Effect of cellulose acetate phthalate and polyethylene glycol on physical properties and release of theophylline from microcapsules

ABSTRACT The present study describes the development of theophylline microcapsules by a non-solvent addition method and the effect of plasticizer addition on microencapsulation. The release was studied in distilled water and the data were analysed by various mathematical models for determining the mechanism of release. Prepared microcapsules were found to be spherical, free flowing and having more than 80% entrapped drug. The polymer - cellulose acetate phthalate and plasticizer - polyethylene glycol was considered to be affecting the properties of microcapsules including drug release (time for 50% drug release, T50). The formulation with the highest proportion of polymer and without plasticizer (F3) showed the slowest release with T50 = 4.3 h, while the formulation with lower proportion of polymer and 20% (w/w) plasticizer (F13 &14) showed the fastest release of drug with T50 values of 1.2 h and 1.3 h, respectively. The drug release from most of the formulations was found to be following Higuchi model. It is concluded from the results of the present study that cellulose acetate phthalate significantly affects the sustained release of the drug in water, whereas the addition of polyethylene glycol slightly enhances the drug release.

RESUMO O presente estudo descreve o desenvolvimento de microcápsulas de teofilina pelo método sem adição de solvente e o efeito da adição de plastificante na microencapsulação. A liberação foi estudada em água destilada e os dados foram analisados por vários modelos matemáticos para determinação do mecanismo de liberação. As microcápsulas preparadas mostraram-se esféricas, livres de corrente e com mais de 80% de fármaco encapsulado. O polímero - ftalato de acetato de celulose e o plastificante - polietileno glicol - afetaram as propriedades das microcápsulas, incluindo a liberação do fármaco (tempo para liberação de 50% do fármaco, T50). A formulação com a maior proporção de polímero e sem plastificante (F3) se mostrou como a de liberação mais lenta, com T50 = 4,3 h, enquanto as formulações com menor proporção de polímero e 20% de plastificante (m/m) (F13 &14) apresentaram a liberação mais rápida do fármaco, com T50 de 1,2 h e 1,3 h, respectivamente. A liberação do fármaco para a maioria das formulações seguiu o modelo de Higuchi. Concluiu-se, dos resultados do presente estudo, que o ftalato do acetato de celulose afeta significativamente a liberação controlada do fármaco em água, enquanto que a adição de polietileno glicol aumenta ligeiramente a liberação do fármaco.

Physicochemical characterization and solubility enhancement studies of allopurinol solid dispersions / Caracterização físico-química e estudos de solubilidade de melhoria de dispersões sólidas de alopurinol

Allopurinol is a commonly used drug in the treatment of chronic gout or hyperuricaemia associated with treatment of diuretic conditions. One of the major problems with the drug is that it is practically insoluble in water, which results in poor bioavailability after oral administration. In the present study, solid dispersions of allopurinol were prepared by solvent evaporation, kneading method, co-precipitation method, co-grinding method and closed melting methods to increase its water solubility. Hydrophilic carriers such as polyvinylpyrrolidone, polyethylene glycol 6000 were used in the ratio of 1:1, 1:2 and 1:4 (drug to carrier ratio). The aqueous solubility of allopurinol was favored by the presence of both polymers. These new formulations were characterized in the liquid state by phase solubility studies and in the solid state by differential scanning calorimetry, powder X-ray diffraction, UV and Fourier Transform Infrared spectroscopy. Solid state characterizations indicated that allopurinol was present as an amorphous material and entrapped in polymer matrix. In contrast to the very slow dissolution rate of pure allopurinol, the dispersion of the drug in the polymers considerably enhanced the dissolution rate. Solid dispersion prepared with polyvinylpyrrolidone showed highest improvement in wettability and dissolution rate of allopurinol. Mathematical modeling of in vitro dissolution data indicated the best fitting with Korsemeyer-Peppas model and the drug release kinetics primarily as Non-Fickian diffusion. Therefore, the present study showed that polyvinylpyrrolidone and polyethylene glycol 6000 have a significant solubilizing effect on allopurinol.

Alopurinol é fármaco comumente utilizado no tratamento de gota crônica ou hiperuricemia associada com o tratamento em condições diuréticas. Um dos maiores problemas com o fármaco é que este é praticamente insolúvel em água, o que resulta em baixa biodisponibilidade na administração oral. No presente estudo, dispersões sólidas de alopurinol foram preparadas pela evaporação do solvente, pelos métodos de amassamento, de coprecipitação, de comoagem e fusão fechada para aumentar sua solubilidade em água. Transportadores hidrofílicos, como polivinilpirrolidona, polietilenoglicol 6000 foram utilizados nas proporções de 1:1. 1:2 e 1:4 (fármaco: transportador). A solubilidade aquosa do alopurinol foi favorecida pela presença de ambos os polímeros. Estas novas formulações forma caracterizadas no estado líquido pelos estudos de solubilidade de fase e no estado sólido pela calorimetria diferencial de varredura, difração de Raio-X, espectroscopia de UV e de IV com transformada de Fourier. As caracterizações do estado sólido indicaram que o alopurinol estava presente como material amorfo e embebido em matriz polimérica. Ao contrário da velocidade de dissolução lenta do alopurinol puro, a dispersão do fármaco nos polímeros aumentou consideravelmente a taxa de dissolução. A dispersão sólida preparada com polivinilpirrolidona mostrou as maiores melhorias na molhabilidade e taxa de dissolução do alopurinol. A modelagem matemática dos dados da dissolução in vitro indicou o melhor ajuste ao modelo de Korsemeyer-Peppas e a cinética de liberação do fármaco primariamente como difusão não-Fickiana. Assim, o presente estudo mostrou que a polivinilpirrolidona e o polietilenoglicol 6000 têm efeito significativo na solubilização do alopurinol.