Development and evaluation of topical formulations that contain hydroethanolic extract from Schinus terebinthifolia against HSV-1 infection

Abstract The therapeutic drugs to treat Herpes simplex virus (HSV) infections have toxic side effects and there has been an emergence of drug-resistant strains. Therefore, the search for new treatments for HSV infections is mounting. In the present study, semi-solid formulations containing a crude hydroethanolic extract (CHE) from Schinus terebinthifolia were developed. Skin irritation, cutaneous permeation, and in vivo therapeutic efficacy of the formulations were investigated. Treatment with the ointment formulations did not result in any signs of skin irritation while the emulsions increased the thickness of the epidermis in Swiss mice. The cutaneous permeation test indicated that the CHE incorporated in the formulations permeated through the skin layers and was present in the epidermis and dermis even 3 h after topical application. In vivo antiviral activity in BALB/c mice treated with the CHE ointments was better than those treated with the CHE emulsions and did not significantly differ from an acyclovir-treated group. Taken together, this suggests that the incorporation of CHE in the ointment may be a potential candidate for the alternative topical treatment of herpetic lesions.

Antileishmanial activity of extracts from Libidibia ferrea: development of in vitro and in vivo tests / Atividade anti-leishmania de extratos de Libidibia ferrea: desenvolvimento de testes in vitro e in vivo

ABSTRACT Treatment of cutaneous leishmaniasis (CL) is difficult due to the scarce number of drugs able to eliminate completely the intracellular form of the parasite. In the present study, the aim was to evaluate: i) phytochemical properties of extracts from Libidibia ferrea; ii) antileishmanial activity of extracts from L. ferrea against promastigotes and amastigotes of Leishmania (Leishmania) amazonensis and Leishmania (Viannia) guyanensis; iii) the effects of topical treatment using hydrogel containing active extract of L. ferrea on golden hamsters infected with L. (L.) amazonensis. Extracts from leaves, branches and fruits of L. ferrea were obtained with hexane and methanol and were tested by in vitro assays in promastigotes and murine macrophages J774 experimentally infected with amastigotes of Leishmania. Groups of hamsters with CL received topical treatment with a formulation of extract (10%) hydrogels, 50 mg.day-1 for 40 days. In vitro activity of FrMeOH (methanolic extract from fruits without seeds) resulted in significant reduction of viable promastigotes of L. (L.) amazonensis (IC50 of 15.4 µg.mL-1) and demonstrated inhibition potential of amastigote forms of L. (L.) amazonensis and L. (V.) guyanensis and low cytotoxicity in macrophages. The overall data of topical treatment with extract hydrogels (GelFrMeOH) showed that lesion sizes were significantly reduced (42.78%), with low parasite burden by RT-qPCR and culture analysis by microscopy examination, and with histopathological findings such as lower inflammatory cell infiltration 40 days after treatment. Chemical analysis demonstrated FrMeOH contains high levels of phenolic compounds. The results indicate a possible alternative therapy for CL using phytotherapics.

RESUMO O tratamento da leishmaniose cutânea (LC) é de difícil resultado, devido ao escasso número de fármacos capazes de eliminar completamente a forma intracelular do parasita. No presente estudo, objetivou-se avaliar: i) propriedades fitoquímicas dos extratos de Libidibia ferrea; ii) a atividade antileishmania de extratos de L. ferrea contra promastigotas e amastigotas de Leishmania (Leishmania) amazonensis e Leishmania (Viannia) guyanensis; iii) os efeitos do tratamento tópico utilizando hidrogel contendo extrato ativo de L. ferrea em hamsters dourados (Mesocricetus auratus) infectados com L. (L.) amazonensis. Extratos de folhas, galhos e frutos de L. ferrea foram obtidos com hexano e metanol e foram testados por ensaios in vitro contra promastigotas e macrófagos J774 infectados com amastigotas de Leishmania. Grupos de hamsters infectados receberam hidrogel tópico com extrato (10%), 50 mg.dia-1 durante 40 dias. A atividade in vitro de FrMeOH (extrato metanólico dos frutos) mostrou redução significativa de promastigotas de L. (L.) amazonensis (IC50 de 15,4 μg.mL-1), potencial de inibição de formas amastigotas de L. (L.) amazonensis e L. (V.) guyanensis (IC50 303,36 μg.mL-1) e baixa citotoxicidade em células de macrófagos J774. Os resultados destacaram que as lesões cutâneas de animais que receberam tratamento com hidrogel + extrato (GelFrMeOH) apresentaram redução significativa (42,78%), menos úlceração e redução da carga parasitária detectada por RT-qPCR, microscopia e análise em cultura e alterações histopatológicas, como menor infiltrado inflamatório após 40 dias de tratamento. A análise química demonstrou que FrMeOH contém altos níveis de compostos fenólicos. Os resultados apontam para uma possível terapia alternativa para CL utilizando fitoterápicos.

Development and validation of an analytical method using High Performance Liquid Chromatography (HPLC) to determine ethyl butylacetylaminopropionate in topical repellent formulations

ABSTRACT Diseases caused by insects are frequent in poor countries, leading to epidemic scenarios in urban areas; e.g., Dengue, Zika and Chikungunya. For this reason, the development of a safe and efficient topical formulation is essential. Ethyl butylacetylaminopropionate (EB) is a mosquito repellent developed by Merck, which is used in products for adults, children and especially babies, due to its low allergenic potential. The aim of this work was to validate an analytical methodology to quantify EB in a new poloxamer-based formulation by high-performance liquid chromatography (HPLC). The quantification methodology was performed at 40 ºC using a Kromasil reverse-phase column (C18), with the dimensions of 250 x 4.6 mm. The mobile phase was acetonitrile:water (1:1) at a 1.0 mL/min flow-rate. The detector wavelength was set at 218 nm to detect EB. The methodology was considered validated since the results indicated linearity (R2>0.99), specificity, selectivity, precision and accuracy (active recovery between 98% and 102%). It also presented limits of detection and quantification of 0.255 µg/mL and 0.849 µg/mL, respectively. The present study demonstrated the EB vehiculated in poloxamer gel is promising as a new insect repellent formulation, since it could be quantified and quality control evaluated.

Evaluation of skin absorption of drugs from topical and transdermal formulations

ABSTRACT The skin barrier function has been attributed to the stratum corneum and represents a major challenge in clinical practice pertaining to cutaneous administration of drugs. Despite this, a large number of bioactive compounds have been successfully administered via cutaneous administration because of advances in the design of topical and transdermal formulations. In vitro and in vivo evaluations of these novel drug delivery systems are necessary to characterize their quality and efficacy. This review covers the most well-known methods for assessing the cutaneous absorption of drugs as an auxiliary tool for pharmaceutical formulation scientists in the design of drug delivery systems. In vitro methods as skin permeation assays using Franz-type diffusion cells, cutaneous retention and tape-stripping methods to study the cutaneous penetration of drugs, and in vivo evaluations as pre-clinical pharmacokinetic studies in animal models are discussed. Alternative approaches to cutaneous microdialysis are also covered. Recent advances in research on skin absorption of drugs and the effect of skin absorption enhancers, as investigated using confocal laser scanning microscopy, Raman confocal microscopy, and attenuated total reflectance Fourier-transform infrared spectroscopy, are reviewed.

Physical chemistry evaluation of stability, spreadability, in vitro antioxidant, and photo-protective capacities of topical formulations containing Calendula officinalis L. leaf extract

Calendula is used widely in cosmetic formulations that present phenolic compounds in their chemical constitution. The objective of our research was to develop and evaluate the stability of topical formulations containing 5% hydro-ethanolic extract of calendula leaves, including spreadability, and in vitro photo-protective, and antioxidant capacity. To evaluate the stability, we used organoleptic characteristics, pH, and viscosity parameters. Antioxidant capacity was measured by the DPPH (2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl) method, and the photo-protective capacity by SPF spectrophotometric measure. All formulations were stable. The calendula extract formulations in gel and cream showed no significant variations in pH, and the cream formulations presented lower viscosity variations than gel formulations. The spreadability of the gel formulations was superior to those in cream. The formulations also presented good antioxidant capacities and an FPS of around 1.75. In accordance with the results, the formulations can be used as antioxidants, but considering the low SPF obtained, calendula cannot be considered as a stand-alone sunscreen, yet may well be tested in future studies towards verifying enhancement of synthetic sunscreens.

A calêndula é amplamente utilizada em formulações cosméticas, apresentando compostos fenólicos em sua constituição química. Desta forma, o objetivo desta pesquisa foi desenvolver e avaliar a estabilidade de formulações tópicas contendo 5% de extrato hidroetanólico das folhas de calêndula, bem como a espalhabilidade, capacidade antioxidante e fotoprotetora in vitro nas mesmas. Para a avaliação da estabilidade, foram usados parâmetros como a verificação das características organolépticas, pH e viscosidade. A capacidade antioxidante foi verificada pelo método do DPPH (2,2-difenil,1- picril-hidrazila) e a capacidade fotoprotetora pela medida espectrofotométrica do FPS. Para as formulações testadas, observou-se que apresentaram uma boa estabilidade. As formulações de creme e gel com extrato de calêndula não apresentaram variações significativas nos valores de pH e o creme apresentou as menores variações de viscosidade em relação ao gel. A espalhabilidade das formulações de gel foi superior à do creme. As formulações também apresentaram uma boa capacidade antioxidante e um FPS em torno de 1.75. De acordo com os resultados, a formulação pode ser utilizada com ação antioxidante, porém com o FPS obtido, a calêndula não pode ser considerada um filtro solar isolado, mas poderá ser testada em estudos futuros para verificar a potencialização de filtros solares sintéticos.

Tretinoin-based formulations - influence of concentration and vehicles on skin penetration

Tretinoin is used in the management of acne and it is part of a gold standard treatment for photoaging. It has also been reported as an agent for superficial chemical peeling in highly concentrated formulations with few considerations about skin penetration. The aim of this study was to evaluate the influence of drug concentration and vehicles currently used on skin penetration of tretinoin. In vitro permeation tests were carried out using Franz diffusion cells fitted with porcine ear skin and 10% aqueous methanol in the receptor compartment. Formulations studied, cream or hydroalcoholic dispersion, containing 0.25%, 1% and 5% of tretinoin were placed in the donor compartment for six hours. Tretinoin concentration in skin layers was measured by high performance liquid chromatography. The largest amount of tretinoin from both vehicles was detected in stratum corneum with significant differences among the three concentrations. The hydroalcoholic dispersion was the best vehicle. Significant amounts of tretinoin were found even in deep layers of epidermis. The formulation with 0.25% tretinoin showed better results when considered the amount of tretinoin on skin in terms of percentage. Finally, skin penetration of tretinoin was influenced by vehicle and concentration of this drug used in formulation.

A tretinoína é usada no tratamento de acne e é considerada como padrão de ouro para o tratamento do fotoenvelhecimento. Em altas concentrações, é relatada como um agente para peeling químico superficial, com poucas considerações sobre a penetração na pele. O objetivo deste estudo foi avaliar a influência da concentração do fármaco e os veículos comumente usados na penetração cutânea da tretinoína. Testes in vitro de penetração foram realizados com células de difusão de Franz equipados com pele da orelha de porco e 10% de solução aquosa de metanol no compartimento receptor. As formulações estudadas, creme ou dispersão hidroalcoólica, contendo 0,25%, 1% e 5% de tretinoína foram colocadas no compartimento doador, durante seis horas. A concentração da tretinoína foi medida por cromatografia líquida de alta eficiência. A maior quantidade de tretinoína foi detectada no estrato córneo com diferenças significativas entre as três concentrações. A dispersão hidroalcoólica foi o melhor veículo. Quantidades significativas de tretinoína foram encontradas nas camadas profundas da epiderme. A formulação com 0,25% de tretinoína mostrou melhores resultados em termos de porcentagem penetrada na pele. Por fim, a penetração de tretinoína na pele foi influenciada pelo veículo e pela concentração desta utilizada na formulação.

Use of solid dispersions to increase stability of dithranol in topical formulations

The present study was planned to improve the stability of dithranol using solid dispersions (SD). Two different SD at a 1:9 ratio of dithranol/excipient were prepared: one of them using glyceryl behenate as excipient and the other using a mixture of argan oil with stearic acid (1:8 ratio) as excipient. Pure dithranol and SD of dithranol were incorporated in an oil-in-water cream and in a hydrophobic ointment in a drug/dermatological base ratio of 1:10. The physical and mechanical properties of semisolid formulations incorporating the pure drug and the developed SD were evaluated through rheological and textural analysis. To evaluate the stability, L*a*b* color space parameters of SD and semisolid formulations, and pH of hydrophilic formulations were determined at defined times, during one month. Each sample was stored at different conditions namely, light exposure (room temperature), high temperature exposition (37 °C) (protected from light) and protected from light (room temperature). Despite higher values of firmness and adhesiveness, hydrophobic ointment exhibited the best rheological features compared to the oil-in-water cream, namely a shear-thinning behavior and high thixotropy. These formulations have also presented more stability, with minor changes in L*a*b* color space parameters. The results of this study indicate that is possible to conclude that the developed SD contributed to the increased stability of dithranol.

Este trabalho teve como objetivo aumentar a estabalidade do ditranol através da preparação de dispersões sólidas (DS). Prepararam-se duas DS diferentes em proporção de 1:9 de ditranol/excipiente: em uma das DS utilizou-se beenato de glicerila como excipiente e na outra se utilizou mistura de óleo de argan com ácido esteárico (razão 1:8). Posteriormente, efetuou-se a incorporação de ditranol puro e das DS contendo este fármaco num creme hidrófilo ou óleo-água (O/A) e em pomada hidrófoba, na proporção 1:10 (fármaco ou respetivas DS/base dermatológica). As propriedades físicas e mecânicas das formulações semissólidas incorporando fármaco ou as respetivas DS previamente desenvolvidas, foram avaliadas através da análise do comportamento reológico e das propriedades de textura. Para avaliar a estabilidade, os parâmetros do espaço de cor L*a*b* das DS e das formulações semissólidas e o pH das preparações hidrófilas foram determinados em períodos de tempo definidos, durante um mês para cada amostra armazenada sob diferentes condições, especificamente, exposição à luz (à temperatura ambiente), protegidas da luz à temperatura elevada (37 °C) e protegidas da luz (temperatura ambiente). Embora tenham apresentado valores de firmeza e de adesividade mais elevados, as pomadas hidrófobas apresentaram melhores características reológicas do que os cremes óleo-água. Além disso, as pomadas hidrófobas também apresentaram melhor estabilidade, com pequenas alterações nos parâmetros do espaço de cor L*a*b*. Os resultados deste trabalho permitiram concluir que as DS desenvolvidas contribuíram para o aumento da estabilidade do ditranol.

Avaliação de formulações tópicas magistrais para o tratamento da acne / Assessment of topical formulations for the treatment of acne

A acne é uma afecção inflamatória que atinge 80% da população entre 11 e 30 anos de idade. A seleção do tratamento dependerá do tipo de pele e da gravidade da acne que o paciente apresenta, sendo as formulações tópicas magistrais as mais indicadas devido à vantagem de serem realizadas de acordo com as necessidades dos pacientes. O objetivo deste trabalho foi avaliar a composição das formulações tópicas para o tratamento da acne aviadas em cinco farmácias de manipulação da cidade de Feira de Santana - BA. Os dados foram obtidos através das informações contidas na ordem de manipulação sendo avaliado um total de 402 formulações. Na análise dos dados, verificou-se que o ácido retinoico foi o ativo mais empregado. As formas farmacêuticas mais prescritas foram o gel (39,1%) e o creme (29,6%). Pode-se perceber uma variedade de ativos antiacneicos empregados, sendo que 31% das formulações continham associações de dois ou mais ativos. A avaliação das faixas de concentração de alguns ativos indicou valores acima das adequações às concentrações usuais. Na maioria das formulações, as associações entre os ativos não apresentaram incompatibilidades, sendo que 96,5% das formulações avaliadas apresentaram-se corretas quanto aos aspectos relacionados à concentração, à associação dos ativos, veículos ou excipientes empregados, apresentando-se confiáveis para utilização no tratamento da acne. Pelo exposto faz-se necessária a constante atuação e capactação do profissional farmacêutico com intuito de evitar possíveis incopatibilidades nas formulações evitando danos maiores a saúde do paciente.

Acne is a chronic inflammatory disorder affecting 80% of the population between 11 and 30 years of age. The treatment depends on skin type and severity of the acne that the patient presents, so that topical formulations are highly recommended, having the advantage of being made up according to the specific needs of the patient. The objective of this study was to assess the composition of topical formulations for the treatment of acne dispensed in five pharmacies in the city of Feira de Santana in Bahia, Brazil. The data were obtained from information contained in the compounding prescriptions for the 402 formulations assessed. In analyzing the data, it was found that the active principle used most frequently was retinoic acid. The commonest vehicles prescribed were gel (39.1%) and cream (29.6%). A wide variety of anti-acne active ingredients were found, and 31% of the formulations contained combinations of two or more. Analysis of the concentration ranges of the active principles revealed some values above the usual recommended concentrations. In most formulations, the combinations of active substances showed no incompatibilities, as 96.5% of the formulations studied were correct with respect to concentration, the active combination used, vehicles and excipients, and thus were safe for use in the treatment of acne. This study confirmed the need for the constant performance and training of the pharmacist, so as to avoid incompatibilities in compounded medicines and thus prevent further damage to the patient´s health.

Comparative study of the stability of free and modified papain incorporated in topical formulations

Papain is an enzyme used in topical formulations as a proteolytic debriding agent for the treatment of open, extensive wounds and burnings. It is also employed as an enhancer for cutaneous permeation of active compounds, chemical peeling and as a progressive depilatory agent. The stability of formulations containing enzymes is not easy. In this research, papain was modified with polyethylene glycol in order to increase the stability of the formulations. The comparative Normal Stability Testing of the topical formulations containing unmodified and modified papain showed that the modified variety presented with a differentiated profile under the adopted temperature conditions (5.0 ± 1.0 °C; 22.0 ± 2.0 °C; 40.0 ± 2.0 °C). The most suitable condition for non-modified papain were 5.0 ± 1.0 °C and, for modified papain, they were 22.0 ± 2.0 °C. These results confirmed the higher stability of modified papain compared to free papain, as well as its potential to be applied in topical formulations.

A papaína é uma enzima utilizada em formulações tópicas como agente proteolítico debridante no tratamento de lesões abertas de grande extensão e queimaduras. É, também, empregada na pele íntegra como agente promotor da permeação cutânea de princípios ativos, peeling químico e como agente depilatório progressivo. A estabilidade de formulações contendo enzimas não é facilmente alcançada. No presente trabalho realizou-se a modificação da enzima com polietilenoglicol, visando maior estabilidade das formulações. A realização do Teste Estabilidade Normal comparativo entre as formulações contendo as formas da enzima não modificada e modificada demonstrou que a última apresentou um perfil de estabilidade diferenciado, nas diferentes condições (5,0 ± 1,0 °C; 22,0 ± 2,0 °C; 40,0 ± 2,0 °C). A condição de 5,0 ± 1,0 °C foi a mais adequada para a formulação contendo papaína não modificada enquanto a 22,0 ± 2,0 °C foi indicada para aquela contendo a forma modificada. Estes resultados confirmaram o aumento da estabilidade da papaína modificada comparada com a livre e seu potencial de aplicação em formulações de uso tópico.

Assessment of in vitro methodologies to determine topical and transdermal delivery of the flavonoid quercetin / Avaliação de metodologias in vitro para determinar a liberação tópica e transdérmica da quercetina

To be effective against the oxidative damages induced by UVB irradiation in the skin, the drug needs to release from the formulation in which it was incorporated and reach the skin layers where the ROS are generated. Thus, it is very important the development of a robust and sensitive methodology to extract and quantify in different skin layers the antioxidant agent delivered from topical formulations. Therefore, in the present work suitable methods to extract and quantify quercetin in skin samples and receptor phase after in vitro penetration studies were developed. The results demonstrated that the recovery from two different layers of skin, the SC and [E+D], using two different methods of quantification (DPPHò assay and HPLC, respectively), was 93.8 percent when the quercetin spiked dose was 50 µg/mL, 100.4 percent when it was 100 µg/mL and 89.9 percent for 250 µg/mL and the average recovery of the quercetin extraction from receptor phase when dichloromethane was used as extractor solvent was 96 percent. These results demonstrate that the described methods have a potential application to in vitro skin penetration studies of quercetin, since it showed to be accurate and sensitive.

Para ser efetiva contra os danos oxidativos induzidos pela radiação UVB na pele, é necessário que o ativo seja liberado da formulação na qual foi incorporado e alcance as camadas da pele onde são geradas as EROS. Desta forma, torna-se de grande importância o desenvolvimento de métodos eficazes e sensíveis para extrair e quantificar, nas diferentes camadas de pele, o agente antioxidante liberado de formulações tópicas. No presente trabalho foram desenvolvidos métodos adequados para extrair e quantificar a quercetina em amostras de pele e na fase receptora após estudos de penetração cutânea in vitro. Os resultados demonstraram que a recuperação das camadas de pele, EC e [E+D], quando do uso de duas diferentes metodologias de quantificação (ensaio de DPPHò e CLAE, respectivamente), foi de 93,8 por cento quando aplicada uma dose de 50 µg/mL de quercetina, 100,4 por cento para 100 µg/mL e 89,9 por cento para 250 µg/mL e a recuperação média da extração da quercetina da fase receptora, quando do emprego de diclorometano como solvente extrator, foi de 96 por cento. Tais resultados demonstram que os métodos descritos têm grande potencial de aplicação em estudos de penetração in vitro já que apresentaram exatidão e sensibilidade.