. Balobanova

University "Synergy"

Email: Balobanova.np@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-1946-1379

PhD in Biological Sciences, Associate Professor, Head of the Department of Pharmacy, Faculty of Medicine

Russian Federation, Leningradsky Prospekt, 80, Moscow, 125190

Ekaterina B. Bryuzgina

Volgograd State Technical University

Email: cherekaterina18@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-9627-334X

PhD in Chemical Sciences, Associate Professor at the epartment of technologies of macromolecular and fibrous materials

Russian Federation, V.I. Lenina, 28, Volgograd, 400005

Olga V. Kolyaganova

Volgograd State Technical University

Email: ollik86@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6004-0413

PhD in Technical Sciences, Associate Professor at the Department of technologies of macromolecular and fibrous materials

Russian Federation, V.I. Lenina, 28, Volgograd, 400005

Viktor V. Klimov

Volgograd State Technical University

Email: vicklimov@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-3468-7528

PhD in Chemical Sciences, Associate Professor at the Department of technologies of macromolecular and fibrous materials

Russian Federation, V.I. Lenina, 28, Volgograd, 400005

Evgeny V. Bryuzgin

Volgograd State Technical University

Email: cherekaterina18@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-2930-1910

Doctor of Chemistry, Associate Professor at the Department of technologies of macromolecular and fibrous materials

Russian Federation, V.I. Lenina, 28, Volgograd, 400005

Irina A. Samylina

Sechenov First Moscow State Medical University

Email: samylina_i_a@staff.sechenov.ru
ORCID iD: 0000-0002-4895-0203

Doctor of Pharmaceutical sciences, corresponding member of the RAS, Professor, Professor of the Pharmaceutical Natural Sciences Department, Institute of Pharmacy named after A.P. Nelyubin

Russian Federation, Trubetskaya St., 8, bldg. 2, Moscow, 119991

References

  1. Konovalova V.V., Run A.A., Bryk M.T., Burban A.F. Study of the antimicrobial properties of membranes modified with chitosan. Membranes. 2006; 32 (4): 56–61 (in Russian)
  2. Kokorina O.V., Kasatkin A.N., Dvoryanchikov V.V. Features of wound healing after tonsillectomy with the use of chitosan. Vestn. grew up voen.-med. acad. 2017; 58 (2): 13–8 (in Russian)
  3. Ramachandran S., Nandhakumar S., Dhanaraju M.D. Formulation and Characterization of Glutaraldehyde Cross-Linked Chitosan Biodegradable Microspheres Loaded with Famotidine. Tropical J. of Pharmaceutical Research. 2011; 10 (3): 309–16.
  4. Stewart J.J.P. Optimization of parameters for semiempirical methods VI: more modifications to the NDDO approximations and re-optimization of parameters. J. Mol. Model. 2013; 19: 1–32. https://doi.org/10.1007/ s00894-012-1667-x.
  5. Chernyshova E.B., Berezin A.S., Tuzhikov O.I. Hydrophobization of chitosan-based films with acrolein. Russian J. of Applied Chemistry. 2017; 90 (7): 1165.
  6. Smirnov V.F. et al. Obtaining biodegradable materials based on block and graft copolymers of chitosan and methyl acrylate. Bulletin of the Nizhny Novgorod University. N.I. Lobachevsky. 2009; 5: 95–102 (in Russian)
  7. Kovtun E., Pogrebnyak L., Stepanova E., Pogrebnyak A., Morozov Y., Bokov D. Preparation of components of ultrasonic extract of ginkgo biloba, physico-chemical and pharmacological analysis and molecular design. Archiv Euromedica. 2022; 12 (1): 26–8. https://dx.doi.org/10.35630/2199-885X/2022/12/1.6
  8. Bryuzgin E.V., V.V. Klimov, S.A. Repin et al. Aluminum surface modification with fluoroalkyl methacrylate-based copolymers to attain superhydrophobic properties. Appl Surf Sci 419. 2017; 454–9. https://doi.org/10.1016/j.apsusc. 2017.04.222.
  9. GOST 14236-81 Polymer films. Tensile test method (with Amendment No. 1). Moscow: USSR State Committee for Standards, 1981 (in Russian)
  10. GOST 12423-66 (ST SEV 885-78) Plastics. Conditions for conditioning and testing samples (samples) (with Amendments No. 1, 2). – Moscow: Standartinform, 2008 (in Russian)
  11. Parr R.G., Szentpaly L.V., Liu S. Electrophilicity Index. J. Am. Chem. Soc. 1999; 121: 1922–4. https://doi.org/10.1021/ja983494x.
  12. Pogrebniak L., Pogrebniak A. Specific (by area) heat of hydration – a new molecular descriptor for evaluating component compatibility of dosage forms. Science in the modern information society XXVI. Lulu Press (USA). 2021; 119–21. ISBN: 9781257829309.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Molecular model of ginkgolide B

Download (25KB)
3. Fig. 2. Molecular model of chitosane

Download (55KB)
4. Fig. 3. Soil biodegradation of films based on chitosan

Download (64KB)

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».