Formation and Characterization of Chitosan-Based Polyelectrolyte Complex Containing Antifungal Phenylpropanoids : Formación y caracterización de un complejo polielectrolítico basado en quitosano que contiene fenilpropanoides antifúngicos

Abstract

In this work, a novel chitosan-based polyelectrolyte complex (PEC) was prepared using chitosan as the cationic polyelectrolyte, while a potassium salt of poly(maleic anhydride-alt-tetradecene) (PMA-14) served as the anionic counterpart. These PECs were used for the encapsulation of two nitroeugenol derivatives: 4-allyl-2-methoxy-6-nitrophenol (3) and 2-allyl-6-nitrophenol (4). The results confirm complex formation and efficient encapsulation of active compounds. Encapsulation efficiency (EE) was influenced by the chemical structure of the compounds, with 32.18% EE for 3 and 20.36% EE for 4. The resulting systems were characterized by fluorescence probing techniques, dynamic light scattering (DLS), and zeta potential. On the other hand, antifungal assays revealed that, in free form, 3 exhibits a much higher activity against Botritys cinerea than 4. However, no effect of encapsulation of both compounds on antifungal performance was observed. Results from molecular dynamic studies indicate that a stabilization effect is induced by compounds 3 and 4 during PEC formation, which is attributed to specific interactions between polyelectrolytes and guest molecules. These results are in line with the EE values measured for 3 and 4 and explain the low release from PECs of these molecules. Thus, the potential development of PEC-based systems for the delivery of bioactive compounds requires a deeper comprehension of parameters determining the relationship between encapsulation efficiency and delivery kinetics.

En este trabajo, se preparó un nuevo complejo polielectrolítico basado en quitosano (PEC) utilizando quitosano como polielectrolito catiónico, mientras que una sal de potasio de poli(anhídrido maleico-alt-tetradeceno) (PMA-14) sirvió como contraparte aniónica. Estos PEC se utilizaron para la encapsulación de dos derivados de nitroeugenol: 4-alil-2-metoxi-6-nitrofenol (3) y 2-alil-6-nitrofenol (4). Los resultados confirman la formación de complejos y la encapsulación eficiente de compuestos activos. La eficiencia de encapsulación (EE) estuvo influenciada por la estructura química de los compuestos, con 32,18 % EE para 3 y 20,36 % EE para 4. Los sistemas resultantes se caracterizaron mediante técnicas de sondeo de fluorescencia, dispersión dinámica de luz (DLS) y potencial zeta. Por otra parte, los ensayos antimicóticos revelaron que, en forma libre, el 3 exhibe una actividad mucho mayor contra Botritys cinerea que el 4. Sin embargo, no se observó ningún efecto de la encapsulación de ambos compuestos sobre el rendimiento antimicótico. Los resultados de los estudios de dinámica molecular indican que los compuestos 3 y 4 inducen un efecto de estabilización durante la formación de los PEC, que se atribuye a interacciones específicas entre los polielectrolitos y las moléculas huésped. Estos resultados están en línea con los valores de EE medidos para el 3 y el 4 y explican la baja liberación de estas moléculas desde los PEC. Por lo tanto, el desarrollo potencial de sistemas basados ​​en PEC para la administración de compuestos bioactivos requiere una comprensión más profunda de los parámetros que determinan la relación entre la eficiencia de encapsulación y la cinética de administración.