Nanopartículas lipídicas sólidas encapsulando curcuminoides (NLS-CT): estudos in vitro e in vivo / Solid lipid nanoparticles encapsulating curcuminoids (SLN-TC): in vitro and in vivo studies

Objetivos: Etapa 1 - avaliar características organolépticas e físico-químicas de formulações tópicas contendo nanopartículas lipídicas sólidas encapsulando curcuminoides; Etapa 2 - avaliar a citotoxicidade das nanopartículas lipídicas sólidas e dos curcuminoides encapsulados em nanopartículas lipídicas sólidas ou não em cultura de células de fibroblastos e queratinócitos com ou sem serem submetidos a RI; avaliar a atividade alergênica dos curcuminoides encapsulados em nanopartículas lipídicas sólidas ou não encapsulados; Etapa 3 - avaliar a toxicidade aguda de uma formulação contendo curcuminoides encapsulados em nanopartículas lipídicas sólidas na pele e em órgãos-alvo de camundongos BALB após 21 dias de aplicação tópica; induzir radiodermite em camundongos BALB; avaliar o efeito de formulações tópicas contendo curcuminoides encapsulados em nanopartículas lipídicas sólidas na prevenção e no tratamento de radiodermite, em camundongos BALB. Método: Etapa 1 - inspeção visual, cor, sensibilidade ao tato e odor, quantificação do pH, análise do comportamento reológico e quantificação de ativo (curcuminoides) das formulações; Etapa 2 - avaliação da viabilidade celular de queratinócitos, fibroblastos e mastócitos, quantificação da % de liberação da enzima ?-hexosaminidade em mastócitos; Etapa 3 - avaliação do peso, consumo alimentar e comportamento dos animais; quantificação de marcadores sanguíneos de toxicidade renal (ureia e creatinina) e hepática (TGP, FA e proteínas totais); análises histológicas qualitativas do coração, fígado, rim, pulmão e pele; quantificação de colágeno na pele; analisar a probabilidade de desenvolvimento de radiodermite, em grupos independentes, após crescentes doses de radiação ionizante; quantificação de citocinas (IL-1?, IL-6, IL-10, KC e FNT-?) avaliação do grau de radiodermite. Resultados: Etapa 1 - as formulações permaneceram estáveis por três meses, sem alteração de características organolépticas e físico-químicas; aos seis meses a formulação mais concentrada ficou mais opaca e observou-se aumento do pH e da perda de curcumina e curcuminoides totais; Etapa 2 - os resultados mostraram que as nanopartículas lipídicas sólidas são mais citotóxicas para os queratinócitos do que para os fibroblastos nas doses avaliadas, apesar de serem menos citotóxicas que os curcuminoides não encapsulados; não se observou diferença na viabilidade destas células sem ou após radiação ionizante (2 Gy); as nanopartículas lipídicas sólidas contendo curcuminoides e os curcuminoides não encapsulados não estimularam a liberação de ?-hexosaminidase em mastócitos, sugerindo que a formulação com nanopartículas não possui propriedades alergênicas. Etapa 3 - a formulação tópica contendo nanopartículas lipídicas sólidas com 30 mg de curcuminoides não conferiu toxicidade local e nem aos órgãos-alvo; os animais não apresentaram perda ponderal, alterações comportamentais ou mudanças na ingestão alimentar ou hídrica; foi possível a indução de radiodermite a partir de 25 Gy, sendo 30 Gy a que apresentou maior probabilidade de desenvolvimento; os animais não apresentaram perda ponderal, redução do consumo alimentar e hídrico significativos; o painel de citocinas avaliado evidenciou que a pele responde ao tratamento de forma diferente do controle da radiação; não foi observado infiltrado inflamatório; a quantificação do colágeno mostrou grande variabilidade. Conclusões: Devido a uma toxicidade mínima do sistema nanocarreador desenvolvido, somos encorajados a realizar testes futuros para aplicações clínicas em dermocosmética e na prevenção e tratamento de lesões cutâneas ou osteoarticulares

Aims: Step 1 - to evaluate organoleptic and physicochemical characteristics of topical formulations containing solid lipid nanoparticles encapsulating curcuminoids; Step 2 - to evaluate the cytotoxicity of solid lipid nanoparticles and curcuminoids encapsulated in solid lipid nanoparticles or not in culture of fibroblast and keratinocytes cells without and after being submitted to IR; to evaluate the allergenic activity of encapsulated curcuminoids in solid or non-encapsulated lipid nanoparticles; Step 3 - to evaluate the acute toxicity of a formulation containing encapsulated curcuminoids in solid lipid nanoparticles on the skin and target organs of BALB mice after 21 days of topical application; to induce radiodermatitis in BALB mice; to evaluate the effect of topical formulations containing encapsulated curcuminoids in solid lipid nanoparticles in the prevention and treatment of radiodermatitis in BALB mice. Method: Step 1 - visual inspection, color, sensitivity to touch and odor, pH quantification, rheological behavior analysis and quantification of active (curcuminoids) of the formulations; Step 2 - evaluation of the cellular viability of keratinocytes, fibroblasts and mast cells, quantification of the release % of ?-hexosaminase enzyme in mast cells; Step 3 - evaluation of weight, food consumption and behavior of the animals, quantification of markers of renal toxicity (urea and creatinine) and hepatic (TGP, FA and total proteins), qualitative histological analysis of the skin, heart, liver, kidney and lung and quantitative analysis of collagen in the skin; analysis of the probability to developing radiodermatitis in independent groups after increasing doses of ionizing radiation; quantification of the cytokines (IL-1?, IL-6, IL-10, KC and TNF-?) and collagen, qualitative histological analyzis of the skin, and the degree of radiodermatitis. Results: Step 1 - the formulations remained stable for three months, without alteration of organoleptic and physicochemical characteristics; at six months the more concentrated formulation became more opaque and there was an increase in pH and loss of curcumin and total curcuminoids; Step 2 - the results showed that solid lipid nanoparticles are more cytotoxic for keratinocytes than for fibroblasts at the doses evaluated, although they were less cytotoxic than non-encapsulated curcuminoids; no significant difference was observed in the viability of these cells without or after ionizing radiation (2 Gy); the solid lipid nanoparticles containing curcuminoids and non-encapsulated curcuminoids did not estimulated ?-hexosaminidase release in mast cells, suggesting that the nanoparticle formulation does not have allergenic properties. Stage 3 - the topical formulation containing solid lipid nanoparticles with 30 mg curcuminoids did not confer local toxicity and nor to the target organs the animals did not showed any weight loss, behavioral changes or changes in food or water ingestion; the radiodermatitis induction was possible from 25 Gy, with the dose of 30 Gy being the most likely to develop; the animals had no significant weight loss, nor reduction in food and water ingestion, the cytokine panel evaluated showed that skin responds to treatment differently from radiation control, no inflammatory infiltrate was evident and the quantification of collagen showed great variability. Conclusions: Due to the minimal toxicity of the developed nanocarrier system, we are encouraged to perform future tests for clinical applications in dermocosmetic and in the prevention and treatment of cutaneous or osteoarticular lesions

Preparation, characterization and evaluation of moisturizing and UV protecting effects of topical solid lipid nanoparticles

Solid lipid nanoparticles (SLN) were recently proposed as carriers for various pharmaceutical and cosmetic actives. These lipid nanoparticles can act as moisturizers and physical sunscreens on their own. Therefore, the full potential of these carriers has yet to be determined. The present study was aimed to determine and compare moisturizing and UV-protecting effects of different solid lipid nanoparticles (SLN) prepared by different solid lipids including Glyceryl monostearate (GMS), Precirol® (P) and cetyl palmitate (CP) as carrier systems of moisturizers and sunscreens. The influence of the size and matrix crystallinity of the solid lipids on the occlusive factor, skin hydration and UV-protection were evaluated by in vitro and in vivo methods. The SLN were prepared by high-shear homogenization and ultrasound methods. Size, zeta potential and morphological characteristics of the samples were assessed by transmission electron microscopy (TEM) and thermotropic properties with differential scanning calorimetry (DSC) technique. Results of the assessments showed that SLN-CP significantly increases skin hydration and UV-protection, compared to SLN-GMS and SLN-P. It was demonstrated that the size of SLN, crystallinity index of solid lipid in SLN and probably other mechanisms besides the occlusive factor can influence skin hydration and UV-protection indices. Furthermore, findings of the assessments demonstrated significant difference between in vitro and in vivo assessments regarding occlusive factor and moisturizing effects. Findings of the present study indicate that the SLN-CP could be a promising carrier for sunscreens and moisturizers.

Nanopartículas lipídicas sólidas (NLS) foram, recentemente, propostas como carreadores de vários ativos cosméticos e farmacêuticos. Essas nanopartículas lipídicas podem atuar como hidratantes e protetores solares físicos por si só. Assim sendo, determinou-se o potencial desses carreadores. Os objetivos do presente estudo foram determinar e comparar os efeitos hidratantes e protetores contra UV das diferentes partículas lipídicas sólidas (NLS) preparadas com diferentes lipídios sólidos, incluindo o monoestearato de gligerila (MSG), Precirol® (P) e palmitato de cetila (PC) como sistemas carreadores de hidratantes e de protetores solares. A influência do tamanho e da cristalinidade da matriz dos lipídios sólidos no fator oclusivo, na hidratação da pele e na proteção ao UV foi avaliada por métodos in vitro e in vivo. As NLS foram preparadas por homogeneização por alto corte e métodos de ultrassom. Tamanho, potencial zeta e características morfológicas das amostras foram determinados por microscopia de transmissão eletrônica (MTE) e as propriedades termotrópicas, com diferentes técnicas de calorimetria diferencial de varredura (CDV). Os resultados mostraram que NLS-PC aumenta significativamente a hidratação da pele e a proteção ao UV, comparativamente à NLS-MSG e à NLS-P. Demonstrou-se que o tamanho da NLS, índice de cristalinidade do lipídio sólido na NLS e, provavelmente, outros mecanismos além do fator oclusivo podem influenciar a hidratação da pele e os índices de proteção ao UV. Além disso, os resultados mostraram diferença significativa entre as avaliações in vitro e in vivo com relação ao fator oclusivo e aos efeitos hidratantes. Os resultados do presente estudo indicam que NLS-PC poderia ser um carreador promissor para protetores solares e hidratantes.

Statistical optimization of dithranol-loaded solid lipid nanoparticles using factorial design / Otimização estatística de nanopartículas lipídicas sólidas carregadas com ditranol utilizando planejamento fatorial

This study describes a 3² full factorial experimental design to optimize the formulation of dithranol (DTH) loaded solid lipid nanoparticles (SLN) by the pre-emulsion ultrasonication method. The variables drug: lipid ratio and sonication time were studied at three levels and arranged in a 3² factorial design to study the influence on the response variables particle size and percent entrapment efficiency ( percentEE). From the statistical analysis of data polynomial equations were generated. The particle size and percentEE for the 9 batches (R1 to R9) showed a wide variation of 219-348 nm and 51.33- 71.80 percent, respectively. The physical characteristics of DTH-loaded SLN were evaluated using a particle size analyzer, differential scanning calorimetry and X-ray diffraction. The results of the optimized formulation showed an average particle size of 219 nm and entrapment efficiency of 69.88 percent. Ex-vivo drug penetration using rat skin showed about a 2-fold increase in localization of DTH in skin as compared to the marketed preparation of DTH.

Este estudo descreve o planejamento factorial 3² para otimizar a formulação de nanopartículas lipídicas sólidas (SLN) carregadas com ditranol (DTH) pelo método da ultrassonificação pré-emulsão. As variáveis como proporção de fármaco:lipídio e o tempo de sonicação foram estudados em três níveis e arranjados em planejamento fatorial 3² para estudar a influência nas variáveis de resposta tamanho de partícula e eficiência percentual de retenção do fármaco ( por centoEE). Pela análise estatística, geraram-se equações polinomiais. O tamanho da partícula e a por centoEE para os 9 lotes (R1 a R9) mostraram ampla variação, respectivamente, 219-348 nm e 51,33-71,80 por cento. As características físicas das SLN carregadas com DTN foram avaliadas utilizando-se analisador de tamanho de partícula, calorimetria de varredura diferencial e difração de raios X. Os resultados da formulação otimizada mostraram tamanho médio de partícula de 219 nm e eficiência de retenção do fármaco de 69,88 por cento. A penetração ex vivo do fármaco utilizando pele de rato mostrou aumento de, aproximadamente, duas vezes na localização de DTH na pele, comparativamente à preparação de DTH comercializada.