Non–melanoma skin cancer (NMSC) is the most common human malignancy and it is estimated that over 1.3 million cases are diagnosed each year in the United States (Neville et al., 2007:462). There are three main types of NMSC, which include basal–cell carcinoma (BCC), squamous–cell carcinoma (SCC) and cutaneous malignant melanoma (CMM). Exposure to ultra–violet (UV) radiation plays a major role in the aetiology of these three skin cancer types (Franceschi et al., 1996:24). 5–Fluorouracil is an antineoplastic pyrimidine analogue that functions as an anti–metabolite. It interferes with DNA (deoxyribonucleic acid), and to a lesser extent, with RNA (ribonucleic acid) synthesis by blocking the methylation of deoxyuridylic acid into thymidylic acid. It is used in topical preparations for the treatment of actinic keratosis (AK) and NMSC. The cure rate with topical 5–fluorouracil is partly reflected by the degree of erythema, erosions, and eventual crusting which develop at the sites of treatment. This reaction often attains the best clinical response, but in turn, frustrates patients, which may lead to patient incompliance (McGillis & Fein, 2004:175). Due to the hydrophilic nature of 5–fluorouracil, the transdermal permeation through the lipophilic stratum corneum is very low and trivial (Singh et al., 2005:99). Transdermal drug delivery is the delivery of a chemical substance across the skin to reach the systemic circulation (Prausnitz et al., 2004:115). This unique drug transport mechanism suggests many advantages that include safety, patient compliance, user–friendliness, efficiency and non–invasiveness (Fang et al., 2004:241). The stratum corneum is a specialised structure that forms part of several anatomically distinct layers of the skin. Seeing that it is the outermost layer, it provides protection to the skin. It is known as the main barrier to percutaneous absorption of compounds, as well as water loss, through the skin (Bouwstra et al., 2003:4). This study focussed on the formulation of six different types of semisolid formulations, containing 0.5% 5–fluorouracil. The formulations included: a cream, Pheroid cream, emulgel, Pheroid emulgel, lotion and Pheroid lotion. Pheroid refers to a delivery system which was incorporated in the formulations in an attempt to enhance the penetration of 5–fluorouracil into the skin. This drug delivery system consists of unique and stable lipid–based submicronand micron–sized structures, formulated in an emulsion. The dispersed Pheroid structures largely comprise of natural essential fatty acids, which have an affinity for the cell membranes of the human body (Grobler et al., 2008:284–285). These formulations were manufactured in large quantities and stored at three different temperatures, each with their respective relative humidity (RH): 25 °C/60% RH, 30 °C/60% RH and 40 °C/70% RH, for a period of six months. Stability tests were conducted on each of these formulations on the day of manufacture (month 0), and then after 1, 2, 3 and 6 months. The tests included: determination of concentration of the analytes (assay) by means of high performance liquid chromatography (HPLC); determination of zeta–potential and droplet size; pH measurement; viscosity; mass loss determination; physical appearance; and particle size distribution. Franz cell skin diffusion tests were performed with these six 5–fluorouracil containing semisolid formulations (0.5%), as well as with a 0.5% Pheroid solution, 0.5% non–Pheroid solution. A 5.0% Pheroid solution and a 5.0% non–Pheroid solution were also prepared in order to compare the skin diffusion test results to a 5.0% commercially available ointment. The data of the 0.5% formulations and solutions, as well as the 5.0% solutions and commercial ointment, were statistically compared and those formulations (and solutions) that yielded the best results, with regard to % diffused, epidermis and dermis concentrations, were identified. / Thesis (M.Sc. (Pharmaceutics))--North-West University, Potchefstroom Campus, 2011.

Resistant hypertension is a condition in which blood pressure remains above the ideal value (120/80mmHg), despite concurrent use of three antihypertensive agents of different classes taken at maximally tolerated doses. Amiloride, a potassium-sparing diuretic agent, when added to the treatment regimen of these drugs has been found suitable for the management of resistant hypertension, especially in diabetic patients and those resistant to a similar diuretic, spironolactone. Currently, it is available as an oral tablet, administered once daily. The oral bioavailability of amiloride is 50%, which gets reduced to 30% when administered with food. In addition, gastrointestinal side effects are also reported. Patient’s adherence to the multi-drug treatment regimen has been found to be low in patients with resistant hypertension and hence, administering amiloride in the oral forms may not solve the problem, in spite of its proven pharmacological efficacy in such situations. Thus, considering the low oral bioavailability, associated side-effects, and prospects of better patient compliance with a skin patch of amiloride, our long term goal is to design a long-acting skin patch for transdermal delivery of amiloride in patients with resistant hypertension. The current study aims to investigate the passive transdermal delivery of amiloride and evaluate the effects of chemical and physical enhancement techniques on its permeation through dermatomed porcine ear skin. High performance liquid chromatography (HPLC) method for amiloride was developed. Absence of skin interference in the assay was confirmed using blank skin extract. Solubility of amiloride was screened in different solvents, some of which included propylene glycol, phosphate buffer saline, oleic acid in propylene glycol, etc. In vitro permeation of amiloride across intact and microneedle-treated (500 µm long stainless needles applied for 2 min) porcine ear skin was evaluated using Franz Diffusion cells over 30 h. The optimized reverse-phase HPLC method involved isocratic elution on Kinetex® 5 µm, 100 Ao, 250 X 4.6 mm C18 column using 100% mobile phase (0.2 M phosphate buffer, pH 4.5) at a flow rate of 0.8 mL/min, column temperature of 40°C, and UV detection at 360 nm. Drug retention time was found to be around 4 min. Amiloride was found to be most soluble in propylene glycol (57.18 ± 2.41 mg/mL) with least solubility in phosphate buffer saline (0.311 ± 0.004 mg/mL). Microneedles were found to significantly enhance the permeation flux of amiloride by 16 folds as compared to the control intact skin (p

A incidência de casos de melanoma tem aumentado em todo o mundo sendo que, apesar do diagnóstico precoce e do advento das terapias moleculares, o número de pacientes que morrem com a doença em estágio avançado continua em elevação. Deste modo as pesquisas atuais têm focado no desenvolvimento de diferentes estratégias para a disponibilização de terapias eficazes e acessíveis. Nesse contexto, a via de administração transdérmica constitui uma alternativa promissora para aumentar a eficácia local e sistêmica de fármacos, incluindo agentes antitumorais. Diversos métodos têm sido desenvolvidos para maximizar a permeação cutânea de fármacos, destacando-se, entre esses, a ablação térmica por radiofrequência (RF). Esse processo resulta na criação de vários microcanais entre a epiderme e a derme, pelos quais diversas moléculas podem passar em direção às camadas mais profundas da pele. Nesse estudo, a eficácia da infusão transdérmica de etoposídeo por dispositivo de radiofrequência fracionada foi avaliada em modelo de melanoma murino. Camundongos da linhagem C56BL/6 foram divididos nos seguintes grupos experimentais: 1) controle; 2) tratados com radiofrequência; 3) tratados com a aplicação tópica de etoposídeo; e 4) tratados com radiofrequência e posterior aplicação tópica de etoposídeo. Os tratamentos foram realizados durante o período de 28 dias. O peso corpóreo, o volume tumoral e o perfil hematológico foram avaliados semanalmente. Ao término do tratamento os animais foram eutanasiados e procedeu-se a coleta da massa tumoral e dos órgãos (pulmão, baço, rins, linfonodos e fígado) para análise histopatológica. As células tumorais obtidas das massas tumorais foram analisadas quanto às alterações do ciclo celular e do potencial transmembrânico mitocondrial. Os resultados demonstraram que o tratamento com etoposídeo isolado reduziu a sobrevida dos animais e ocasionou alterações histológicas indicativas de toxicidade. Em contrapartida, a infusão transdérmica do etoposídeo por dispositivo de radiofrequência promoveu redução significativa do volume tumoral, em comparação com todos os grupos experimentais, sem ocasionar mortalidade. Esse tratamento também diminuiu a plaquetocitose e elevou o número de eritrócitos em comparação com os outros grupos. A análise histopatológica dos órgãos dos animais tratados com RF + etoposídeo evidenciou que não houveram alterações significativas na arquitetura tecidual. Ainda, o grupo tratado com RF + etoposídeo foi o que apresentou o maior percentual de células estacionadas na fase S/G2M e com mitocôndrias inativas, evidenciando o aumento da eficácia demonstrada no estudo in vivo. O conjunto de resultados sugere que o tratamento com a radiofrequência seguida do etoposídeo resulta em melhor resposta antitumoral do quimioterápico, com baixos índices de toxicidade sistêmica / The incidence of melanoma cases has increased worldwide and, despite early diagnosis and targeted molecular therapy, the number of patients dying from metastatic disease continues to rise. Thus, current research has focused on the development of different treatment strategies to provide efficient and accessible solutions. In this sense, transdermal delivery is a promising alternative enhancing the local and systemic efficacy of drugs, including antitumor agents. Several methods have been developed to improve the skin permeation of drugs, highlighting, among those, the radiofrequency thermal ablation (RFA). This process results in the creation of many microchannels between the epidermis and the dermis through which several molecules can pass towards the deeper layers of the skin. In this study, the efficacy of the transdermal delivery of etoposide by a fractional radiofrequency device was evaluated in a murine melanoma model. C56BL/6 lineage mice were divided into the following experimental groups: 1) control; 2) treated with radiofrequency; 3) treated with topical applications of etoposide; and 4) treated with radiofrequency followed by topical applications of etoposide. The animals were treated for 28 days and the body weight, tumor volume and hematological profile were analyzed weekly. At the end of the treatments, the animals were euthanized and the tumor mass and organs (lung, spleen, kidneys, lymph nodes and liver) were collected for histopathological analysis. Tumor cells obtained from the tumor masses were analyzed for changes in the cell cycle and mitochondrial transmembrane potential. The results showed that the treatment with etoposide alone reduced the survival of the animals and caused histological changes indicating toxicity. On the other hand, the transdermal delivery of etoposide by a radiofrequency device resulted in a significant reduction of the tumor volume, in comparison with all the experimental groups, not causing mortality. This treatment also decreased thrombocytosis and increased the number of red blood cells compared to the other groups. The histopathological analysis of the organs from animals treated with RFA + etoposide demonstrated that there was no significant change in tissue architecture. Furthermore, the group treated with RFA + etoposide presented the highest percentage of cells with inactive mitochondria and interruption at the S/G2M stage, corroborating the increased efficacy of the in vivo study. The set of results indicates that the treatment with radiofrequency followed by etoposide results in better antitumor responses of chemotherapy, with low toxicity rates

A incidência de casos de melanoma tem aumentado em todo o mundo sendo que, apesar do diagnóstico precoce e do advento das terapias moleculares, o número de pacientes que morrem com a doença em estágio avançado continua em elevação. Deste modo as pesquisas atuais têm focado no desenvolvimento de diferentes estratégias para a disponibilização de terapias eficazes e acessíveis. Nesse contexto, a via de administração transdérmica constitui uma alternativa promissora para aumentar a eficácia local e sistêmica de fármacos, incluindo agentes antitumorais. Diversos métodos têm sido desenvolvidos para maximizar a permeação cutânea de fármacos, destacando-se, entre esses, a ablação térmica por radiofrequência (RF). Esse processo resulta na criação de vários microcanais entre a epiderme e a derme, pelos quais diversas moléculas podem passar em direção às camadas mais profundas da pele. Nesse estudo, a eficácia da infusão transdérmica de etoposídeo por dispositivo de radiofrequência fracionada foi avaliada em modelo de melanoma murino. Camundongos da linhagem C56BL/6 foram divididos nos seguintes grupos experimentais: 1) controle; 2) tratados com radiofrequência; 3) tratados com a aplicação tópica de etoposídeo; e 4) tratados com radiofrequência e posterior aplicação tópica de etoposídeo. Os tratamentos foram realizados durante o período de 28 dias. O peso corpóreo, o volume tumoral e o perfil hematológico foram avaliados semanalmente. Ao término do tratamento os animais foram eutanasiados e procedeu-se a coleta da massa tumoral e dos órgãos (pulmão, baço, rins, linfonodos e fígado) para análise histopatológica. As células tumorais obtidas das massas tumorais foram analisadas quanto às alterações do ciclo celular e do potencial transmembrânico mitocondrial. Os resultados demonstraram que o tratamento com etoposídeo isolado reduziu a sobrevida dos animais e ocasionou alterações histológicas indicativas de toxicidade. Em contrapartida, a infusão transdérmica do etoposídeo por dispositivo de radiofrequência promoveu redução significativa do volume tumoral, em comparação com todos os grupos experimentais, sem ocasionar mortalidade. Esse tratamento também diminuiu a plaquetocitose e elevou o número de eritrócitos em comparação com os outros grupos. A análise histopatológica dos órgãos dos animais tratados com RF + etoposídeo evidenciou que não houveram alterações significativas na arquitetura tecidual. Ainda, o grupo tratado com RF + etoposídeo foi o que apresentou o maior percentual de células estacionadas na fase S/G2M e com mitocôndrias inativas, evidenciando o aumento da eficácia demonstrada no estudo in vivo. O conjunto de resultados sugere que o tratamento com a radiofrequência seguida do etoposídeo resulta em melhor resposta antitumoral do quimioterápico, com baixos índices de toxicidade sistêmica / The incidence of melanoma cases has increased worldwide and, despite early diagnosis and targeted molecular therapy, the number of patients dying from metastatic disease continues to rise. Thus, current research has focused on the development of different treatment strategies to provide efficient and accessible solutions. In this sense, transdermal delivery is a promising alternative enhancing the local and systemic efficacy of drugs, including antitumor agents. Several methods have been developed to improve the skin permeation of drugs, highlighting, among those, the radiofrequency thermal ablation (RFA). This process results in the creation of many microchannels between the epidermis and the dermis through which several molecules can pass towards the deeper layers of the skin. In this study, the efficacy of the transdermal delivery of etoposide by a fractional radiofrequency device was evaluated in a murine melanoma model. C56BL/6 lineage mice were divided into the following experimental groups: 1) control; 2) treated with radiofrequency; 3) treated with topical applications of etoposide; and 4) treated with radiofrequency followed by topical applications of etoposide. The animals were treated for 28 days and the body weight, tumor volume and hematological profile were analyzed weekly. At the end of the treatments, the animals were euthanized and the tumor mass and organs (lung, spleen, kidneys, lymph nodes and liver) were collected for histopathological analysis. Tumor cells obtained from the tumor masses were analyzed for changes in the cell cycle and mitochondrial transmembrane potential. The results showed that the treatment with etoposide alone reduced the survival of the animals and caused histological changes indicating toxicity. On the other hand, the transdermal delivery of etoposide by a radiofrequency device resulted in a significant reduction of the tumor volume, in comparison with all the experimental groups, not causing mortality. This treatment also decreased thrombocytosis and increased the number of red blood cells compared to the other groups. The histopathological analysis of the organs from animals treated with RFA + etoposide demonstrated that there was no significant change in tissue architecture. Furthermore, the group treated with RFA + etoposide presented the highest percentage of cells with inactive mitochondria and interruption at the S/G2M stage, corroborating the increased efficacy of the in vivo study. The set of results indicates that the treatment with radiofrequency followed by etoposide results in better antitumor responses of chemotherapy, with low toxicity rates

The interest of drug delivery via the skin is progressively increasing due to its convenience and affordability. However, the skin has an effective barrier function which hinders drugs to penetrate. This can be overcome, using topical formulations, which contain vehicles optimized for penetration into skin or permeation through skin into underlying tissues or blood stream. In development of transdermal drugs, ex-vivo skin models are frequently used for permeability studies. However, these models may suffer from limited reproducibility, due to their biological variability, and are related to ethical issues. This has led to development of in-vitro skin models. These new skin models need to be verified by comparison to the existing models before applied in drug studies. In this project, penetration and permeation of proteins and small molecules was studied using an ex-vivo pig skin model. The effect of topical formulations and penetration enhancers was also investigated. The results showed a significant increase in penetration and permeation in the absence of stratum corneum, proving its barrier effect. While no significant differences could be seen regarding molecule size in the presence of stratum corneum (intact skin model), there was significantly less permeation measured for large protein molecules tested than for smaller tested compounds in the absence of the stratum corneum (damaged skin model). The permeation and penetration were slightly increased in presence of the penetration enhancing limonene oil. / Intresset för läkemedel som tas upp genom huden ökar ständigt eftersom administreringen är både bekväm och lättillgänglig. Däremot har huden en effektiv barriärfunktion, vilket hindrar penetration av läkemedlen. För att lösa detta problem kan läkemedlen presenteras i olika formuleringar, vilka innehåller transportmedel anpassade för att öka penetrationen in i huden eller permeationen genom huden, till underliggande vävnad samt blodomloppet. Vid utvecklandet av läkemedel som ska tas upp genom huden används ofta ex-vivo hudmodeller i penetrations- och permeationsstudier. Dessa modeller kan emellertid ha otillräcklig reproducerbarhet, på grund av biologisk variation, samt är kopplade till etiska problem. Detta har lett till utvecklandet av hudmodeller av in-vitro typ. Dessa nya hudmodeller måste verifieras genom jämförelse med existerande modeller, innan de används i läkemedelsstudier. I det här projektet studerades penetration och permeation av proteiner och små molekyler i en ex-vivo hudmodell från gris. Effekten av olika formuleringar och penetrationsförstärkare undersöktes också. Resultaten visade en signifikant ökning av penetration och permeation vid avsaknad av stratum corneum, vilket påvisar dess barriärfunktion. Samtidigt som ingen märkbar skillnad gällande molekylstorlek kunde urskiljas vid närvaro av stratum corneum (intakt hudmodell), var permeationen av större molekyler tydligt minskad i jämförelse med små molekyler vid avsaknad av stratum corneum (skadad hudmodell). Både penetrationen och permeationen var svagt förhöjda vid närvaro av penetrationsförstärkaren limonen.

Liberação transdérmica de fármacos apresenta várias vantagens na terapêutica quando comparada com administração oral ou parenteral. Não existe até o momento nenhum método previsto na Farmacopéia Brasileira para realizar testes de liberação de fármacos em adesivos transdérmicos, outros compêndios oficiais como Farmacopéia Americana, Britânica e Européia, descrevem o aparato de pás sobre disco, o cilindro rotatório e o suporte recíproco. Atualmente a literatura descreve diversos tipos de células de difusão para liberação transdérmica das quais a célula de difusão de Franz tem sido a mais empregada tanto para adesivos transdérmicos como formas semi-sólidas, utilizada no desenvolvimento farmacotécnico, caracterização biofarmacêutica e controle de qualidade. A proposta deste estudo tem por objetivo estipular critérios para a escolha mais adequada do equipamento e metodologias in vitro na avaliação da liberação transdérmicas de fármacos, utilizando a nicotina como fármaco modelo. Para tal, foram empregados ensaios in vitro de liberação e retenção cutânea utilizando métodos de pás sobre disco e método de célula de difusão de Franz modificada em sistema estático e fluxo contínuo. A validação dos fatores que influenciam a taxa de liberação in vitro da nicotina foram fundamentais para escolha do meio receptor, escolha da velocidade de agitação que promoveu mais semelhança no perfil de liberação em diferentes equipamentos assim como a escolha da membrana biológica mais adequada para o método proposto. Os resultados mais promissores foram selecionados para os ensaios in vitro de liberação, permeação e retenção cutânea. Os dados de liberação, tanto em quantidades de nicotina liberada como seu fluxo, demonstraram semelhança no uso de diferentes equipamentos, indicando possíveis intercambialidades entre os métodos propostos para liberação de nicotina transdérmica. Ensaios in vitro de permeação cutânea em célula de difusão vertical de Franz não demonstraram diferenças significativas em diferentes modelos de membranas biológicas utilizadas, as quais foram pele de orelha de porco, pele de camundongo sem pelo e pele de cobra cascavel hidratada por 24 horas. A quantidade de nicotina permeada em até 8 horas, assim como o fluxo de permeação foram significativamente menor para o método de pás sobre disco (FDA) quando comparado com os resultados obtidos utilizando célula de difusão vertical de Franz tanto em sistema estático com em fluxo contínuo. Estes resultados podem estar relacionados com a estrutura física do equipamento de célula de difusão vertical de Franz, uma vez que oferece um sistema oclusivo, dificultando o contato do adesivo com o meio receptor. Desta forma, os resultados deste projeto podem indicar o uso da célula de difusão vertical de Franz para ensaios in vitro de liberação e permeação cutânea da nicotina em formas farmacêuticas transdérmicas, podendo ser aplicado em pesquisas de desenvolvimento de formulações, controle da qualidade e testes de Equivalência Farmacêutica para produtos genéricos. Os resultados desta pesquisa apresentam-se podem ter importante influência nas discussões em torno dos medicamentos genéricos no Brasil, bem como na elaboração de diretrizes para testes de Equivalência Farmacêutica e Controle de Qualidade de medicamentos transdérmicos. Poderão ainda fornecer dados para indicações de protocolos para Farmacopéia Brasileira e pesquisa científica em torno dos sistemas de liberação transdérmicas de fármacos. / The aim of this work was to compare in vitro release and permeation of nicotine from transdermal patch (TDS) using three different methods such as, FDA paddle method and both Vertical Diffusion Cell (VCD) static and continuous flux. We evaluated different kinds of membrane (hairless mouse, porcine ear skin and snake skin), different composition and pH of acceptor phases (0.01N isotonic phosphate buffer pH 7.4 (± 0.2), water, and HCL 0.025N), agitation of acceptor phase and batches of the transdermal patches. Profiles of release and permeation from all methods evaluated were linked statistically using linear regression and one-way ANOVA nonparametric assay. The 0.01N isotonic phosphate buffer pH 7.4 (± 0.2) improved greater release rate of nicotine than those obtained using HCL and water as acceptor phase. Cumulative released and permeated amounts of nicotine were almost equal for all methods evaluated and there is not significantly different (one-way ANOVA p 0.05) were observed after 8 h. However nicotine permeated fluxes (J) after 8 h were significantly higher using VDC than those obtained using FDA paddle method. Cumulative permeated amounts (reported to the effective surface area of the cells) were overestimated when skin permeation experiments were prolonged to 12 h, indicating that the actual diffusion surface area of NiQuitinTM exceeded the effective diffusion surface area of the cells. Reducing the trimmed TDS surface area led not only to a reduction of the cumulative permeated amounts, but also to a reduction of the flux at 12 h. In order to evaluate the edge effect on drug release flux studies were performed using static VDC. In vitro penetration studies using different membranes showed not significantly difference for ear pig skin, hairless mouse and snake skin at 8 h. However data obtained without membrane were about 1.25 times smaller than those obtained with biological membranes. These results demonstrated that NiQuitinTM TDS had dependent release of membrane at 8 h of permeation. In conclusion there is not significantly different for in vitro release and permeation amounts of nicotine from NiQuitinTM using VDC and FDA method. In term of release efficiency all methods released up to 80% of nicotine after 8 h. The results suggested the use of VDC as potential method to evaluate both in vitro release and skin permeation of nicotine in transdermal patches.

O remifentanil é um opióide potente comparável ao fentanil, mas, possui rápida eliminação plasmática e por isso necessariamente deve ser adiministrado por infusão contínua. A administração transdérmica pode liberar fármacos de forma prolongada, contínua e controlada. Características que facilitariam a administração do remifentanil, contornariam sua limitação farmacocinética e ampliariam os casos em que este fármacos seria útil. Lipossomas deformáveis são formados por fosfolipídios e por tensoativo que normalmente é um surfactante de cadeia simples que aumenta a flexibilidade da bicamada lipídica da membrana e torna os lipossomas deformáveis. Os lipossomas deformáveis são capazes de disponibilizar, de forma expressiva, várias substâncias transdermicamente incluindo macromoléculas e podem ser um eficiente sistema de liberação controlada de remifentanil. O presente estudo desenvolve diferentes dispersões de lipossomas deformáveis de remifentanil e caracteriza essas dispersões quanto a tamanho de diâmetro dos lipossomas, eficiência de encapsulação dos lipossomas, elasticidade da membrana, permeação e retenção cutânea in vitro. As dispersões de lipossomas deformáveis preparadas foram compostas por remifentanil, fosfatidilcolina de soja, tensoativo tween 80 ou tween 20 e etanol a 10% ou a 20% e foram preparadas por dois métodos: sonicação e hidratação de filme e sonicação. O tamanho e a distribuição de tamanho foram obtidos por espalhamento dinâmico de luz, a eficiência de encapsulação por diálise, a elasticidade por filtração, seguido de determinação do tamanho. Células de difusão de Franz e pele de orelha de porco foram usadas para estudar a permeação e a retenção cutânea in vitro. Os lipossomas deformáveis preparados apresentaram pequeno diâmetro (40 a 71 nm) quando comparado a outros na literatura e seus tamanhos foram dependentes da formulação. Todos os lipossomas deformáveis preparados apresentaram boa elasticidade e permeação dependente da eficiência de encapsulação e do tamanho de diâmetro. A solução hidroetanólica com remifentanil e a mistura física dos excipientes com remifentanil não apresentaram permeação e retenção. A eficiência de encapsulação dos lipossomas deformáveis é coerente com outros resultados na literatura e foi dependente da formulação e do método de preparação. A avaliação da permeação de dispersões de lipossomas deformáveis com remifentanil não encapsulado foi feita para se obter informações sobre os mecanismos de ação pelos quais estes lipossomas agem. Verificou-se que o transporte de substâncias encapsuladas nos lipossomas foi o mecanismo de maior importância / Remifentanil is a potent opioid comparable to fentanyl. Remifentanil has rapid systemic elimination and, therefore, it necessarily has to be administered by continuous parenteral infusion. Transdermal delivery can provide extended, continuous and controlled delivery of drug. Characteristics that could make the remifentanil administration easier, could resolve its phamacocinetcs limitation and could enlarge the cases that this drug would be useful. Deformable liposomes consist of phospholipid and surfactant that is often a single chain surfactant that increases the membrane lipid bilayer flexibility and makes the liposome deformable. Deformable liposomes are able to expressively improve skin delivery of many drugs, including macromolecules and could be an efficient controlled delivery system of remifentanil. The aim of this study has been to develop different deformable liposomes dispersions of remifentanil and to characterize those dispersions by liposome diameter size, liposome entrapment efficiency, membrane elasticity and in vitro skin permeation and deposition. The deformable liposomes consisted of remifentanil, soybean phosphatidylcholine, surfactant tween 80 or tween 20, and ethanol at 10% or 20%. They have been prepared by two methods: sonication or conventional mechanical dispersion and sonication. The size was determined by light scattering, the entrapment efficiency by dialysis, the membrane elasticity by filtration and size determination. Franz diffusion cells and ear porcine skin wore used to evaluate the in vitro skin permeation and the skin deposition. The deformable liposomes showed small size (40 a 71 nm) compared with others from literature and their sizes wore dependent of the formulation. All deformable liposomes showed good membrane elasticity and showed permeation that was dependent of the formulation and diameter size. The remifentanil hidroetanolic solution and the excipients physical mixture with remifentanil did not have any permeation and retention. The deformable liposomes entrapment efficiency has been coherent with others literature results and also was dependent of the formulation and preparation method. The permeation of deformable liposomes dispersions wore evaluated to get information about the deformable liposome action mechanisms. The transport of encapsulated substances on liposome was the action mechanism of major importance.

La perméabilité de la peau ne permet pas la diffusion passive de grandes molécules, comme l'insuline ou encore les plasmides d'ADN, au travers de l'épiderme dans le but d'atteindre les vaisseaux sanguins. Cela est uniquement possible pour des molécules de plus petite taille comme la nicotine par exemple. Il existe différentes voies alternatives (électrique, mécanique, thermique) de délivrance transdermique permettant d'éviter l'utilisation de la seringue d'injection, qui pourraient améliorer la qualité de vie des patients atteints de maladies comme le diabète. Ces méthodes incluent par exemple les micro-aiguilles, l'électro-perméabilisation, et l'iontophorèse. L'électroperméabilisation permet, via l'application d'un champ électrique, d'augmenter momentanément la perméabilité de la peau et par conséquent de permettre le passage transdermique de molécules de haut poids moléculaire. L'objectif de ces travaux de thèse était de concevoir et de réaliser un patch nanocomposite à base de nanotubes de carbone permettant de stocker, mais également de relarguer un médicament lorsque qu'il est soumis à une électrostimulation. Pour ce faire, différents polymères ainsi que différentes techniques de mise en forme ont été explorées et développées pour permettre de démontrer la faisabilité de notre approche. Les études ont permis de proposer et de développer un hydrogel nanocomposite biocompatible comportant une matrice polymère agarose et contenant de nanotubes de carbone biparois dans le but d'améliorer les propriétés à la fois électriques et mécanique du matériau. Nous en avons étudié les différentes caractéristiques telles que la microstructure, la capacité de stockage et de relargage, ainsi que les propriétés électriques. Dans le contexte général de précaution en relation avec la mise en œuvre de nanoparticules, et sur la base de travaux antérieurs démontrant l'innocuité des nanotubes utilisés lorsqu'ils ne sont pas en contact direct avec des cellules. Nous avons aussi démontré qu'il n'y a pas de relargage des nanotubes dans des conditions extrêmes (sans électrostimulation) de température en milieu sueur artificielle. L'avancée de ces travaux a permis d'effectuer les premiers tests de délivrance transdermique ex-vivo sur peau de souris et a démontré ainsi la faisabilité et l'intérêt d'utiliser les nanotubes de carbones biparois dans une matrice en polymère pour la délivrance transdermique électrostimulée de molécules de masse molaire de l'ordre de celle de l'insuline. Cette thèse en co-direction alliant la Science des Matériaux (CIRIMAT) et la Science du Vivant (IPBS) a réuni différentes compétences lui donnant un véritable contexte interdisciplinaire. Elle s'est intégrée dans un projet de plus grande ampleur associant la Sociologie et le Droit (Défi Nano CNRS), centré sur le cas du diabète. Ceci a permis de démontrer l'intérêt de développer un tel dispositif (du point de vue des médecins et des patients), mais aussi en nous orientant vers un dispositif médical afin d'éviter de futurs écueils juridiques en termes d'application. / The permeability of skin does not allow the passive diffusion across epidermis to reach blood vessels for large molecular weight molecules such as insulin or DNA plasmids. This is possible only for small molecules such as nicotine, for example. Alternative routes of transdermal delivery exist (thermal, electrical, mechanical) that avoid injections and improve the quality of life of patients suffering of diseases like diabetes. These methods known as "Transdermal Drug Delivery" (TDD) technologies, include for example electroporation, iontophoresis and micro needles. In particular, electropermeabilisation is known to temporarily increase the permeability of the skin, consequently allowing transdermal passage of molecules of high molecular weight. The aim of this work was to conceive and elaborate an innovative needle-free device for transdermal drug delivery, made of a nanocomposite material containing carbon nanotubes to improve both electrical and mechanical properties of the biocompatible polymer matrix. This nanocomposite device aims at permeabilising the skin and delivering drug molecules simultaneously when electrically stimulated. To reach this goal, we investigated different biocompatible polymers and shaping processes, finally demonstrating the feasibility of the fabrication of such a device. We have developed a bio-sourced and biocompatible nanocomposite hydrogel with an agarose matrix and containing double-walled carbon nanotubes, and characterized it in terms of microstructure, storage and release capacity, as well as electrical properties. In the general context of precaution in relation to the implementation of nanoparticles, and on the basis of previous work demonstrating the safety of nanotubes used when they are not in direct contact with cells, we have also demonstrated that there is no release of the nanotubes under extreme conditions of temperature (without electrostimulation) in an artificial sweat medium. Finally, we have demonstrated the feasibility of its first use as a TDD system using an ex vivo mouse skin model. These results provide good evidence that the use of double-walled carbon nanotubes makes possible the transdermal delivery of large molecules with a molecular weight similar to insulin with such a nanomaterial. This thesis was in co-direction, combining Materials Science (CIRIMAT) and Life Science (IPBS) in order to gather different skills, giving it a real interdisciplinary context. Moreover, this work was integrated into a larger project (CNRS, "Nano challenge"), also including Sociology and Law, focusing on diabetes. This has demonstrated the actual demand for such a device from both the medical doctors and the patients, but also directed our work towards a medical device thanks from the juridical point of view.

O remifentanil é um opióide potente comparável ao fentanil, mas, possui rápida eliminação plasmática e por isso necessariamente deve ser adiministrado por infusão contínua. A administração transdérmica pode liberar fármacos de forma prolongada, contínua e controlada. Características que facilitariam a administração do remifentanil, contornariam sua limitação farmacocinética e ampliariam os casos em que este fármacos seria útil. Lipossomas deformáveis são formados por fosfolipídios e por tensoativo que normalmente é um surfactante de cadeia simples que aumenta a flexibilidade da bicamada lipídica da membrana e torna os lipossomas deformáveis. Os lipossomas deformáveis são capazes de disponibilizar, de forma expressiva, várias substâncias transdermicamente incluindo macromoléculas e podem ser um eficiente sistema de liberação controlada de remifentanil. O presente estudo desenvolve diferentes dispersões de lipossomas deformáveis de remifentanil e caracteriza essas dispersões quanto a tamanho de diâmetro dos lipossomas, eficiência de encapsulação dos lipossomas, elasticidade da membrana, permeação e retenção cutânea in vitro. As dispersões de lipossomas deformáveis preparadas foram compostas por remifentanil, fosfatidilcolina de soja, tensoativo tween 80 ou tween 20 e etanol a 10% ou a 20% e foram preparadas por dois métodos: sonicação e hidratação de filme e sonicação. O tamanho e a distribuição de tamanho foram obtidos por espalhamento dinâmico de luz, a eficiência de encapsulação por diálise, a elasticidade por filtração, seguido de determinação do tamanho. Células de difusão de Franz e pele de orelha de porco foram usadas para estudar a permeação e a retenção cutânea in vitro. Os lipossomas deformáveis preparados apresentaram pequeno diâmetro (40 a 71 nm) quando comparado a outros na literatura e seus tamanhos foram dependentes da formulação. Todos os lipossomas deformáveis preparados apresentaram boa elasticidade e permeação dependente da eficiência de encapsulação e do tamanho de diâmetro. A solução hidroetanólica com remifentanil e a mistura física dos excipientes com remifentanil não apresentaram permeação e retenção. A eficiência de encapsulação dos lipossomas deformáveis é coerente com outros resultados na literatura e foi dependente da formulação e do método de preparação. A avaliação da permeação de dispersões de lipossomas deformáveis com remifentanil não encapsulado foi feita para se obter informações sobre os mecanismos de ação pelos quais estes lipossomas agem. Verificou-se que o transporte de substâncias encapsuladas nos lipossomas foi o mecanismo de maior importância / Remifentanil is a potent opioid comparable to fentanyl. Remifentanil has rapid systemic elimination and, therefore, it necessarily has to be administered by continuous parenteral infusion. Transdermal delivery can provide extended, continuous and controlled delivery of drug. Characteristics that could make the remifentanil administration easier, could resolve its phamacocinetcs limitation and could enlarge the cases that this drug would be useful. Deformable liposomes consist of phospholipid and surfactant that is often a single chain surfactant that increases the membrane lipid bilayer flexibility and makes the liposome deformable. Deformable liposomes are able to expressively improve skin delivery of many drugs, including macromolecules and could be an efficient controlled delivery system of remifentanil. The aim of this study has been to develop different deformable liposomes dispersions of remifentanil and to characterize those dispersions by liposome diameter size, liposome entrapment efficiency, membrane elasticity and in vitro skin permeation and deposition. The deformable liposomes consisted of remifentanil, soybean phosphatidylcholine, surfactant tween 80 or tween 20, and ethanol at 10% or 20%. They have been prepared by two methods: sonication or conventional mechanical dispersion and sonication. The size was determined by light scattering, the entrapment efficiency by dialysis, the membrane elasticity by filtration and size determination. Franz diffusion cells and ear porcine skin wore used to evaluate the in vitro skin permeation and the skin deposition. The deformable liposomes showed small size (40 a 71 nm) compared with others from literature and their sizes wore dependent of the formulation. All deformable liposomes showed good membrane elasticity and showed permeation that was dependent of the formulation and diameter size. The remifentanil hidroetanolic solution and the excipients physical mixture with remifentanil did not have any permeation and retention. The deformable liposomes entrapment efficiency has been coherent with others literature results and also was dependent of the formulation and preparation method. The permeation of deformable liposomes dispersions wore evaluated to get information about the deformable liposome action mechanisms. The transport of encapsulated substances on liposome was the action mechanism of major importance.

Liberação transdérmica de fármacos apresenta várias vantagens na terapêutica quando comparada com administração oral ou parenteral. Não existe até o momento nenhum método previsto na Farmacopéia Brasileira para realizar testes de liberação de fármacos em adesivos transdérmicos, outros compêndios oficiais como Farmacopéia Americana, Britânica e Européia, descrevem o aparato de pás sobre disco, o cilindro rotatório e o suporte recíproco. Atualmente a literatura descreve diversos tipos de células de difusão para liberação transdérmica das quais a célula de difusão de Franz tem sido a mais empregada tanto para adesivos transdérmicos como formas semi-sólidas, utilizada no desenvolvimento farmacotécnico, caracterização biofarmacêutica e controle de qualidade. A proposta deste estudo tem por objetivo estipular critérios para a escolha mais adequada do equipamento e metodologias in vitro na avaliação da liberação transdérmicas de fármacos, utilizando a nicotina como fármaco modelo. Para tal, foram empregados ensaios in vitro de liberação e retenção cutânea utilizando métodos de pás sobre disco e método de célula de difusão de Franz modificada em sistema estático e fluxo contínuo. A validação dos fatores que influenciam a taxa de liberação in vitro da nicotina foram fundamentais para escolha do meio receptor, escolha da velocidade de agitação que promoveu mais semelhança no perfil de liberação em diferentes equipamentos assim como a escolha da membrana biológica mais adequada para o método proposto. Os resultados mais promissores foram selecionados para os ensaios in vitro de liberação, permeação e retenção cutânea. Os dados de liberação, tanto em quantidades de nicotina liberada como seu fluxo, demonstraram semelhança no uso de diferentes equipamentos, indicando possíveis intercambialidades entre os métodos propostos para liberação de nicotina transdérmica. Ensaios in vitro de permeação cutânea em célula de difusão vertical de Franz não demonstraram diferenças significativas em diferentes modelos de membranas biológicas utilizadas, as quais foram pele de orelha de porco, pele de camundongo sem pelo e pele de cobra cascavel hidratada por 24 horas. A quantidade de nicotina permeada em até 8 horas, assim como o fluxo de permeação foram significativamente menor para o método de pás sobre disco (FDA) quando comparado com os resultados obtidos utilizando célula de difusão vertical de Franz tanto em sistema estático com em fluxo contínuo. Estes resultados podem estar relacionados com a estrutura física do equipamento de célula de difusão vertical de Franz, uma vez que oferece um sistema oclusivo, dificultando o contato do adesivo com o meio receptor. Desta forma, os resultados deste projeto podem indicar o uso da célula de difusão vertical de Franz para ensaios in vitro de liberação e permeação cutânea da nicotina em formas farmacêuticas transdérmicas, podendo ser aplicado em pesquisas de desenvolvimento de formulações, controle da qualidade e testes de Equivalência Farmacêutica para produtos genéricos. Os resultados desta pesquisa apresentam-se podem ter importante influência nas discussões em torno dos medicamentos genéricos no Brasil, bem como na elaboração de diretrizes para testes de Equivalência Farmacêutica e Controle de Qualidade de medicamentos transdérmicos. Poderão ainda fornecer dados para indicações de protocolos para Farmacopéia Brasileira e pesquisa científica em torno dos sistemas de liberação transdérmicas de fármacos. / The aim of this work was to compare in vitro release and permeation of nicotine from transdermal patch (TDS) using three different methods such as, FDA paddle method and both Vertical Diffusion Cell (VCD) static and continuous flux. We evaluated different kinds of membrane (hairless mouse, porcine ear skin and snake skin), different composition and pH of acceptor phases (0.01N isotonic phosphate buffer pH 7.4 (± 0.2), water, and HCL 0.025N), agitation of acceptor phase and batches of the transdermal patches. Profiles of release and permeation from all methods evaluated were linked statistically using linear regression and one-way ANOVA nonparametric assay. The 0.01N isotonic phosphate buffer pH 7.4 (± 0.2) improved greater release rate of nicotine than those obtained using HCL and water as acceptor phase. Cumulative released and permeated amounts of nicotine were almost equal for all methods evaluated and there is not significantly different (one-way ANOVA p 0.05) were observed after 8 h. However nicotine permeated fluxes (J) after 8 h were significantly higher using VDC than those obtained using FDA paddle method. Cumulative permeated amounts (reported to the effective surface area of the cells) were overestimated when skin permeation experiments were prolonged to 12 h, indicating that the actual diffusion surface area of NiQuitinTM exceeded the effective diffusion surface area of the cells. Reducing the trimmed TDS surface area led not only to a reduction of the cumulative permeated amounts, but also to a reduction of the flux at 12 h. In order to evaluate the edge effect on drug release flux studies were performed using static VDC. In vitro penetration studies using different membranes showed not significantly difference for ear pig skin, hairless mouse and snake skin at 8 h. However data obtained without membrane were about 1.25 times smaller than those obtained with biological membranes. These results demonstrated that NiQuitinTM TDS had dependent release of membrane at 8 h of permeation. In conclusion there is not significantly different for in vitro release and permeation amounts of nicotine from NiQuitinTM using VDC and FDA method. In term of release efficiency all methods released up to 80% of nicotine after 8 h. The results suggested the use of VDC as potential method to evaluate both in vitro release and skin permeation of nicotine in transdermal patches.