Charles University Faculty of Pharmacy in Hradec Králové Department of Pharmaceutical Technology Candidate: Pavel Hladký Consultant: PharmDr. Barbora Švecová, Ph.D. Title of Thesis: Formulation and (trans)dermal application of imiquimod Imiquimod (IMQ) is an active pharmaceutical substance which belongs to the group of heterocyclic imidazoquinolines. The mechanism of its effect is an induction of cellular immune response after topical administration, that is used for a treatment of tumors or viral diseases of the skin. In the Czech Republic it is available like a cream called Aldara® , the content of IMQ is 5 %. Although Aldara® is an effective medicine, many problems are associated with its use, especially high price, undesirable effects, disposable use, environmental pollution, etc. The aim of this work was to prepare new liposomes for topical administration containing lower ammount of IMQ (0.5 %) and evaluation of penetration of IMQ into human skin in vitro. To improve the entrance of the drug into the skin transdermal penetration enhancers were used. Permeation experiments were performed in Franz diffusion cells on human skin under conditions as close as possible to the physiological environment of the organism. Subsequently, the individual layers of the skin (stratum corneum, the epidermis,...

Os óleos essenciais da Pimenta pseudocaryophyllus (Gomes) Landrum de planta de populações naturais de três ecossistemas, localizados na Ilha de Cananéia, região de restinga, no Morro da Cataia, cidade de Cajati, região de encosta, ambas em área de Mata Atlântica, e na Reserva Natural Morro Grande, cidade de Caldas, região de campos montanos, foram avaliados como promotores de permeação cutânea do diclofenaco de potássio. Os óleos essenciais foram extraídos de partes aéreas das plantas e o rendimento do processo foi entre 0,90% (p/p) e 2,7% (p/p). A análise da composição química mostrou diferenças, indicando tratar-se de três quimiotipos diferentes. A interação dos óleos essenciais e dos componentes majoritários com membrana biológica natural foi avaliada por FT-Raman e ATR- FTIR, indicando a interação com as porções lipídicas do tecido. Foram desenvolvidas seis membranas biológicas artificiais, compostas por ceramidas, ácidos graxos e colesterol em proporções equimolares, que foram caracterizadas por espectroscopia Raman confocal e foram consideradas semelhantes. As membranas foram utilizadas no desenvolvimento do sistema PAMPA (Parallel Artificial Membrane Permeability Assay) para avaliar a segurança e eficácia dos óleos essenciais e componentes majoritário como promotores de permeação do diclofenaco de potássio. Os resultados dos ensaios com o sistema PAMPA foram estatisticamente avaliados. A segurança foi avaliada com o critério de permeação mínima dos óleos através das membranas do sistema PAMPA, verificada pela absorbância mínima do eugenol na solução aceptora. Os óleos essenciais e componentes majoritários foram utilizados no pré-tratamento das membranas, nas concentrações de 0,125%, 0,25%, 0,50% e 2,00% (v/v) em etano!. Ensaios de permeação do diclofenaco de potássio no sistema PAMPA indicaram efeito de promoção da permeação para todos os compostos avaliados. O método de doseamento do fármaco por UV foi validado e utilizado para os ensaios de permeação de formulações de gel em base aquosa contendo o diclofenaco de potássio (1,0% p/p). As amostras de gel foram preparadas com o óleo procedente de Morro Grande, selecionado na etapa de avaliação de segurança, a 0,125% (p/v). Adicionalmente, foram preparadas formulações com citronelol e etanol, na mesma concentração. O óleo essencial da Reserva Natural Morro Grande teve efeito de promoção da permeação superior ao do citronelol e etanol, que foram equivalentes. / The essential oils of the species Pimenta pseudocaryophyllus (Gomes) Landrum collected from natural populations of three existing ecosystems in the Cananéia Island, located at sea level, Cajati city, located in hillside region, both in the Atlantic Forest areas, as well as species collected in the Morro Grande Natural Reserve, region of montane fields, were evaluated as skin permeation enhancers of potassium diclofenac. Essential oils were extracted from the aerial parts of the plants and the process yield was between of 0.90% (w/w) and 2.7% (w/w). The chemical composition analysis showed differences between the plants of three origins, indicating that they are different chemotypes. The interaction of the essential oils and their major components with natural biological membrane was evaluated by FT- Raman and ATR-FTIR, indicating interaction with the Iipid portions of the natural membrane. Six artificial biological membranes have been developed, consisting of ceramides, cholesterol and fatty acids in equimolar proportions, which were characterized by confocal Raman spectroscopy and found to be similar. The membranes were used in developing the PAMPA (Parallel Artificial Membrane Permeability Assay) system to evaluate the safety of the potential permeation enhancers. The test results with PAMPA system were statistically evaluated. Safety was evaluated with the criterion of minimum permeation of the essential oil through the membranes, checked by the minimum absorbance of eugenol in the acceptor solution. The essential oils and the major components were used in the pretreatment of the membranes, at concentrations of 0.125%, 0.25%, 0.50% and 2.00% (v/v) in ethanol. Results indicated permeation enhancement effect for ali compounds evaluated. The analytical method for the quantification of potassium diclofenac was validated and used for the evaluation of the permeation of aqueous based gel formulations containing potassium diclofenac (1.0% w/w). The gel samples were prepared with the oil from Morro Grande Natural Reserve, selected in the safety evaluation step, at 0.125% (w/v). In addition, formulations were prepared with citronellol and ethanol at the same concentration. The essential Gil of Morro Grande Natural Reserve was more efficient as permeation enhancer than citronellol and ethanol under the test conditions.

Lėtinis venų nepakankamumas (LVN) apibūdinamas kaip būklė, apimanti galūnių venas, sukeldama veninę hipertenziją, kuri savo ruožtu sąlygoja kitų patologijų – skausmo, tinimo, edemos, odos pokyčių ir opų, atsiradimą. Paprastojo kaštono sėklų ekstrakto saponinai yra viena iš keturių venas veikiančių grupių, kuri buvo įvertinta LVN gydyme, nes lengvina simptomus ir apsaugo venas nuo antrinių komplikacijų vystymosi bei ligos progreso. Šis tyrimas apima: 1) polifenolinių junginių skvarbos in vitro pro pusiau laidžią membraną iš dvidešimties skirtingų gelių su kaštonų sėklų ekstraktu, 1 proc. polimerinio pagrindo (Carbopol Ultrez 10, Carbopol Ultrez 20, Carbopol 980 ir Carbopol 940), propilenglikoliu, izopropilo alkoholiu, trietanolaminu analizę; 2) visų gelių klampos ir jos įtakos polifenolinių junginių skvarbai in vitro vertinimą. Rezultatai: Geliai be eterinio aliejaus buvo naudojami kaip standartiniai pavyzdžiai, vertinant skirtingų karbomerinių pagrindų įtaką skvarbai in vitro. Carbopol Ultrez 20 polimero geliai pasižymėjo mažiausia, o Carbopol 980 – didžiausia dinamine klampa. Didinant eterinio aliejaus koncentraciją, gelių klampa mažėja, o skirtumai tarp 0 proc. ir 1,5 proc. eterinio aliejaus buvo statistiškai patikimi (p<0,05). Polifenolinių junginių kiekis, prasiskverbęs iš gelių, tam tikrais laiko tarpais buvo nustatomas spektrofotometriniu metodu. Nustatyta, kad gelio su Carbopol Ultrez 20 polimeru (0 proc. eterinio aliejaus) srautas per pirmąjį pusvalandį (1,655 mg/cm... [toliau žr. visą tekstą] / Chronic venous insufficiency (CVI) describes a condition that affects the venous system of the lower extremities with venous hypertension causing various pathologies including pain, swelling, edema, skin changes, and ulcerations. Saponosides from horse chestnut extract are one of four groups of venoactive drugs, that have been evaluated in the treatment of CVI to reduce symptoms and help prevent the development of secondary complications and the progression of disease. This study assessed the following: (1) the permeability in vitro through cellulose membranes of polyphenolic compounds in twenty different horse chestnut seed extract (0,5% w/w) gel formulations (Ultrez 10, Ultrez 20, Carbopol 980 and Carbopol 940 gels (1%) with different peppermint oil concentrations (0; 0,1; 0,5; 1; 1,5%), propylenglycol, isopropyl alcohol, TEA, water); (2) the viscosity of all gels and its influence for in vitro permeation. Results: As the base-gels to investigate the effect of the in vitro penetration from different carbomers was formultions without peppermint oil. Gels with Ultrez 20 had the lowest and with Carbopol 980 the highest viscosity. By increasing concentration of peppermint oil, viscosity decreased and the difference between 0% and 1,5% in all carbomers was statistically significant (p<0,05). The quantity of the released polyphenols in time function was determined by spectrophotometric method. Ultrez 20 gel (0% peppermint oil) showed the highest flux during the first half hour (... [to full text]

Os óleos essenciais da Pimenta pseudocaryophyllus (Gomes) Landrum de planta de populações naturais de três ecossistemas, localizados na Ilha de Cananéia, região de restinga, no Morro da Cataia, cidade de Cajati, região de encosta, ambas em área de Mata Atlântica, e na Reserva Natural Morro Grande, cidade de Caldas, região de campos montanos, foram avaliados como promotores de permeação cutânea do diclofenaco de potássio. Os óleos essenciais foram extraídos de partes aéreas das plantas e o rendimento do processo foi entre 0,90% (p/p) e 2,7% (p/p). A análise da composição química mostrou diferenças, indicando tratar-se de três quimiotipos diferentes. A interação dos óleos essenciais e dos componentes majoritários com membrana biológica natural foi avaliada por FT-Raman e ATR- FTIR, indicando a interação com as porções lipídicas do tecido. Foram desenvolvidas seis membranas biológicas artificiais, compostas por ceramidas, ácidos graxos e colesterol em proporções equimolares, que foram caracterizadas por espectroscopia Raman confocal e foram consideradas semelhantes. As membranas foram utilizadas no desenvolvimento do sistema PAMPA (Parallel Artificial Membrane Permeability Assay) para avaliar a segurança e eficácia dos óleos essenciais e componentes majoritário como promotores de permeação do diclofenaco de potássio. Os resultados dos ensaios com o sistema PAMPA foram estatisticamente avaliados. A segurança foi avaliada com o critério de permeação mínima dos óleos através das membranas do sistema PAMPA, verificada pela absorbância mínima do eugenol na solução aceptora. Os óleos essenciais e componentes majoritários foram utilizados no pré-tratamento das membranas, nas concentrações de 0,125%, 0,25%, 0,50% e 2,00% (v/v) em etano!. Ensaios de permeação do diclofenaco de potássio no sistema PAMPA indicaram efeito de promoção da permeação para todos os compostos avaliados. O método de doseamento do fármaco por UV foi validado e utilizado para os ensaios de permeação de formulações de gel em base aquosa contendo o diclofenaco de potássio (1,0% p/p). As amostras de gel foram preparadas com o óleo procedente de Morro Grande, selecionado na etapa de avaliação de segurança, a 0,125% (p/v). Adicionalmente, foram preparadas formulações com citronelol e etanol, na mesma concentração. O óleo essencial da Reserva Natural Morro Grande teve efeito de promoção da permeação superior ao do citronelol e etanol, que foram equivalentes. / The essential oils of the species Pimenta pseudocaryophyllus (Gomes) Landrum collected from natural populations of three existing ecosystems in the Cananéia Island, located at sea level, Cajati city, located in hillside region, both in the Atlantic Forest areas, as well as species collected in the Morro Grande Natural Reserve, region of montane fields, were evaluated as skin permeation enhancers of potassium diclofenac. Essential oils were extracted from the aerial parts of the plants and the process yield was between of 0.90% (w/w) and 2.7% (w/w). The chemical composition analysis showed differences between the plants of three origins, indicating that they are different chemotypes. The interaction of the essential oils and their major components with natural biological membrane was evaluated by FT- Raman and ATR-FTIR, indicating interaction with the Iipid portions of the natural membrane. Six artificial biological membranes have been developed, consisting of ceramides, cholesterol and fatty acids in equimolar proportions, which were characterized by confocal Raman spectroscopy and found to be similar. The membranes were used in developing the PAMPA (Parallel Artificial Membrane Permeability Assay) system to evaluate the safety of the potential permeation enhancers. The test results with PAMPA system were statistically evaluated. Safety was evaluated with the criterion of minimum permeation of the essential oil through the membranes, checked by the minimum absorbance of eugenol in the acceptor solution. The essential oils and the major components were used in the pretreatment of the membranes, at concentrations of 0.125%, 0.25%, 0.50% and 2.00% (v/v) in ethanol. Results indicated permeation enhancement effect for ali compounds evaluated. The analytical method for the quantification of potassium diclofenac was validated and used for the evaluation of the permeation of aqueous based gel formulations containing potassium diclofenac (1.0% w/w). The gel samples were prepared with the oil from Morro Grande Natural Reserve, selected in the safety evaluation step, at 0.125% (w/v). In addition, formulations were prepared with citronellol and ethanol at the same concentration. The essential Gil of Morro Grande Natural Reserve was more efficient as permeation enhancer than citronellol and ethanol under the test conditions.

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For quantification of VC in different matrixes, including pharmaceutical products, cosmetics, and porcine ear skin, a quantitative analytical method was developed and validated by high performance liquid chromatography with diode array detection (HPLC-DAD) using ion-pair reversed phase. The developed analytical method was capable of quantifying VC without the interference of the various components of the pharmaceutical formulations and the endogenous compounds of the biological matrix. The diluent chosen to extract and dilute VC was a mixture of water and methanol (4:1, v/v) acidified to pH 3.0 with phosphoric acid, with additional 0.02% sodium thiosulfate. This diluent was the most efficient to stabilize VC compared with other pH conditions and compositions, maintaining the amount of VC close to 100% after 10 days at 4°C. In this way, a method for quantification of VC that could be widely used by pharmaceutical companies and research laboratories was developed. It was precise and accurate in the evaluation of the content of VC in biological matrixes and different pharmaceutical formulations, making it advantageous towards other methods. Liposomes with VC were prepared by dehydration-rehydration vesicles method (DRV). Liposomes containing phosphatidylcholine (PC) or a mixture of PC and cholesterol and other electrically charged lipids were prepared, and liposomes with positive, negative and neutral charges were obtained. All formulations presented mean size inferior to 200 nm and low polydispersity index (<0.2). Encapsulation efficiency of VC was directly influenced by the amount of liposomes that were formed. In skin permeation studies, the association of VC in the liposomes only allowed greater retention in the dermis when negatively charged liposomes were used. After 6 hours, the application of this formulation promoted high skin retention of VC, with an accumulation of 37.9 ± 12.02 μg/cm2 and 73.95± 23.23 μg/cm2 in the epidermis and dermis, respectively. Liposomes were capable of increasing the flow of VC through the skin. The presence of cholesterol and negative charge in the liposomes promoted an increase in VC flow of 4 and 7 times, respectively, when compared to free drug (FD). The interaction of liposomes with live biological membranes was simulated in keratinocytes (HaCat) and fibroblasts (3T3) through the analysis of cell internalization of liposomes. For this assay, during the preparation of liposomes, fluorescent lipids were used to label the lipid membrane (coumarin and rhodamine). After treatment, the groups treated with negatively charged liposomal formulation presented superior fluorescence than the groups treated with other formulations and control, suggesting a higher interaction between the negatively charged liposomes and keratinocytes and fibroblasts. Thus, this negatively charged formulation was compared with free VC in the cell regeneration of keratinocytes after exposure to UVA radiation and in the production of collagen type I in fibroblasts. In both cases, the beneficial effect was only observed when VC was encapsulated in the liposomes. Therefore, the technological development of a liposomal formulation containing VC generated a formulation with a stability of at least 30 days and with characteristics that favored its retention and skin flow. Besides, the encapsulation of VC in negatively charged liposomes promoted an enhancement in the efficacy of regeneration of keratinocytes and the synthesis of collagen in fibroblasts. / O envelhecimento da pele envolve eventos que levam à redução da integridade estrutural e perda das suas funções biológicas. As espécies reativas de oxigênio (EROs) são potencialmente capazes de gerar danos teciduais e estão relacionadas com o fotoenvelhecimento cutâneo. Moléculas antioxidantes como a vitamina C (VC) são capazes de combater estes compostos. Além disso, a VC atua na síntese de colágeno na pele, proteína fundamental à sua sustentação. No entanto, efeitos benéficos cutâneos só são obtidos quando a VC é aplicada topicamente. Neste trabalho, foram desenvolvidos e caracterizados lipossomas contendo VC para a aplicação tópica. Para a quantificação da VC em diferentes matrizes, incluindo produtos farmacêuticos, cosméticos e pele de orelha de porco, foi desenvolvido e validado um método quantitativo por cromatografia líquida de alta eficiência acoplada à detector de arranjo de diodos (HPLC-DAD) por pareamento iônico em fase reversa. O método analítico desenvolvido foi capaz de quantificar a VC sem sofrer interferência dos diversos componentes das formulações farmacêuticas e dos compostos endógenos da matriz biológica. O diluente escolhido para extrair e diluir a VC foi a mistura contendo água e metanol (4:1, v/v) acidificada com ácido fosfórico para pH 3,0 com a adição de 0,02% de tiossulfato de sódio. Este diluente foi o mais eficaz na estabilização da VC, comparando-se com outras condições de pH e composição, com a manutenção da quantidade de VC próximo a 100% depois de 10 dias a 4ºC. Desta forma, foi desenvolvido um método de quantificação da VC que pode ser amplamente utilizado por indústrias farmacêuticas e laboratórios de pesquisa, uma vez que foi preciso e exato na avaliação do teor da VC em matriz biológica e em diferentes preparações farmacêuticas. Os lipossomas contendo VC foram produzidos pela técnica de dehydrationrehydration vesicles (DRV). Foram produzidos lipossomas contendo fosfatidilcolina (PC) ou mistura de PC com colesterol e outros lipídeos eletricamente carregados, obtendo-se assim lipossomas com carga elétrica neutra, positiva ou negativa. Todas as formulações apresentaram tamanho médio inferior a 200 nm e baixo índice de polidispersão (< 0,2). A eficiência de encapsulação da VC foi diretamente influenciada pela quantidade de lipossomas formados. Nos estudos de permeação cutânea, a associação da VC aos lipossomas só permitiu maior retenção na derme quando foram utilizados os lipossomas carregados negativamente. Após 6 horas, a aplicação desta formulação proporcionou alta retenção cutânea da VC, com acúmulo de 37,19 ± 12,02 μg/cm2 e 73,95 ± 23,23 μg/cm2 na epiderme e derme, respectivamente. Os lipossomas foram capazes de aumentar o fluxo de VC através da pele. A presença de colesterol e carga superficial negativa nos lipossomas provocaram aumento do fluxo de VC de 4 e 7 vezes, respectivamente, em relação ao fármaco livre (FL). A interação dos lipossomas com membranas biológicas vivas foi simulada em linhagens de queratinócitos (HaCat) e fibroblastos (3T3) através da análise da internalização celular dos lipossomas. Neste caso, durante o preparo dos lipossomas foram adicionados marcadores de membrana lipídica fluorescentes (rodamina e cumarina). Após tratamento, os grupos que receberam formulação lipossomal com carga superficial negativa apresentaram fluorescência superior aos grupos tratados com as outras formulações e o controle, sugerindo maior interação entre os lipossomas negativos e os queratinócitos e fibroblastos. Assim, a formulação com carga negativa foi comparada com a VC livre na regeneração celular de queratinócitos após exposição à radiação UVA e na produção de colágeno tipo I em fibroblastos. Nos dois casos, os efeitos benéficos só foram observados com a encapsulação da VC nos lipossomas. Desta forma, o desenvolvimento tecnológico de uma formulação lipossomal contendo VC, permitiu a obtenção de uma formulação com estabilidade de pelo menos 30 dias e com características que favoreceram sua retenção e fluxo cutâneo. Além disso, a encapsulação da VC em lipossomas negativos proporcionou aumento da sua eficácia na regeneração de queratinócitos e na síntese de colágeno em fibroblastos.