Floating microspheres: a review

Gastric emptying is a complex process, one that is highly variable and that makes in vivo performance of drug delivery systems uncertain. A controlled drug delivery system with prolonged residence time in the stomach can be of great practical importance for drugs with an absorption window in the upper small intestine. The main limitations are attributed to the inter- and intra-subject variability of gastro-intestinal (GI) transit time and to the non-uniformity of drug absorption throughout the alimentary canal. Floating or hydrodynamically controlled drug delivery systems are useful in such applications. Various gastroretentive dosage forms are available, including tablets, capsules, pills, laminated films, floating microspheres, granules and powders. Floating microspheres have been gaining attention due to the uniform distribution of these multiple-unit dosage forms in the stomach, which results in more reproducible drug absorption and reduced risk of local irritation. Such systems have more advantages over the single-unit dosage forms. The present review briefly addresses the physiology of the gastric emptying process with respect to floating drug delivery systems. The purpose of this review is to bring together the recent literature with respect to the method of preparation, and various parameters affecting the performance and characterization of floating microspheres.

O esvaziamento gástrico é um processo complexo, com elevada variabilidade e responsável pela incerteza do desempenho dos medicamentos in vivo. Dessa forma, os sistemas de liberação modificada de fármacos, com tempo de residência prolongado no estômago, em especial, considerando aqueles fármacos com janela de absorção na porção superior do intestino delgado, apresentam fundamental importância. As principais limitações relativas à absorção do fármaco são, no geral, atribuídas à variabilidade inter e intra-paciente do tempo de trânsito gastro-intestinal (GI) e da não-uniformidade da absorção do fármaco na extensão do canal alimentar. Assim, justifica-se a utilização dos sistemas flutuantes ou hidrodinâmicos de liberação de fármacos. Vários medicamentos gastrorretentivos estão disponibilizados no mercado e incluem comprimidos, cápsulas, pílulas, filmes laminados, microesferas flutuantes, grânulos e pós. As microesferas flutuantes apresentam maior destaque em função da distribuição granulométrica uniforme dessas formulações de dose múltipla. Como resultado, a absorção do fármaco apresenta maior reprodutibilidade e os riscos associados à irritação local são reduzidos. Tais sistemas apresentam maior vantagem quando comparado às formulações de dose única. A presente revisão tem como objetivo apresentar as publicações recentes referentes aos métodos de preparação, os vários parâmetros que afetam o desempenho e a caracterização das microesferas flutuantes. Além disso, o presente trabalho aborda a fisiologia do processo de esvaziamento gástrico no que se refere aos sistemas flutuantes de liberação de fármacos.

Development and evaluation of floating microspheres of verapamil hydrochloride

The present study involves preparation and evaluation of floating microspheres of verapamil hydrochloride for improving the drug bioavailability by prolongation of gastric residence time. Cellulose acetate, acrycoat S100 and eudragit S100 microspheres loaded with verapamil hydrochloride were prepared by solvent diffusion-evaporation method. The microspheres had smooth surfaces, with free-flowing and good-packing properties. The yield of the microspheres was up to 70.51 percent and cellulose acetate microspheres entrapped the maximum amount of the drug. Scanning electron microscopy confirmed their hollow structures with sizes in the range 251.80 to 350.75 mm. The prepared microspheres exhibited prolonged drug release and remained buoyant for more than 12 h. Radiographic images of dog stomach revealed that cellulose acetate microspheres loaded with barium sulphate floated on the gastric fluid for about 3.2 h. In vitro release studies demonstrated non-Fickian diffusion of drug from the microspheres.

O presente estudo envolve a preparação e a avaliação de microesferas flutuantes de cloridrato de verapamil para o melhoramento da biodisponibilidade do fármaco por meio do prolongamento do tempo de residência gástrica. Prepararam-se, por meio do método de difusão-evaporação de solvente, microesferas de acetato de celulose, acrycoat S100 e eudragit S100 carregadas com cloridrato de verapamil. As microesferas apresentaram superfícies regulares, com propriedades de fluxo livre e de bom empacotamento. O rendimento das microesferas foi superior a 70,51 por cento e as microesferas de acetato de celulose captaram a quantidade máxima do fármaco. Microscopia eletrônica de varredura confirmou as cavidades em suas estruturas, com tamanhos na faixa de 251,80 a 350,75 mm. As microesferas preparadas apresentaram liberação prolongada do fármaco e permaneceram flutuantes por mais que 12 h. Imagens radiográficas do estômago de cão revelaram que as esferas de acetato de celulose carregadas com sulfato de bário flutuaram no fluido gástrico por, aproximadamente, 3,2 h. Estudos de liberação in vitro demonstraram difusão não-Fickiana dos fármacos das microesferas.