Diseño y caracterización de un sistema de entrega de fármacos autoemulsificable (SEDDS) de estradiol por diagramas de fases pseudoternarios y pruebas fisicoquímicas

Introducción: el estradiol es una hormona esteroide sexual femenina usada ampliamente como terapia hormonal que presenta una baja biodisponibilidad, debido a su baja solubilidad acuosa y a su alta hidrofobicidad, perteneciendo a la clase II del sistema de clasificación de biofarmacéutica. Objetivos: diseñar y caracterizar un sistema de entrega de fármacos autoemulsificable (SEDDS) para el fármaco estradiol por pruebas fisicoquímicas con el fin de obtener la relación óptima que permitiera mejorar su solubilidad acuosa, velocidad de disolución y potencialmente su biodisponibilidad. Método: estudios de solubilidad en diferentes solventes, diagramas de fases pseudoternarios constituidos por aceites, tensioactivos, cotensioactivos y agua permitieron reconocer las diferentes regiones de formación de SEDDS e identificar los porcentajes de excipientes que conducen a la formación de soluciones isotrópicas; las formulaciones resultantes fueron caracterizadas en tiempo de autoemulsificación, robustez a la dilución, punto de nube y perfil de disolución en capsula dura. Resultados: las formulaciones que contenían Capmul MCM®, Kolliphor® RH40 y Transcutol®, tuvieron un tiempo de autoemulsificación de aproximadamente 1 min; fueron estables en tres distintos pH (1,2; 4,5 y 7,2), en diferentes volúmenes de dilución, exhibiendo una apariencia transparente, ligeramente azulada, sin precipitados, o separación de fases, puntos de nube mayores en comparación de las formulaciones que contenían Gelucire® 44/14. Conclusiones: las estrategias de caracterización empleadas en el desarrollo de esta investigación demostraron ser eficientes para la selección adecuada de excipientes y su proporción óptima para el diseño eficaz de un sistema de entrega de fármaco autoemulsificable (SEDDS).

SUMMARY Introduction: Estradiol is a female sex steroid hormone widely used as hormonal therapy that has low bioavailability, due to its low aqueous solubility and high hydro-phobicity, belonging to class II of the Biopharmaceutical Classification System. Aim: To design and characterize a self-emulsifying drug delivery system (SEDDS) for the drug estradiol by physicochemical tests to obtain the most optimal ratio that would improve its aqueous solubility, dissolution rate, and potentially its bioavailability. Method: Solubility studies in different solvents; pseudo ternary phase diagrams made up of oils, surfactants, co-surfactants, and water, allowed to recognize the different regions of SEDDS formation and identify the percentages of excipients that lead to the formation of isotropic solutions; The resulting formulations were characterized in autoemulsification time, robustness to dilution, cloud point and dissolution profile in a hard capsule. Results: The formulations containing Capmul MCM®, Kolliphor® RH40, and Transcutol®, had an autoemulsification time of approximately 1 minute; were stable at three different pHs (1.2, 4.5 and 7.2), at different dilution volumes, exhibiting a transparent, slightly bluish appearance, without precipitates, or phase separation, higher cloud points compared to the formulations containing Gelucire® 44/14. Conclusions: The characterization strategies used in the development of this research proved to be efficient for the adequate selection of excipients and their optimal ratio for the effective design of a self-emulsifying drug delivery system (SEDDS).

Introdução: o estradiol é um hormônio esteroide sexual feminino amplamente utilizado como terapia hormonal que apresenta baixa biodisponibilidade devido à sua baixa solubilidade aquosa e alta hidrofobicidade, pertencente à classe II do sistema de classificação biofarmacêutica. Objetivos: projetar e caracterizar um sistema de liberação de drogas autoemulsificante (SEDDS) para o fármaco estradiol por meio de testes físico-químicos a fim de obter a proporção ideal que melhore sua solubilidade aquosa, taxa de dissolução e potencialmente sua biodisponibilidade. Método: estudos de solubilidade em diferentes solventes, diagramas de fases pseudoternários compostos por óleos, tensoativos, cotensoativos e água permitiram reconhecer as diferentes regiões de formação de SEDDS e identificar as porcentagens de excipientes que levam à formação de soluções isotrópicas; as formulações resultantes foram caracterizadas quanto ao tempo de autoemulsificação, robustez à diluição, ponto de turvação e perfil de dissolução da cápsula dura. Resultados: as formulações contendo Capmul MCM®, Kolliphor® RH40 e Transcutol®, tiveram um tempo de autoemulsificação de aproximadamente 1 min; foram estáveis em três diferentes pH's (1,2; 4,5 e 7,2), em diferentes volumes de diluição, apresentando aspecto transparente, levemente azulado, sem precipitados ou separação de fases, pontos de turvação mais elevados em relação às formulações contendo Gelucire® 44/14. Conclusões: as estratégias de caracterização utilizadas no desenvolvimento desta pesquisa mostraram-se eficientes para a seleção adequada de excipientes e sua proporção ideal para o desenho eficaz de um sistema de liberação de fármacos autoemulsificante (SEDDS).

Diseño y desarrollo de un sistema de entrega de fármaco autoemulsificable líquido de ibuprofeno incorporado por el método de adsorción por portador en una forma farmacéutica sólida (comprimidos) / Design and development of a liquids self emulsyfing drug delivery system of ibuprofen incorporated by the method adsorption by carriers in solids dosage forms

RESUMEN El ibuprofeno es uno de los fármacos más utilizados e indicado para terapias antiinflamatorias, dolor, entre otras patologías. Sin embargo, este fármaco presenta una baja y errática biodisponibilidad, debido a la pobre solubilidad acuosa intrínseca del mismo, por lo cual esta categorizado como clase II en el sistema de clasificación biofarmacéutica. El objetivo de este trabajo fue desarrollar, diseñar y evaluar un sistema de entrega de fármaco autoemulsificable (SEDDS) para mejorar la solubilidad y velocidad de disolución de ibuprofeno. Aceites, cosolventes, tensioactivos y portadores porosos fueron evaluados por su capacidad de mejorar la solubilidad del ibuprofeno, habilidad de autoemulsificación, robustez en diferentes pH y capacidad de adsorción. El aceite de coco, Tween 80 y propilenglicol lograron un aumento significativo de la solubilidad acuosa del ibuprofeno en un tiempo de autoemulsificación menor a 2 minutos. Neusilin US2® fue seleccionado como portador, dando como resultado un pequeño granulo de excelente fluidez, que permitió obtener comprimidos que cumplieron satisfactoriamente las pruebas de control de acuerdo con las especificaciones establecidas. Los SEDDS líquidos y sólidos son una alternativa de formulación ventajosa y prometedora para mejorar la solubilidad de fármacos pobremente solubles de acuerdo al sistema de clasificación biofarmacéutica, a través de sus propiedades de solubilización.

SUMMARY Ibuprofen is one of the most used drugs and it's indicated for anti-inflammatory therapies and pain, among other pathologies. However, this drug has a low and erratic bioavailability, due to its poor aqueous intrinsic solubility, which is categorized as class II in the Biopharmaceutical Classification System. The objective of this work was to develop, design and evaluate a self-emulsifying drug delivery system (SEDDS) to improve the solubility and dissolution rate of ibuprofen. Oils, co-solvents, surfactants and carriers were evaluated for their ability to improve the solubility of ibuprofen, self-emulsification ability, robustness at different pH levels and adsorption capacity. Coconut oil, Tween 80 and propylene glycol achieved a significant increase in the aqueous solubility of ibuprofen in a self-emulsification time of less than 2 minutes. Neusilin US2® was selected as carrier, resulting in a small granule of excellent fluidity, which allowed to obtain tablets that satisfactorily fulfilled the control tests according to the established specifications. The liquid and solid SEDDS are an advantageous and promising formulation alternative to improve the solubility of poorly soluble drugs according to the biopharmaceutical classification system, through their solubilization properties.

Sistemas de entrega de fármacos autoemulsificables: una plataforma de desarrollo alternativa para la industria farmacéutica colombiana / Self-emulsifying drug delivery systems (SEDDS): an alternative development platform for the Colombian pharmaceutical industry

RESUMEN Los grandes avances tecnológicos en la industria farmacéutica, que involucran el uso de la química combinatoria y el cribado de alto rendimiento, han conllevado al descubrimiento de muchas entidades químicas candidatas a fármacos que presentan baja solubilidad acuosa, debido a su elevada complejidad molecular, lo que hace difícil el desarrollo de productos con estas sustancias. Los sistemas de entrega de fármacos autoemulsificables (SEDDS) han generado un interés para el desarrollo farmacéutico porque son una alternativa efectiva para mejorar la biodisponibilidad de fármacos poco solubles en agua. Para describir el estado de conocimiento sobre estos sistemas se realizó una revisión sistemática en diferentes bases de datos sobre la literatura relacionada con los SEDDS a nivel nacional e internacional, logrando así describir los aspectos más relevantes sobre los SEDDS (tipos, composición, mecanismos para aumentar biodisponibilidad, caracterización, formulaciones). A pesar de las numerosas investigaciones realizadas durante los últimos años que muestran el potencial de los SEDDS para mejorar la biodisponibilidad de los fármacos poco solubles en agua, se pudo evidenciar que solo algunas sustancias activas han sido incluidas en estos sistemas y comercializadas exitosamente, esto debido a algunas limitaciones que indican la necesidad de un mayor entendimiento sobre estos sistemas.

SUMMARY The great technological advances within the pharmaceutical industry that involve the use of combinatorial chemistry and high-throughput screening have led to the discovery of many chemical entities that are candidates for drugs that have poor water solubility due to their high molecular complexity, which makes it difficult the development of products with these substances. Self-emulsifying Drug Delivery Systems (SEDDS) have gained an interest in pharmaceutical development, showing to be an effective alternative to improve the poorly water-soluble drugs' bioavailability. In order to describe the state of knowledge about these systems, a systematic review was carried out in different databases about the literature related to SEDDS at a national and international level, describing the most relevant issues about SEDDS (types, composition, mechanisms to improve bioavailability, characterization, formulations). Despite the several investigations carried out during past years showing SEDDS potential to improve the bioavailability of poorly water-soluble drugs, it was evident that only a few active substances have been included in these systems and successfully commercialized, due to some limitations that indicate the need for a greater understanding about these systems.

Incorporation of the antitumor drug miltefosine into polymeric micelles / Desenvolvimento de nanoestruturas poliméricas para encapsulação do antitumoral miltefosina

Miltefosine (hexadecylphosphocholine, HePC), a synthetic antitumor designed from natural phospholipids, is clinically approved for cutaneous metastases of breast cancer and cutaneous lymphoma. This drug acts mainly at cellular membrane level, where it accumulates and interferes with lipid metabolism and lipid-dependent signaling pathways leading the cells to apoptosis. However, HePC systemic and peroral administration induces hemolysis and mucosal toxicity, respectively. To overcome these limitations, we investigated the protective properties of colloidal polymeric micelles (PM) composed by Pluronics, triblock copolymers of poly(ethylene oxide) and poly(propylene oxide). We found that both Pluronic composition and concentration modulate the hemolytic profile of incorporated drug (HePC-PM) by increasing the drug amount to cause in vitro hemolysis. Moreover, small-angle X-ray scattering (SAXS) was used to assess structural information of interactions between HePC and PM. Additionally, we showed that HePC-PM prevented mucosal irritation, decreasing bleeding and lysis of blood vessels in a chicken chorioallantoic membrane model. Interestingly, HePC-PM increased the in vitro selective cytotoxicity against cervix tumor cells rather healthy fibroblasts, suggesting a differential uptake of these nanostructures by tumor cells. Furthermore, we also found that HePC induces cytotoxicity and decrease cell survival, migration and proliferation in osteosarcoma cells in vitro. We showed that cytotoxicity by HePC is associated with caspase-3 activation, DNA fragmentation, apoptotic-like bodys formation and inhibition of both constitutive and cytokine-stimulated Akt/PKB phosphorylation. HePC-PM clearly reduces the drug cytotoxic effects. Finally, we demonstrated that Pluronic F127 polymeric micelles are efficient for cargo delivering the encapsulated drug preferentially into tumor cells rather than healthy cells. These findings together suggest that Pluronic F127 PM reduce drug side effects and provide a potential alternative for systemic delivery of HePC, as well as other amphiphilic drugs

Miltefosina (hexadecilfosfocolina, HePC), um fármaco antitumoral sintético desenvolvido a partir de fosfolipídios naturais, é clinicamente aprovada para o tratamento tópico de metástases de câncer de mama e linfomas cutâneos. Atua principalmente nas membranas celulares, onde se acumula e interfere no metabolismo lipídico e nas vias de sinalização dependentes de lipídios levando as células à apoptose. No entanto, quando administrada sistemicamente ou oralmente a HePC induz hemólise e toxicidade de mucosas, respectivamente. Para superar estas reações adversas investigamos os efeitos protetores conferidos por micelas poliméricas coloidais (PM) compostas por Pluronics, copolímeros tribloco de poli(óxido de etileno) e poli(óxido de propileno). Inicialmente, encontramos que a composição e concentração do Pluronic modulam o perfil hemolítico do fármaco encapsulado (HePC-PM), aumentando a quantidade necessária de HePC para causar hemólise in vitro. Além disso, utilizamos o espalhamento de raios-X a baixo ângulo (SAXS) para obter informações estruturais das interações entre HePC e PM. Em seguida, mostramos que HePC-PM preveniu a irritação da mucosa, diminuindo a hemorragia e a vasoconstricção em membrana corioalantóica de ovos embrionados. Estudos in vitro demonstraram que a HePC-PM aumentou seletivamente a citotoxicidade contra células de carcinoma HeLa em relação a fibroblastos saudáveis, sugerindo captação diferencial dessas nanoestruturas pelas células tumorais. Além disso, relatamos que, in vitro, a HePC induz citotoxicidade, diminui a sobrevivência, migração e proliferação osteossarcomas. Esta citotoxicidade está associada à ativação da caspase-3, fragmentação do DNA, formação de corpos apoptóticos e inibição da fosforilação de Akt/PKB. Adicionalmente, HePC-PM reduz os efeitos citotóxicos nestas linhagens. Finalmente, demonstramos que as micelas poliméricas de Pluronic F127 são eficientes para a entrega intracelular fármacos preferencialmente em células tumorais, e em menor grau em células saudáveis. Em conjunto, os dados sugerem que este sistema nanoestruturado reduz a toxicidade da HePC e representa uma alternativa potencial para a administração sistêmica deste e de outros fármacos anfifílicos

Nanotubos de carbono: potencial de uso em medicina veterinária / Carbon nanotubes: potential use in veterinary medicine

A utilização de nanomateriais em sistemas de segurança alimentar, detecção de patógenos, proteção de ambientes, no diagnóstico e tratamento de doenças, como sistema de entrega de fármacos e na bioengenharia tecidual tem contribuído para os avanços alcançados na ciência animal. Suas propriedades físicas, químicas e mecânicas, além de seu grande potencial de associação com outros materiais contribuem para sua aplicação em diferentes campos da medicina veterinária, por exemplo, como biomarcadores, onde as propriedades eletrônicas e ópticas possibilitam a transdução de sinais, na terapia fototérmica, devido à habilidade em converter a luz infravermelha (LIV) em calor, na engenharia tecidual, graças à resistência mecânica, flexibilidade, elasticidade e baixa densidade, além de muitas outras possíveis aplicações. O objetivo deste trabalho é informar sobre conceitos, propriedades e aplicações dos NTCs, destacando sua aplicabilidade nas áreas biomédicas, com destaque para setores da medicina veterinária que já se utilizam desse material.

The use of nanomaterials in systems of food safety, pathogen detection, protection environments, diagnosis and treatment of diseases such as drug delivery system and tissue engineering has contributed to advances in animal science. Carbon nanotubes are an example, their use has been highlighted in different biological areas. Their physical, chemical and mechanical properties as well as its great potential for combination with other materials contribute to its application in different fields of veterinary medicine, for example, as biomarkers, where the electronic and optical properties enable signal transduction, in photothermal therapy due the ability to convert infrared light (LIV) into heat, in tissue engineering due to mechanical strength, flexibility, elasticity, low density, and many other possible applications. The objective of this review is to present the CNTs and the main areas of animal science that surpass in the study of this material.