This study focused on the development and characterization of composite microspheres based on chitosan and 45S5 bioglass loaded with acetaminophen, intended for use as local drug delivery systems for bone-related applications. Initially, bioglasses were synthesized using two different routes: melt-quenching (BG-FT) and sol-gel (BG-SG). Characterization by XRD, FT-IR, and SEM demonstrated that the sol-gel route produces micrometric particles (2-3 μm) with crystalline phases such as silicorhenanite and a surface enriched with silanol groups, resulting in higher reactivity and improved processability compared to melt-derived bioglass. Subsequently, microsphere formation was evaluated using the solid-in-oil-in-water (S/O/W) double emulsion method followed by glutaraldehyde crosslinking. The results indicated that melt-derived bioglass is unsuitable for this process due to emulsion instability. In contrast, sol-gel bioglass enabled the successful formation of spherical and relatively homogeneous microspheres, with the formulation containing 50 wt.% inorganic loading (CS-BG50-SG) exhibiting the best performance and achieving a production yield of 74.73%. Finally, in vitro release studies conducted in PBS revealed that the hybrid system exhibits a high acetaminophen loading capacity and a rapid initial release profile (burst effect), mainly associated with the porosity and hydrophilic nature of the inorganic phase. Overall, these findings indicate that CS-BG-SG microspheres represent a viable biomaterial with suitable physicochemical and functional properties for potential applications in bone tissue engineering.
El presente trabajo se enfocó en el desarrollo y caracterización de microesferas compuestas de quitosano y biovidrio 45S5 cargadas con acetaminofén, con la finalidad de emplearlas como sistemas para liberación local de fármacos. En una primera etapa, el biovidrio fue sintetizado mediante dos rutas distintas: fusión-temple (BG-FT) y sol-gel (BG-SG). La caracterización por DRX, FT-IR y MEB evidenció que la ruta sol-gel conduce a partículas de tamaño micrométrico (2-3 μm), con presencia de fases cristalinas tipo silicorhenanita y una superficie rica en grupos silanol, lo que se traduce en una mayor reactividad y mejor procesabilidad en comparación con el biovidrio obtenido por fusión. Posteriormente, se evaluó la obtención de microesferas mediante doble emulsión sólido/aceite/agua (S/O/W) y reticulación con glutaraldehído. Los resultados mostraron que el biovidrio obtenido por fusión no es adecuado para este método debido a la inestabilidad de la emulsión. En comparación, el biovidrio sintetizado por sol-gel permitió la formación de microesferas esféricas y relativamente homogéneas, identificándose la formulación con 50% de carga inorgánica (CS-BG50-SG) como la más estable, con un rendimiento de producción del 74.73%. Finalmente, los estudios de liberación in vitro en PBS indicaron que el compósito presenta una alta capacidad de carga de acetaminofén y un perfil de liberación inicial rápida (efecto burst), asociado a la porosidad y a la naturaleza hidrofílica de la fase inorgánica. En conjunto, los resultados sugieren que las microesferas CS-BG-SG constituyen un biomaterial viable, con propiedades fisicoquímicas y funcionales adecuadas para aplicaciones potenciales en ingeniería de tejido óseo.
