Nanostructured lipid carrier containing hydroxymethylnitrofurazone: preparation, characterization and in vitro and in vivo evaluation of leishmanicidal activity / Carreador lipídico nanoestruturado contendo hidroximetilnitrofural: preparação, caracterização físico-química e avaliação in vitro e in vivo da atividade leishmanicida

Leishmaniasis, a neglected tropical disease (NTD), is a set of diseases caused by obligatory parasitic protozoa of the genus Leishmania. And it has cutaneous and visceral eishmaniasis as its main forms. Treatment includes pentavalent antimonials. These drugs have several disadvantages, such as the need for parenteral administration, use of high dosages, long duration of treatment, severe toxicity, resistance and variable efficacy. The candidate for hydroxymethylnitrofural drug (NFOH), a prodrug derived from nitrofural, showed high activity in cell cultures infected with Trypanosoma cruzi and less toxicity when compared to nitrofural. Due to its low solubility in water and reduced bioavailability, NFOH has failed the in vivo efficacy tests. Nanostructured drug delivery systems have the potential to overcome these challenges due to their evident advantages: greater therapeutic efficacy, less toxicity, modified drug release and increased gastrointestinal absorption of drugs with low water solubility. The objective of this project will be the preparation and evaluation of the physicochemical characteristics of a nanostructured lipid carrier containing hydroxymethylnitrofural (NLC-NFOH). The NFOH showed the highest solubility in Miglyol® 840 among the tested liquid lipids. For solid lipids, Gelucire® 50/13 and Precirol® ATO5 proved to be more suitable for the solubilization of NFOH. The optimized NLC-NFOH consisted of these three lipids. These lipids were selected using a quick Technobis Crystal 16TM methodology, microscopy and DSC. Different lipid selection tools provided scientific knowledge relevant to the development of NLC. The NLC-NFOH had an average z of 198.6 ± 5.4 nm, a PDI of 0.11 ± 0.01 and a zeta potential of -13.7 ± 0.7 mV. This study allowed a design space development approach of the first NLC-NFOH with the potential to treat leishmaniasis orally. The development of a sensitive bioanalytical method using HPLC and evaluation of some analytical figures of merit for the validation allowed the quantification of NFOH and NF. The bioanalytical method for analysis of NFOH and NF use Zorbax SB-C18, 5µm, (4.6x250mm) HPLC column. The mobile phase was consisted of acetonitrile:water (20:80 v/v) with flow rate of 1.2 ml/min, at UV detection of 370 nm. The linearity of NFOH and NF was found in the range 0.0253.0 µg/ml with a correlation coefficient of r > 0.98. The precision was 2.44 to 13.77% for NFOH and 2.61 to 18.42%; the accuracy was 2.66 to 14.28% for NFOH and 2.09 to 19.06% for NF. The method showed to be suitable for effectively evaluation of NFOH is serum. NLC-NFOH (2.8 mg/kg) was administered to animals by gavage, and the blocking flow of the chylomicrons model was performed with an intraperitoneal injection of cycloheximide. The presence of NFOH in serum was evaluated with and without cycloheximide. The cytotoxicity assay of NLC-NFOH and blank-NLC showed more than 90% viable cells at the maximum concentration used (2560 µM). NFOH and NF were detected at 1h after the gavage of DMSO-NFOH or NLC-NFOH, without the pretreatment with cycloheximide. The concentration found for DMSO-NFOH and NLC-NFOH were 0.0316 and 0.0291 µg/mL, respectively. The NLC presented the NFOH absorption by the lymphatic system, demonstrated by blocking chylomicrons flow

A leishmaniose, uma doença tropical negligenciada (DTN), é um conjunto de doenças causadas por protozoários parasitas obrigatórios do gênero Leishmania. E tem como formas principais a leishmaniose cutânea e visceral. O tratamento inclui antimoniais pentavalentes. Esses fármacos apresentam várias desvantagens, como necessidade de administração parenteral, uso de altas dosagens, longa duração do tratamento, toxicidade grave, resistência e eficácia variável. O candidato ao fármaco hidroximetilnitrofural (NFOH), um pró-fármaco derivado do nitrofural, apresentou alta atividade em culturas de células infectadas pelo Trypanosoma cruzi e menor toxicidade quando comparado ao nitrofural. Devido à sua baixa solubilidade em água e biodisponibilidade reduzida, o NFOH falhou nos testes de eficácia in vivo. Os sistemas nanoestruturados de liberação de fármacos têm potencial para superar esses desafios devido às suas vantagens evidentes: maior eficácia terapêutica, menor toxicidade, liberação modificada do fármaco e aumento da absorção gastrointestinal de fármacos com baixa solubilidade em água. O objetivo deste projeto será a preparação e avaliação das características físico-químicas de um carreador lipídico nanoestruturado contendo hidroximetilnitrofural (NLC-NFOH). O NFOH apresentou a maior solubilidade no Miglyol® 840 entre os lipídios líquidos testados. Para lipídios sólidos, Gelucire® 50/13 e Precirol® ATO5 se mostraram mais adequados para a solubilização de NFOH. O NLC-NFOH otimizado consistiu desses três lipídios. Esses lipídios foram selecionados usando Technobis Crystal 16TM, microscopia e DSC. Diferentes ferramentas de seleção de lipídios forneceram conhecimento científico relevante para o desenvolvimento de NLC. O NLC-NFOH teve z-average de 198,6 ± 5,4 nm, PDI de 0,11 ± 0,01 e potencial zeta de -13,7 ± 0,7 mV. Este estudo permitiu o desenvolvimento por abordagem de Design Space do primeiro NLC-NFOH com potencial para tratar a leishmaniose por via oral. O desenvolvimento de um VIII método bioanalítico sensível utilizando HPLC e a avaliação de algumas figuras analíticas de mérito para a validação permitiram a quantificação de NFOH e NF em soro. O método bioanalítico para análise de NFOH e NF usou coluna de HPLC Zorbax SB-C18, 5 µm, (4,6 x 250 mm). A fase móvel foi constituída por acetonitrila: água (20:80 v / v) com vazão de 1,2 ml / min, com detecção no UV de 370 nm. A linearidade de NFOH e NF foi encontrada na faixa de 0,0253,0 µg / ml com um coeficiente de correlação de r> 0,98. A precisão foi de 2,44 a 13,77% para NFOH e 2,61 a 18,42%; a precisão foi de 2,66 a 14,28% para NFOH e 2,09 a 19,06% para NF. O método mostrou-se adequado para avaliação efetiva do NFOH no soro. NLC-NFOH (2,8 mg / kg) foi administrado aos animais por gavagem, e o modelo de bloqueio do fluxo de quilomícrons foi realizado com injeção intraperitoneal de cicloheximida. A presença de NFOH no soro foi avaliada com e sem cicloheximida. O ensaio de citotoxicidade de NLC-NFOH e brancoNLC mostrou mais de 90% de células viáveis na concentração máxima utilizada (2560 µM). NFOH e NF foram detectados 1h após a gavagem de DMSO-NFOH ou NLC-NFOH, sem o pré-tratamento com cicloheximida. As concentrações encontradas para DMSO-NFOH e NLC-NFOH foram 0,0316 e 0,0291 µg / mL, respectivamente. O NLC apresentou a absorção do NFOH pelo sistema linfático, demonstrada pelo bloqueio do fluxo dos quilomícrons

Buparvaquone nanostructured lipid carrier development: physicochemical and in vitro leishmanicidal performances / Desenvolvimento de carreadores lipídicos nanoestruturados contendo buparvaquona: caracterização físico-química e avaliação da atividade leishmanicida in vitro

Leishmaniases is a group of diseases caused by parasites of the genus Leishmania. The estimated number of deaths from visceral leishmaniases ranges from 20,000 to 50,000 annually. The most common treatment over the past 60 years has been pentavalent antimonials. Besides the doubtful effectiveness, they present several disadvantages such as the need for parenteral administration, large doses, long treatment, severe toxicity and parasite resistance. Buparvaquone (BPQ), a drug used for veterinary treatment of theileriosis, showed promising activity against Leishmania spp. However, due to its low aqueous solubility and bioavailability, it has failed in in vivo tests. The use of nanotechnologies has the potential to overcome these drawbacks due to the following advantages: increase in drug water-solubility, increase in therapeutic efficacy and treatment toxicity reduction. Therefore, the present work aimed the development, optimization, physical-chemical evaluation and in vitro performances of nanostructured lipid carriers (NLC) for BPQ encapsulation. The NLC preparation was performed by high pressure homogenization, and surface response and factorial design were applied to formulation optimization. In vitro dissolution profiles were evaluated in phosphate buffer pH 7.4 with tween 80 0.07% w/v or sodium dodecyl sulfate 1% w/v and simulated body fluid pH 7.4. Cytotoxicity was evaluated in mouse peritoneal macrophages and leishmanicidal activity in L. infantum amastigotes. Six optimized NCL were prepared and they showed solubility improvement from 1.5- fold to 611-fold when compared with free BPQ, depending on the formulation and medium. Dissolution profiles showed the NLC formulation suitability for BPQ regarding oral administration, the release could reach 83.29% of a 4mg dose in 30 minutes for formulation of 175.1 nm, while the free drug could be dissolved only 2.89% of the same dose after 4 hours. Moreover, formulation of 230.7 nm showed 81.42% of drug release in in phosphate buffer pH 7.4 with dodecyl sulfate 1.0% w/v after 30 minutes, while BPQ did not dissolved. Cytotoxicity assay showed the safety of all formulations. The iv CC50 values were close to 500 µM, while the IC50 against amastigotes was only 456.5 nM for free BPQ. Developed NLCs showed an increase in IC50 from 2.0 to 3.1-fold when compared to free drug in the in vitro leishmanicidal evaluation. Therefore, the NLC containing BPQ are a promising alternative for the treatment of leishmaniases as oral and parenteral drug dosage forms. Additionally, they have a potential use for lymphatic targeted drug delivery, which can be an innovative approach for this neglected disease.

Leishmanioses são um grupo de doenças causadas por parasitas do gênero Leishmania. O número estimado de óbitos por leishmaniose visceral varia entre 20.000 e 50.000 por ano. O tratamento mais comum nos últimos 60 anos tem sido os antimônios pentavalentes. Além da eficácia duvidosa, eles apresentam várias desvantagens, como a necessidade de administração parenteral, altas doses, tratamento prolongado, toxicidade severa e resistência parasitária. Buparvaquona (BPQ), um fármaco usado para tratamento veterinário da teileriose, mostrou atividade promissora contra Leishmania donovani. No entanto, devido à sua baixa solubilidade e biodisponibilidade aquosa, falhou em testes in vivo. O uso das nanotecnologias tem o potencial de superar esses obstáculos devido às seguintes vantagens: aumento da solubilidade em água, aumento da eficácia terapêutica e redução da toxicidade do tratamento. Portanto, o presente trabalho objetivou o desenvolvimento, otimização, avaliação físico-química e avaliação do desempenho in vitro de carreadores lipídicos nanoestruturados (NLC) para o encapsulação da BPQ. A preparação do NLC foi realizada por homogeneização de alta pressão e superfície de resposta e planejamento fatorial foram aplicados à otimização das formulações. Os perfis de dissolução in vitro foram avaliados em tampão fosfato pH 7.4 com tween 80 a 0.07% p/v ou dodecilsulfato de sódio 1.0% p/v e fluido corporal simulado pH 7.4. A citotoxicidade foi avaliada em macrófagos peritoneais de camundongos e atividade leishmanicida em amastigotas de L. infantum. Foram preparados quatro NCL otimizados e mostraram melhora da solubilidade de 1,5 a 611 vezes quando comparado com a BPQ livre, dependendo da formulação e do meio. Os perfis de dissolução mostraram a adequação da formulação NLC para BPQ em relação à administração oral. A dissolução pode atingir 83,29% de uma dose de 4.0 mg em 30 minutos para a formulação de 175,1 nm, enquanto o fármaco livre dissolveu apenas vi 2,89% da mesma dose após 4 horas. Além disso, a formulação de 230,7 nm mostrou 81,42% de liberação do fármaco em tampão fosfato pH 7.4 com dodecil sulfato de sódio 1.0% p/v após 30 minutos, enquanto o BPQ não se dissolveu. O teste de citotoxicidade mostrou a segurança de todas as formulações. Os valores CC50 foram próximos de 500 µM, enquanto o IC50 em amastigotas foi de apenas 456,5 nM para BPQ livre. Os NLC desenvolvidos mostraram um aumento no IC50 de 2,0 a 3,1 vezes quando comparado ao;fármaco livre na avaliação leishmanicida in vitro. Logo, as NLC contendo BPQ são uma alternativa promissora para o tratamento de leishmanioses como formas farmacêuticas oral e parenteral. Além disso, eles têm um uso potencial para a sítio-específico ao sistema linfático, o que pode ser uma abordagem inovadora para esta doença negligenciada.