The main aim of the thesis was to explore the potential of supercritical fluid (SF) techniques in the field of drug delivery. In particular, the relatively recently developed solution-enhanced dispersion by supercritical fluids (SEDS) technology has been employed in the preparation of particles/powders. The manufacturing, stability and bioavailability of a dosage form strongly depend on the physicochemical properties of the formulation particles. For example, dry powder inhalation (DPI) for administering drugs to the respiratory tract require particles in a narrow size range (1-5 μm) to be effective. The identification of polymorphs and control of purity are also important issues since the physicochemical properties and therapeutic effects of the alternative forms of a drug may differ substantially. Solvent-based traditional crystallisation processes provide the product that may require further down-stream processing to obtain particles for advanced drug delivery applications. This can result in unwanted changes in the physicochemical properties of the particles and thus affect the performance of the dosage form. SF processing has addressed many of the challenges in particle formation research. Among several SF technologies developed for particle processing over the last decade, the SEDS process with its specially designed co-axial nozzle with mixing chamber has resulted in improved control over the particle formation process. Carbon dioxide (CO2) was used as the SF, because it has low critical points and is non-toxic, non-flammable and relatively inexpensive. The initial part of the thesis concerns the formation of particles of model drugs such as hydrocortisone, budesonide and flunisolide using SEDS technology and the determination of the influence of processing conditions and solvents on particle characteristics such as size, shape and crystal structure. Particles of model drugs of differing shapes in a size range suitable for inhalation delivery were prepared. In the process, two new polymorphic forms of flunisolide were identified. This was the first report of SEDS technology being shown as a polymorph-screening tool. The remainder of the thesis deals with the development of SEDS technology for precipitating therapeutic proteins such as recombinant human growth hormone (hGH) from aqueous solutions. Powders of hGH were precipitated using SEDS without significant changes in the chemical or physical stability of the protein. The addition of sucrose to hGH in the feed solution promoted precipitation and minimised the detrimental effects of the solvent and/or the process on the physical aggregation of the protein. In conclusion, this thesis highlights the applicability of the SEDS process in drug delivery research and advances general understanding of the particle formation phenomenon. The SEDS process may also prove to be a potential alternative technology for the precipitation of stable powders of therapeutic proteins.

Cancer is the second leading cause of death in the United States and its onset is highly incident in the lungs, with very low long-term survival rates. Chemotherapy plays a significant role for lung cancer treatment, and pulmonary delivery may be a potential route for anticancer drug delivery to treat lung tumors. Coenzyme Q₁₀ (CoQ₁₀) is a poorly-water soluble compound that is being investigated for the treatment of carcinomas. In this work, we hypothesize that formulations of CoQ10 may be developed for pulmonary delivery with a satisfactory pharmacokinetic profile that will have the potential to improve a pharmacodynamic response when treating lung malignancies. The formulation design was to use a vibrating-mesh nebulizer to aerosolize aqueous dispersions of CoQ₁₀ stabilized by phospholipids physiologically found in the lungs. In the first study, a method was developed to measure the surface tension of liquids, a physicochemical property that has been shown to influence the aerosol output characteristics from vibrating-mesh nebulizers. Subsequently, this method was used, together with analysis of particle size distribution, zeta potential, and rheology, to further evaluate the factors influencing the capability of this nebulizer system to continuously and steadily aerosolize formulations of CoQ₁₀ prepared with high pressure homogenization. The aerosolization profile (nebulization performance and in vitro drug deposition of nebulized droplets) of formulations prepared with soybean lecithin, dimyristoylphosphatidylcholine (DMPC), dipalmitoylphosphatidylcholine (DPPC) and distearoylphosphatidylcholine (DSPC) were evaluated. The rheological behavior of these dispersions was found to be the factor that may be indicative of the aerosolization output profile. Finally, the pulmonary deposition and systemic distribution of CoQ₁₀ prepared as DMPC, DPPC, and DSPC dispersions were investigated in vivo in mice. It was found that high drug amounts were deposited and retained in the mouse lungs for at least 48 hours post nebulization. Systemic distribution was not observed and deposition in the nasal cavity occurred at a lower scale than in the lungs. This body of work provides evidence that CoQ₁₀ may be successfully formulated as dispersions to be aerosolized using vibrating-mesh nebulizers and achieve high drug deposition in the lungs during inhalation. / text

Advancements in pulmonary drug delivery technologies have improved the use of dry powder inhalation therapy to treat respiratory and systemic diseases. Despite remarkable improvements in the development of dry powder inhaler devices (DPIs) and formulations in the last few years, an optimized DPI system has yet to be developed. In this work, we hypothesize that Thin Film Freezing (TFF) is a suitable technology to improve inhalation therapies to treat lung and systemic malignancies due to its ability to produce brittle powder with optimal aerodynamic properties. Also, we developed a performance verification test (PVT) for the Next Generation Cascade Impactor (NGI), which is one of the most important in vitro characterization methods to test inhalation. In the first study, we used TFF technology to produce amorphous and brittle particles of rapamycin, and compared the in vivo behavior by the pharmacokinetic profiles, to its crystalline counterpart when delivered to the lungs of rats via inhalation. It was found that TFF rapamycin presented higher in vivo systemic bioavailability than the crystalline formulation. Subsequently, we investigated the use of TFF technology to produce triple fixed dose therapy using formoterol fumarate, tiotropium bromide and budesonide as therapeutic drugs. We investigated applications of this technology to powder properties and in vitro aerosol performance with respect to single and combination therapy. As a result, the brittle TFF powders presented superior properties than the physical mixture of micronized crystalline powders, such as excellent particle distribution homogeneity after in vitro aerosolization. Lastly, we developed a PVT for the NGI that may be applicable to other cascade impactors, by investigating the use of a standardized pressurized metered dose inhaler (pMDI) with the NGI. Two standardized formulations were developed. Formulations were analyzed for repeatability and robustness, and found not to demonstrate significant differences in plate deposition using a single NGI apparatus. Variable conditions were introduced to the NGI to mimic operator and equipment failure. Introduction of the variable conditions to the NGI was found to significantly adjust the deposition patterns of the standardized formulations, suggesting that their use as a PVT could be useful and that further investigation is warranted. / text

Cancer is the second leading cause of death in the United States and its onset is highly incident in the lungs, with very low long-term survival rates. Chemotherapy plays a significant role for lung cancer treatment, and pulmonary delivery may be a potential route for anticancer drug delivery to treat lung tumors. Coenzyme Q₁₀ (CoQ₁₀) is a poorly-water soluble compound that is being investigated for the treatment of carcinomas. In this work, we hypothesize that formulations of CoQ10 may be developed for pulmonary delivery with a satisfactory pharmacokinetic profile that will have the potential to improve a pharmacodynamic response when treating lung malignancies. The formulation design was to use a vibrating-mesh nebulizer to aerosolize aqueous dispersions of CoQ₁₀ stabilized by phospholipids physiologically found in the lungs. In the first study, a method was developed to measure the surface tension of liquids, a physicochemical property that has been shown to influence the aerosol output characteristics from vibrating-mesh nebulizers. Subsequently, this method was used, together with analysis of particle size distribution, zeta potential, and rheology, to further evaluate the factors influencing the capability of this nebulizer system to continuously and steadily aerosolize formulations of CoQ₁₀ prepared with high pressure homogenization. The aerosolization profile (nebulization performance and in vitro drug deposition of nebulized droplets) of formulations prepared with soybean lecithin, dimyristoylphosphatidylcholine (DMPC), dipalmitoylphosphatidylcholine (DPPC) and distearoylphosphatidylcholine (DSPC) were evaluated. The rheological behavior of these dispersions was found to be the factor that may be indicative of the aerosolization output profile. Finally, the pulmonary deposition and systemic distribution of CoQ₁₀ prepared as DMPC, DPPC, and DSPC dispersions were investigated in vivo in mice. It was found that high drug amounts were deposited and retained in the mouse lungs for at least 48 hours post nebulization. Systemic distribution was not observed and deposition in the nasal cavity occurred at a lower scale than in the lungs. This body of work provides evidence that CoQ₁₀ may be successfully formulated as dispersions to be aerosolized using vibrating-mesh nebulizers and achieve high drug deposition in the lungs during inhalation.

Introdução: Em pacientes sob intubação endotraqueal os mecanismos fisiológicos de climatização do ar inspirado são anulados. Durante anestesia geral, quando os gases inspiratórios são ofertados secos e frios, a manutenção da umidade das vias aéreas é condição importante para prevenção de lesões da mucosa respiratória e ressecamento das secreções. Os sistemas de anestesia possuem propriedades de umidicação inerentes, decorrentes do sistema respiratório circular e a presença do absorvedor de CO2. Entretanto, os níveis de umidificação, durante a anestesia, dependem de vários fatores incluindo o tipo de ventilador anestésico, montagem do sistema respiratório e o fluxo de gás fresco utilizado. Porém não há dados na literatura que tenham investigado o efeito nos níveis de umidade do gás inspirado nas propriedades físicas e de transportabilidade do muco respiratório. Objetivo: Avaliar os níveis de Temperatura (T), umidade absoluta (UA) e umidade relativa (UR) do ar inspirado durante anestesia geral oferecidos pelo sistema circular valvular com absorção de CO2 e com a adição do HME em dois tipos de ventiladores (Dräger e Takaoka). Avaliar os efeitos do HME sobre os níveis de Temperatura e Umidade dos gases inspirados ofertados pelos dois equipamentos. Avaliar o impacto da umidade sobre as propriedades físicas e de transportabilidade do muco respiratório. Método: Foram selecionados 44 pacientes da Clínica Cirúrgica II do Departamento de Gastroenterologia do HCFMUSP com indicação de cirurgia abdominal eletiva e anestesia geral com duração superior a 4 horas. Os pacientes foram alocados em 4 grupos conforme o tipo do ventilador utilizado (Dräger ou Takaoka) e a presença ou ausência do HME. O muco respiratório e os dados de temperatura, UR e UA do gás ofertado foram coletados logo após a intubação endotraqueal, e a cada duas horas até o final da cirurgia. A análise do muco respiratório foi realizada através dos seguintes métodos: Transportabilidade mucociliar (MCT), em palato de rã; Transportabilidade pela tosse (TT), através da máquina simuladora da tosse e as propriedades de superfície, através do Ângulo de contato (AC). Resultado: O ventilador Dräger foi significantemente mais efetivo em ofertar níveis mais altos de T, UA e UR comparado ao ventilador Takaoka. A adição do HME aumentou a T e UA nos dois equipamentos. A UR aumentou somente no ventilador Takaoka. Houve um aumento do TMC e da TT no grupo que apresentou níveis mais altos de umidade (i.e. Dräger + HME). O AC não mostrou diferenças entre os quatro grupos. A análise longitudinal mostrou que o TMC foi positivamente afetado com o aumento da UA e UR. A TT foi positivamente afetada com a adição do HME. Conclusão: Nossos resultados mostram que o ventilador Dräger produziu níveis significantemente mais altos de umidade comparados ao ventilador Takaoka e que a adição do HME aumentou os níveis de umidade nos dois equipamentos estudados. Os equipamentos anestésicos e a adição do HME afetaram os níveis de umidade ofertados ao paciente durante a anestesia geral, e essas mudanças influenciaram a transportabilidade do muco respiratório / Background: In patients who are intubated, the natural mechanism of gas climatization by the nose and the upper airway is bypassed. During anesthesia, when the inspiratory gases are cold and dry, humidification of gases is recommended to prevent drying of the mucosal epithelium and respiratory secretions. The anesthesia systems have inherent humidifying properties as a result of the valvular rebreathing of some of the expired humidity and of the production of water in the CO2 absorber. However, the level of moisture in anesthetic ventilation is critically dependent on several factors that include the equipment, the arrangement of the circle breathing system and the fresh gas flow. To date the effect of humidity on respiratory mucus properties and transportability was not investigated. Objectives: The objective of this study was to measure the humidity and temperature of the inspired gas from a circle absorber system in two different ventilators (Dräger and Takaoka) and the effect of a heat and moisture exchanger (HME) on the inspired gas. Furthermore, we also evaluated the impact of humidity on in vitro mucus transportability and physical properties. Methods: We studied 44 patients with no pulmonary disease scheduled for elective surgery that were randomly allocated in four groups according to the anesthetic equipment (Dräger or Takaoka) and the absence or presence of HME. Respiratory mucus was collected and Temperature (T), absolute humidity (AH), relative humidity (RH) of inspired gases were recorded immediately after intubation (T0) and every 2 hours. In vitro respiratory mucus was studied by mucociliary transportability (MCT) by the frog palate method; cough clearance (CC) by the cough equipment, and contact angle (CA) by direct observation. Results: Dräger equipment delivered significantly higher levels of RH and AH when compared to Takaoka. The addition of HME increased AH and T in both equipments. RH was improved only in the Takaoka equipment. MCT, CC showed a non-significant trend to be higher in the group that provided the highest humidity (i.e Dräger + HME). CA did not change among groups. Longitudinal analysis showed that MCT was positively affected by an increase in AH and RH. CC was positively affected by the addition of HME. Conclusion: Our results showed that Dräger equipment was more effective in humidifying anesthetic gas than Takaoka. The performance of both equipments was improved when HME was added. The anesthetic equipment and the addition of HME affect the humidity delivered to the patient that in turn influences in vitro respiratory mucus transportability

This diploma thesis deals with the preparation and characterization of stealth liposomes and their combination with trimethylchitosan (TMC). This complex could find application in the field of inhalation administration. Stealth liposomes were prepared from neutral phophatidylcholine, negatively charged fosfatidic acid and polyethyleneglycol bounded to phosphatidylethanolamine. We have managed to prepare stealth liposomes with suitable properties that should guarantee passive targeting without evocation an immune response, despite the content of the negative component. We also found a suitable method of preparation for stealth liposome–TMC complex, where the change of size and zeta potential confirmed the non–covalent bound between two components despite the content of the polyethyleneglycol.

Compte tenu de ses aspects multiples, de sa dangerosité potentielle et du taux de<p>survie considérablement bas qui lui est associé dans ses formes les plus graves, l’aspergillose<p>pulmonaire est encore à l’heure actuelle dévastatrice sur le plan clinique. L’approche<p>médicamenteuse conventionnelle consiste en l’administration par voie orale ou<p>intraveineuse (IV) d’agents antifongiques. Ces voies classiques requièrent l’administration de<p>doses très élevées qui sont nécessaires à l’obtention de concentrations systémiques<p>suffisantes pour obtenir un effet thérapeutique au niveau pulmonaire. Cependant, ces<p>concentrations systémiques sont également la cause d’effets secondaires indésirables et<p>d’interactions médicamenteuses importantes. Une alternative thérapeutique à ces voies<p>classiques serait de localiser ces antifongiques dans le poumon, en utilisant la voie inhalée.<p>Cela permettrait d’augmenter le taux de succès thérapeutique en déposant et en<p>concentrant directement la dose au niveau du site d’infection tout en minimisant les<p>concentrations systémiques.<p>Pour ce faire, nous avons choisi de développer des poudres sèches pour inhalation à<p>base d’itraconazole (ITZ), un antifongique actif à l’égard des souches d’aspergillus. Celles-ci<p>sont administrable via un inhalateur à poudre sèche pour les avantages que présente ce<p>mode d’administration comparativement aux nébuliseurs et aux inhalateurs pressurisés. Le<p>développement des formulations implique entre autres l’obtention de caractéristiques<p>aérodynamiques appropriées, c’est-à-dire, ayant, après décharge à partir d’un dispositif<p>d’inhalation, un profil de déposition pulmonaire permettant d’atteindre des doses<p>pulmonaires pharmacologiquement efficaces. Toutefois, l’ITZ présente une solubilité<p>aqueuse extrêmement faible (solubilité aqueuse à pH 7 ~ 4 ng/ml à 25°C). Or, une fois<p>déposée dans le poumon, la dose inhalée doit se solubiliser pour exercer son action<p>pharmacologique. Nous avons donc inclus dans les concepts de formulation, une stratégie<p>permettant l’amélioration du profil de dissolution et l’augmentation de la solubilité de l’ITZ.<p>Cela permettrait en effet d’en potentialiser au maximum l’action pharmacologique au sein<p>des lésions fongiques avant qu'il ne soit éliminé sous sa forme non dissoute par les<p>mécanismes de clairance non absorptifs du poumon. De plus, le poumon étant un organe ne<p>tolérant qu’un nombre limité de substances administrables par inhalation, nous nous<p>sommes focalisés sur l’utilisation d’excipients présentant un faible potentiel toxique ou bien<p>tolérés après inhalation. Enfin, nous avons gardé à l’esprit lors du développement des procédés de fabrication qu’ils pouvaient être sujets à la mise à l’échelle industrielle. Nous<p>avons donc privilégié des procédés de fabrication simples incluant des technologies<p>transposables telles que l’atomisation par la chaleur et l’homogénéisation à haute pression.<p>Une attention particulière lors de la caractérisation des poudres a été portée sur les<p>propriétés d’écoulement des formulations, toujours dans l’optique de faciliter une<p>potentielle future manutention à plus grande échelle.<p>Pour répondre à ces critères, durant la première partie de ce travail, nous avons<p>imaginé deux concepts de formulation qui ont pour but de former des microparticules de<p>mannitol dans lesquelles est dispersé l’ITZ sous forme « modifiée ».<p>Le premier concept de formulation qui a été développé consistait à former une<p>dispersion solide (DS) entre l’ITZ, si possible amorphe pour en augmenter la solubilité, et un<p>agent matriciel en utilisant le procédé d’atomisation par la chaleur d’une solution contenant<p>tous les ingrédients sous forme dissoute. Lors de tests préliminaires, nous avons évalué trois<p>types d’agents matriciels, deux agents hydrophiles (le mannitol et le lactose) et un agent<p>hydrophobe (le cholestérol). Sur base de la faisabilité, des résultats préliminaires de<p>solubilité, de dissolution et de déposition pulmonaire in vitro, le mannitol a été retenu.<p>Après une optimisation des conditions d’atomisation, les formulations ont été produites en<p>vue d’être caractérisées. Il a été observé, par diffraction de rayons X sur poudre (PXRD) et<p>par calorimétrie différentielle à balayage (DSC), qu’après atomisation, l’ITZ était obtenu sous<p>forme amorphe et le mannitol sous forme cristalline. Les tests d’évaluation des propriétés<p>aérodynamiques ont été réalisés à l’aide d’un impacteur liquide multi-étages (MsLI) en<p>suivant les recommandations pratiques de la Pharmacopée européenne. Ce type de<p>compositions, atomisées dans les conditions optimales, permettait d’obtenir des poudres<p>sèches présentant les caractéristiques de taille (diamètre médian < 5 μm, mesuré par<p>diffraction laser) et les propriétés aérodynamiques appropriées à l’administration<p>pulmonaire (fraction de particules fines (FPF) déterminées lors des tests d’impaction<p>comprises entre 40 % et 70 %). La formation d’une DS avec le mannitol était nécessaire afin<p>d’augmenter la solubilité et d’accélérer la cinétique de dissolution de l’ITZ comparativement<p>à son homologue micronisé sous forme cristalline ou encore à sa forme amorphe atomisée<p>sans mannitol. Par exemple, dans sa configuration amorphe atomisée sans excipient ou sous<p>sa forme cristalline initiale, l’ITZ présentait une solubilité à saturation (mesurée dans un tampon phosphate contenant 0,02% de dipalmytoyl phosphatidyl choline) inférieure à 10<p>ng/ml. Après formation d’une DS avec le mannitol suivant notre procédé de formulation,<p>nous sommes parvenus à des valeurs de solubilité atteignant 450 ng/ml. Il s’est avéré que<p>l’ajout à la composition d’un surfactant, le tocopherol polyethylène glycol 1000 succinate<p>(TPGS), permettait d’accélérer la cinétique de dissolution du principe actif. Toutefois,<p>l’utilisation du TPGS induisait une diminution des performances aérodynamiques des<p>formulations. Etant donné que cette augmentation de la cinétique de dissolution pouvait<p>être un avantage après administration pulmonaire, nous avons considéré un autre type de<p>surfactant, les phospholipides (PL). L’utilisation de la lécithine de soja hydrogéné s’est<p>révélée être très efficace. Les performances aérodynamiques des formulations ont été<p>préservées et même améliorées. Leur incorporation à la DS permettait également d’obtenir<p>une accélération du profil de dissolution de l’ITZ. De plus, l’augmentation de la quantité de<p>PL dans nos formulations, dans la gamme des concentrations utilisées, était corrélée avec<p>une amélioration d’autant plus marquée du profil de dissolution de l’ITZ. En outre, les<p>solubilités de l’ITZ en présence de PL furent considérablement améliorées avec, par<p>exemple, des concentrations mesurées de 870 ng/ml et 1342 ng/ml pour les formulations<p>contenant respectivement 10 % (m/mpoudre) et 35 % (m/mpoudre) d’ITZ, ainsi que 10 % de PL<p>exprimés par rapport à la quantité d’ITZ.<p>Le deuxième concept de formulation développé consistait à produire des<p>microparticules de mannitol dans lesquelles étaient dispersées des nanoparticules (NP)<p>cristallines d’ITZ. Le procédé de fabrication était le suivant. Une suspension de nanocristaux<p>d’ITZ produite par homogénéisation à haute pression (HPH) était re-suspendue dans une<p>solution de mannitol qui était par la suite atomisée pour obtenir les microparticules de<p>poudres sèches. Après optimisation des conditions d’homogénéisation, nous sommes<p>parvenus à produire des nanosuspensions d’ITZ dont les particules présentaient un diamètre<p>médian inférieur à 250 nm. Nous avons alors évalué l’influence qu’avait l’ajout du mannitol<p>et du taurocholate sodique sur l’état d’agrégation des NP avant l’étape d’atomisation et sur<p>les performances des formulations sous forme sèche. Il a été observé que l’ajout de<p>mannitol était nécessaire à la production de solutions sursaturées en ITZ avec une solubilité<p>maximale d’ITZ mesurées à 96 ng/ml dans le tampon phosphate précédemment cité. L’ajout<p>de mannitol s’est avéré nécessaire afin de minimiser le phénomène d’agrégation des NP durant l’étape d’atomisation. De plus, l’ajout de taurocholate de sodium permettait<p>également d’inhiber leur agrégation. La cristallinité des NP d’ITZ a été confirmée par PXRD et<p>DSC. Ce type de formulation présentait des tailles et des performances aérodynamiques<p>compatibles à l’administration pulmonaire (tailles des particules < 5 μm et FPF entre 35 % et<p>46 %). Néanmoins, comparativement aux DS précédemment décrites, ces formulations à<p>base de NP s’avèrent sensiblement moins performantes. En effet, au niveau des<p>caractéristiques aérodynamiques, les formulations à base de NP présentent des FPF<p>nettement inférieures à celles obtenues pour les DS (FPF de ~40 % pour les formulations<p>nanoparticulaires contre ~70 % pour les DS d’ITZ amorphe). De plus, à partir des<p>formulations à bases de NP, les taux de sursaturation en ITZ atteints étaient nettement<p>inférieurs à ceux obtenus avec les DS (~100 ng/ml Vs > 1000 ng/ml pour les meilleurs DS). En<p>outre, la production des nanosuspensions nécessitait l’étape supplémentaire d’un minimum<p>de 300 cycles d’homogénéisation, ce qui représente un désavantage considérable en termes<p>de rendement économique en cas de transposition à échelle industrielle comparativement à<p>l’étape unique nécessaire pour la fabrication des DS. Pour ces raisons, seules les DS ont été<p>évaluées in vivo.<p>Après la mise au point des formulations, la seconde partie de ce projet consistait à<p>évaluer les DS développés dans un système biologique complet, la souris. Nous avons en<p>premier lieu réalisé une pharmacocinétique (PK) après administration pulmonaire pour<p>déterminer l’effet de l’augmentation de la solubilité observée in vitro et de l’ajout de PL dans<p>la formulation. Ensuite, nous avons entrepris une étude d’activité sur un modèle murin<p>d’aspergillose pulmonaire invasive (API) permettant de comparer l’efficacité thérapeutique<p>ou prophylactique de nos formulations comparativement à une thérapie standard par voie<p>orale. Pour effectuer ces deux études, nous avons préalablement validé une méthode<p>d’administration des poudres sèches chez la souris à l’aide d’un insufflateur (DP-4M®, Penn<p>Century, Wyndmoor, USA) en utilisant la voie endotrachéale. Le premier point de cette<p>investigation avait pour objet de déterminer si l’intervalle de taille particulaire généré lors de<p>la décharge de nos formulations au sortir de l’insufflateur permettait une répartition<p>homogène dans les poumons ainsi qu’une pénétration profonde des particules jusqu’aux<p>alvéoles pulmonaires. Le deuxième point sur lequel nous nous sommes également attardés était la reproductibilité des doses pulmonaires générées après insufflation, facteur<p>déterminant lors de la réalisation d’une étude PK.<p>Sur base des observations constatées durant la validation du dispositif<p>d’administration, nous avons entrepris une étude PK après administration pulmonaire d’une<p>dose de 0,5 mg/kg d’ITZ, représentant une quantité inhalable par l’homme et pouvant<p>garantir des taux pulmonaires en antifongiques théoriquement adéquats. Cette étude a<p>permis de comparer les concentrations pulmonaires et plasmatiques en ITZ après<p>l’administration de poudres sèches à base d’une DS de mannitol et d’ITZ qui était soit<p>cristallin soit amorphe, avec ou sans PL. Après administration de la DS à base d’ITZ sous sa<p>forme amorphe, une augmentation de la quantité d’ITZ absorbée vers le compartiment<p>systémique a été observée. En effet, il a été observé une augmentation d’un facteur 2,7 de<p>l’aire sous la courbe des concentrations plasmatiques en ITZ de 0 à 24 heures (AUC0-24h)<p>comparativement à celle obtenue après administration de la DS à base d’ITZ sous sa forme<p>cristalline. Le temps pour atteindre la concentration plasmatique maximale (tmax) était<p>également plus court pour la formulation à base ITZ sous sa forme amorphe (tmax de 10 min<p>vs 30 min pour la formulation cristalline). De plus, dans cette configuration amorphe, les<p>temps de rétention pulmonaire en ITZ étaient considérablement plus élevés (t1/2<p>d’élimination de 6,5 h pour l'ITZ cristallin vs 14 ,7 h pour l’ITZ amorphe) permettant de<p>maintenir une concentration pulmonaire en ITZ supérieure à la CMI de la souche<p>d’aspergillus la plus fréquente (A. fumigatus ;2 μg/gpoumon) pendant plus de 24h. L’ajout de<p>PL dans un rapport ITZ:PL:mannitol (1:3:97) dans la DS influençait le profil PK de l’ITZ<p>amorphe en accentuant et accélérant d’avantage la phase d’absorption initiale de l’ITZ<p>observée (Cmax et tmax plasmatique supérieur et inférieur à ceux obtenus pour l’ITZ amorphe,<p>respectivement). Toutefois, cette formulation a été éliminée plus rapidement des poumons<p>(t1/2 d’élimination pulmonaire de l’ITZ de 4,1h pour les formulations avec PL vs 14,7h sans<p>PL). Pour cette raison, nous avons décidé d’évaluer l’efficacité des formulations à base d’ITZ<p>sous forme amorphe sans phospholipides dans un modèle murin d’aspergillose pulmonaire<p>invasive (API) que nous avons développé.<p>Nous ne sommes pas parvenus à mettre en évidence un effet thérapeutique de<p>l’administration des poudres sèches administrées dans ce modèle murin neutropénique<p>d’API. Nous justifions ce manque d’activité par une agressivité du modèle trop prononcée et par l’impossibilité de pouvoir administrer de manière plus fréquente le traitement par<p>inhalation en raison de l’anesthésie nécessaire pour la procédure d’administration<p>endotrachéale. Toutefois, des essais complémentaires vont être envisagés (modification de<p>la charge fongique, administration des poudres par une tour d’inhalation, optimisation du<p>dosage et de la fréquence d’administration). En revanche, il a été mis en évidence que<p>l’administration prophylactique (début des administrations 2 jours avant l’infection) d’une<p>dose de 5 mg/kg/48h d’une DS d’ITZ amorphe augmentait significativement le taux de survie<p>de 12 jours après l’infection par A. fumigatus comparativement aux animaux non traités<p>(taux de survivants :50 % vs 0 %). A titre de comparaison, le pourcentage de survie obtenu<p>après prophylaxie quotidienne d’une dose de 12,5 mg/kg/12h de solution orale de VCZ (la<p>thérapie recommandée pour l’API) n’était que de 25 %.<p>En conclusion, les DS d’ITZ destinées à être administrées par inhalation constituent<p>une approche thérapeutique prometteuse dans le cadre de la prévention et du traitement<p>de l’aspergillose pulmonaire. / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished

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No / The current work was undertaken to assess suitability of liquid crystalline phase for engineering of lactose crystals and their utility as a carrier in dry powder inhalation formulations. Saturated lactose solution was poured in molten glyceryl monooleate which subsequently transformed into gel. The gel microstructure was analyzed by PPL microscopy and SAXS. Lactose particles recovered from gels after 48 h were analyzed for polymorphism using techniques such as FTIR, XRD, DSC and TGA. Particle size, morphology and aerosolisation properties of prepared lactose were analyzed using Anderson cascade impactor. In situ seeding followed by growth of lactose crystals took place in gels with cubic microstructure as revealed by PPL microscopy and SAXS. Elongated (size approximately 71 mum) lactose particles with smooth surface containing mixture of alpha and beta-lactose was recovered from gel, however percentage of alpha-lactose was more as compared to beta-lactose. The aerosolisation parameters such as RD, ED, %FPF and % recovery of lactose recovered from gel (LPL) were found to be comparable to Respitose(R) ML001. Thus LC phase (cubic) can be used for engineering of lactose crystals so as to obtain particles with smooth surface, high elongation ratio and further they can be used as carrier in DPI formulations.