Encapsulation of benznidazole in nanostructured lipid carriers and increased trypanocidal activity in a resistant Trypanosoma cruzi strain

Abstract Chagas disease is a neglected parasitic disease caused by Trypanosoma cruzi, whose treatment has remained unsatisfactory for over 50 years, given that it is limited to two drugs. Benznidazole (BZN) is an efficient antichagasic drug used as the first choice, although its poor water-solubility, irregular oral absorption, low efficacy in the chronic phase, and various associated adverse effects are limiting factors for treatment. Incorporating drugs with such characteristics into nanostructured lipid carriers (NLC) is a promising alternative to overcome these limiting obstacles, enhancing drug efficacy and bioavailability while reducing toxicity. Therefore, this study proposed NLC-BZN formulations in different compositions prepared by hot-melt homogenization followed by ultrasound, and the optimized formulation was characterized by FTIR, DRX, DSC, and thermogravimetry. Biological activities included in vitro membrane toxicity (red blood cells), fibroblast cell cytotoxicity, and trypanocidal activity against epimastigotes of the Colombian strain of T. cruzi. The optimized NLC-BZN had a small size (110 nm), negative zeta potential (-18.0 mV), and high encapsulation (1.64% of drug loading), as shown by infrared spectroscopy, X-ray diffraction, and thermal analysis. The NLC-BZN also promoted lower in vitro membrane toxicity (<3% hemolysis), and 50% cytotoxic concentration (CC50) for NLC-BZN in L929 fibroblast cells (110.7 µg/mL) was twice the value as the free BZN (51.3 µg/mL). Our findings showed that the NLC-BZN had higher trypanocidal activity than free BZN against the epimastigotes of the resistant Colombian strain, and this novel NLC-BZN formulation proved to be a promising tool in treating Chagas disease and considered suitable for oral and parenteral administration

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.

Etnobotânica e medicina popular no tratamento de malária e males associados na comunidade ribeirinha Julião ­ baixo Rio Negro (Amazônia Central) / Ethnobotany and popular medicine in the treatment of malaria and associated diseases in theriverside community in Julião­Low Black River (Central Amazonia)

RESUMO A utilização de plantas medicinais para o tratamento de doenças tropicais como a malária na Amazônia Central é de suma importância, principalmente em locais onde o sistema único de saúde não se encontra presente como na maioria das comunidades ribeirinhas desta região. Sendo assim, investigar e resgatar o conhecimento popular a respeito de plantas medicinais utilizadas no tratamento de malária e males associados pelos moradores da comunidade Julião situada na Reserva de Desenvolvimento Sustentável do Tupé, Manaus-AM, torna-se importante no registro de como as populações locais se previnem e tratam essa doença tão prevalente e perigosa na região. O trabalho foi conduzido na forma de oficinas participativas, segregadas por gênero e complementadas com entrevistas semiestruturadas aliadas à técnica da turnê-guiada nos quintais e floresta adjacente à comunidade. Foram calculados os índices de diversidade de Shannon-Wiener, equitabilidade e concordância quanto ao uso principal (CUP). A partir da colaboração efetiva de 13 comunitários foram registradas 62 espécies vegetais pertencentes a 53 gêneros e 34 famílias botânicas que resultaram em índice de diversidade (H’) de 1,62 decits e equitabilidade de 0,9. As famílias mais representativas foram: Fabaceae (7 espécies), Asteraceae e Lamiaceae (4 espécies cada) e Solanaceae e Rutaceae (3 espécies cada). Vale destacar que 16 espécies (25,8%) foram citadas para tratamento de malária e males associados pela primeira vez em estudos etnobotânicos realizados na América Latina.

ABSTRACT The use of medicinal plants in order to treat tropical diseases such as malaria is of extreme importance, particularly in places where the public health system is not present as in most coastal communities of the Amazonia region. That being stated, investigating and rediscovering the popular knowledge of medicinal plants used to treat malaria and its associated diseases by the residents of the Julião community, located in RDS Tupé, Manaus-AM, becomes relevant in recording how local populations prevent and treat this disease so prevalent and dangerous in this region. In order to carry out this study, it was implemented an ethnobotanical survey through workshops organized in categories and semi-structured interviews as well as guided tours by residents of the community in their backyards and nearby forest areas. The Shannon-Wiener diversity indicators were calculated, measuring equitability and concurrence regarding its main use (CUP). From the effective collaboration of 13 community members, 62 plant species belonging to 53 types and 34 botanic families were observed,which resulted in a diversity index (H ‘) and equitability of 1.62 decits 0.9. The most significant botanical families shown in the survey were: Fabaceae (7 species), Asteraceae (4 species), Lamiaceae (4 species), Solanaceae (3 species) and Rubiaceae (3 species). It is worth to highlight that 16 species (25.8%) were mentioned for malaria treatment and associated diseases, for the first time in ethnobotanical studies conducted in Latin America.

Concordance between expected and observed bacilloscopy results of clinical forms of leprosy: a 6-year retrospective study in Recife, State of Pernambuco, Brazil / Concordância entre os resultados observados e esperados da forma clinica da hanseníase de acordo com a baciloscopia: um estudo retrospectivo de seis anos em Recife, Estado de Pernambuco, Brasil

INTRODUCTION: Operational classification of leprosy based on the number of skin lesions was conceived to screen patients presenting severe forms of the disease to enable their reception of a more intense multidrug regimen without having to undergo lymph smear testing. We evaluated the concordance between operational classification and bacilloscopy to define multibacillary and paucibacillary leprosy. METHODS: We selected 1,213 records of individuals with leprosy, who were untreated (new cases) and admitted to a dermatology clinic in Recife, Brazil, from 2000 to 2005, and who underwent bacteriological examination at diagnosis for ratification of the operational classification. RESULTS: Compared to bacilloscopy, operational classification demonstrated 88.6% sensitivity, 76.9% specificity, a positive predictive value of 61.8%, and a negative predictive value of 94.1%, with 80% accuracy and a moderate kappa index. Among the bacilloscopy-negative cases, 23% had more than 5 skin lesions. Additionally, 11% of the bacilloscopy-positive cases had up to 5 lesions, which would have led to multibacillary cases being treated as paucibacillary leprosy if the operational classification had not been confirmed by bacilloscopy. CONCLUSIONS: Operational classification has limitations that are more obvious in borderline cases, suggesting that in these cases, lymph smear testing is advisable to enable the selection of true multibacillary cases for more intense treatment, thereby contributing to minimization of resistant strain selection and possible relapse.

INTRODUÇÃO: A classificação operacional da hanseníase baseada no número de lesões de pele foi concebida para selecionar pacientes que apresentam formas graves da doença para receber regime terapêutico mais intenso com múltiplas drogas sem o exame de baciloscopia da linfa. Nós avaliamos a concordância entre a classificação operacional e a baciloscopia para a definição de hanseníase multibacilar e paucibacilar. MÉTODOS: Nós selecionamos 1.213 registros de indivíduos com hanseníase não tratada (casos novos), atendidos em um Ambulatório de Dermatologia, em Recife, Brasil, no período de 2000 a 2005, que foram submetidos a exame bacteriológico ao diagnóstico para a ratificação da classificação operacional. RESULTADOS: Comparando com a baciloscopia, a classificação operacional baseada no número de lesões cutâneas mostrou sensibilidade de 88,6%, especificidade 76,9%, valor preditivo positivo de 61,8% e valor preditivo negativo de 94,1%, com uma precisão de 80% e um moderado índice kappa. Entre os casos com baciloscopia negativa, 23% tinham mais de cinco lesões de pele, recebendo um tratamento mais intensivo. Além disso, 11% dos casos baciloscopia positiva tinham até cinco lesões, o que induziriam casos multibacilares de serem tratados com hanseníase paucibacilar se a classificação operacional não tivesse sido confirmada pela baciloscopia. CONCLUSÕES: Concluímos que a classificação operacional tem limitações mais visíveis nos casos borderline, sugerindo que, nestes casos, o esfregaço seria aconselhável por permitir que os verdadeiros casos multibacilares fossem selecionados para um tratamento mais intenso, contribuindo para minimizar a seleção de cepas resistentes e uma possível recidiva.