Chitosan [a (1----4) 2-amino-2-deoxy-beta-D-Glucan] is a unique polysaccharide derived from chitin. Several attempts have been made to use this biopolymer in biomedical field. The use of this material in the development of hemodialysis membranes, artificial skin, drug targetting and other applications are discussed. It appears, this novel biomolecule, biodegradable, and biocompatible, find applications in substituting or regenerating the blood/tissue interfaces. This polysaccharide having structural characteristics similar to glycosaminoglycans, seems to mimic their functional behaviour.

The search for a nonthrombogenic material having patency to be used for small diameter vascular graft applications continues to be a field of extensive investigation. The purpose of the present study was to examine whether surface modification of polytetra fluoroethylene (PTFE, Teflon) and polyethylene-terephthalate (Dacron) vascular grafts might extend graft biocompatibility without modifying the graft structure. A series of surface coatings were prepared by modifying the argon plasma-treated PTFE and Dacron grafts with collagen IV and laminin and subsequently immobilizing bioactive molecules like PGE1, heparin or phosphatidyl choline via the carbodiimide functionalities. Surface analysis by Fourier transform infrared spectroscopy-attenuated total reflectance revealed the presence of new functional groups on the modified graft surfaces. In vitro studies showed that fibrinogen adsorption and platelet adhesion on modified grafts were significantly reduced. This study proposes that surface grafting of matrix components (collagen-type IV and laminin) and subsequent immobilization of bioactive molecules (PGE1, heparin or phosphatidyl choline) changed the surface conditioning of vascular grafts and subsequently improved their biocompatibility. However, more detailed in vivo studies are needed to confirm these observations.

Nifedipine was embedded in a chitosan matrix to develop a prolonged-release form. The in vitro release profiles of nifedipine from chitosan beads and microgranules were monitored by UV spectrophotometer. The studies were performed in a rotating shaker (100 rev min−1) in 0.1 M HCl buffer (pH 2.0) or 0.1 M phosphate buffer (pH 7.4). Comparison was made between drug-loaded microbeads and microgranules. The amount and percentage of drug release were much higher in HCl than in phosphate buffer, probably due to the salt formation of the matrix (chitosan hydrochloride) at acid pH. The release rate of nifedipine from chitosan matrix was slower for beads than granules. These findings suggest the possibility of modifying the formulations to obtain the desired controlled release of the drug in an oral sustained-delivery system.

Abstract A series of membranes are prepared by air drying thin films, which were composed of poly(vinyl alcohol) blended with chitosan [a (1 → 4)2‐amino‐2‐deoxy‐β‐D‐glucan] (PVA–Chit) in different ratios. The PVA‐blended chitosan membranes showed improved strength properties and permeability functions for low‐molecular‐weight compounds. Nonthrombogenic PVA–Chit (4 : 6) membranes were derived by immobilizing bioactive molecules like PGE 1 on heparin‐modified membranes, via free radical mechanisms, by N 2 plasma. This novel membrane demonstrated good permeability properties for small molecules and showed a dramatic reduction in platelet attachment. The prostaglandin E 1 ‐immobilized substrate also indicated an increase in albumin surface attachment and a reduction in fibrinogen binding. This may be one of the parameters for a reduced platelet‐surface attachment, which may also improve the blood compatibility of the substrate. It is also postulated that the total water content of membranes need not be the prime factor governing the permeability of solutes through water‐swollen membranes. However, many other parameters govern the solute permeability, like the amount of solutes dissolved in bound water and the status of water in the polymer matrix.

A mild chitosan/calcium alginate microencapsulation process, as applied to encapsulation of biological macromolecules such as albumin and hirudin, was investigated. The polysaccharide chitosan was reacted with sodium alginate in the presence of calcium chloride to form microcapsules with a polyelectrolyte complex membrane. Hirudin-entrapped alginate beads were further surface coated with polyethylene glycol (PEG) via glutaraldehyde functionalities. It was observed that approximately 70% of the content is being released into Tris-HCl buffer, pH 7.4 within the initial 6 h and about 35% release of hirudin was also observed during treatment with 0.1 M HCl, pH 1.2 for 4 h. But acid-treated capsules had released almost all the entrapped hirudin into Tris-HCl, pH 7.4 media within 6 h. From scanning electron microscopic and swelling studies, it appears that the chitosan and PEG have modified the alginate microcapsules and subsequently the protein release. The microcapsules were also prepared by adding dropwise albumin-containing sodium alginate mixture into a PEG– CaCl2 system. Increasing the PEG concentration resulted in a decrease rate of albumin release. The results indicate the possibility of modifying the formulation to obtain the desired controlled release of bioactive peptides (hirudin), for a convenient gastrointestinal tract delivery system. © 1998 John Wiley & Sons, Inc. J Appl Polym Sci 70: 2143–2153, 1998

Aspirin and heparin were embedded in chitosan/polyethylene vinyl acetate co-matrix to develop a prolonged release form. The in vitro release profiles of these drugs from the co-matrix system were monitored in Tris HCI buffer pH7.4, using a UV spectrophotometer. The amount of drug release was initially much higher, followed by a constant slow release profile for a prolonged period. The initial burst release was substantially modified with styrenebutadiene coatings. From scanning electron microscopy studies it appears that the drugs diffuse out slowly to the dissolution medium through the micropores of the co-matrix. The released aspirin-heparin from the co-matrix system had shown their antiplatelet and anticoagulant functions. The results propose the possibility of delivering drug combinations, having synergestic effects for therapeutic applications.

Heparin remains the gold-standard inhibitor of the process involved in the vascular response to injury. Continued anticoagulation is achieved by subcutaneous administration of low-molecular-weight heparin (LMW Hep) or with an orally active anticoagulant such as warfarin. An oral heparin would avoid the inconvenience of subcutaneous injections and adverse events associated with warfarin. A mild chitosan/PEG/calcium alginate microencapsulation process, as applied to encapsulation of biological macromolecules such as heparin and LMW Hep was investigated. Heparin and LMW Hep entrapped alginate beads were further surface/enteric coated with chitosan and cellulose acetate phthalate (CAP) via carbodiimide (EDC) functionalities. It was observed that approximately 70% of the content is being released into Tris-HCl buffer, pH 7.4 within the initial 6 hours and no significant release of LMW Hep was observed from enteric coated microspheres (12%) during treatment with 0.1 M HCl, pH 1.0 for 4 hours. But acid treated capsules had released almost all the entrapped LMW Hep into Tris-HCl, pH 7.4 media within 6 hours. From scanning electron microscopic and swelling studies, it appeared that the surface coatings (via chitosan and CAP) had modified the alginate microspheres and subsequently the drug release. The released heparin and LMW Hep had shown their anticoagulant functions. These results established the feasibility of modifying the formulation in order to obtain the desired controlled release of bioactive agent (LMW Hep), for a convenient pH dependent delivery system.

Chitosan, a polysaccharide, having structural characteristics similar to glycosaminoglycans, seems to be nontoxic and bioabsorbable. This study highlights the use of chitosan matrix for controlled drug delivery systems. The steroid drugs, namely testosterone, progesterone and β-oestradiol were mixed with Chitosan and the films were prepared by evaporation technique. The in vitro release profile of these steroids from the film matrix was monitored, as a function of time, in phosphate buffered saline (PBS, pH 7.4) at 37 degree C using a U-V-spectrophotometer. The degradation, of these chitosan and drug loaded chitosan films, was also investigated by weight loss and tensile strength studies. The steroid release from chitosan films was compared with the release of these drugs from their microbeads. It appears, the films and the microbeads stayed intact during the dissolution study of 90 days and the possibility of using these systems in contraceptive applications and novel drug delivery systems are discussed.

A mild chitosan/calcium alginate microencapsulation process, as applied to encapsulation of biological macromolecules such as albumin and insulin, was investigated. The microcapsules were derived by adding dropwise a protein-containing sodium alginate mixture into a chitosan–CaCl2 system. The beads containing a high concentration of entrapped bovine serum albumin (BSA) as more than 70% of the initial concentration were achieved via varying chitosan coat. It was observed that approximately 70% of the content is being released into Tris-HCl buffer, pH 7.4 within 24 h and no significant release of BSA was observed during treatment with 0.1M HCl pH 1.2 for 4 h. But the acid-treated beads had released almost all the entrapped protein into Tris-HCl pH 7.4 media within 24 h. Instead of BSA, the insulin preload was found to be very low in the chitosan/calcium alginate system; the release characteristics were similar to that of BSA. From scanning electron microscopic studies, it appears that the chitosan modifies the alginate microspheres and subsequently the protein loading. The results indicate the possibility of modifying the formulation in order to obtain the desired controlled release of bioactive peptides (insulin), for a convenient gastrointestinal tract delivery system. © 1996 John Wiley & Sons, Inc.

Smooth muscle cell proliferation plays a major role in the genesis of restenosis after angioplasty or vascular injury. Local delivery of agents capable of modulating vascular responses, have the potential to prevent restenosis. However, the development of injectable microspheres for sustained drug delivery to the arterial wall is a major challenge. We demonstrated the possibility of entrapping an antiproliferative agent, cisplatin, in a series of surface coated biodegradable microspheres composed of poly(lactic acid)poly(caprolactone) blends, with a mean diameter of 2-10 pm. The microspheres were surface coated with poly ethylene glycol (PEG), chitosan (Chit), or alginate (Alg). A solution of cisplatin and a 50:50 blend of polylactic acid (PLA)-polycaprolactone (PCL) dissolved in acetone-dichloromethane mixture was poured into an aqueous solution of PEG (or polyvinyl alcohol or Chit or Alg) with stirring using a high speed homogenizer, for the formation of microspheres. Cisplatin recovery in microspheres ranged from 25-45% depending on the emulsification system used for the preparations. Scanning electron microscopy revealed that the PLA-PCL microspheres were spherical in shape and had a smooth surface texture. The amount of drug release was much higher initially (20-30%), this was followed by a constant slow-release profile for a 30-day period of study. It has been found that drug release depends on the amount of entrapped drug, on the presence of extra cisplatin in the dispensing phase, and on the polymer coatings. This PEG or Alg-coated PLA/PCL microsphere formulation may have potential for the targeted delivery of antiproliferative agents to treat restenosis.