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Previous issue date: 2017-04-07 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Goiás - FAPEG / Introduction: Self-emulsifying drug delivery systems (SMEDDS) have been successfully used as carriers for poorly water-soluble drugs, because they can effectively solubilize them, as well as stimulate their intestinal lymphatic transport, reduce first-pass metabolism, and inhibit efflux proteins present in intestinal cells. All these effects together contribute to the improvement in the oral bioavailability of the incorporated drugs. The preparation of solid self-emulsifying systems is associated with additional advantages, such as increased stability, ease of transport, storage, and administration. Hot-melt extrusion is a technique that has attracted great interest in the pharmaceutical industry in recent years for enabling continuous production of solid dosage forms, with high productivity and low cost. In addition, it can be performed without the use of solvents. Despite this, there are no reports in the literature about the use of this technique in the production of solid self-emulsifying systems. Objectives: The objective of the present work was to perform preformulation studies and to develop solid self-microemulsifying systems containing carvedilol by hot-melt extrusion, aiming at improving the dissolution of this drug. Methods: Initially, carvedilol solubility and compatibility in different lipid excipients were determined, respectively, by the equilibrium solubility method and thermoanalytical, spectroscopic and isothermal stress techniques. An analytical method was developed and validated to carvedilol quantitation by high performance liquid chromatography. Next, the selected excipients were used in the construction of a ternary phase diagram, in order to determine the best ratio for SMEDDS production. Finally, the selected liquid formulation was mixed with a polymeric system consisting of an enteric polymer (hydroxypropylmethylcellulose acetate succinate) and other excipients. The resulting mixture was extruded in a twin screw hot-melt extruder. Box-Behnken factorial design was used to evaluate the effects of formulation (carvedilol concentration) and process variables (temperature and recirculation time) on the release of the drug (in 0.1 M HCl and phosphate buffer pH 6.8) and redispersion of the microemulsion from the solid system. The extrudates’ morphology was evaluated by light microscopy and scanning electron microscopy and the physical state of the drug in the preparation was investigated by differential scanning calorimetry and X-ray powder diffraction. Results: Preformulation studies showed that carvedilol is incompatible with the lauric acid, oleic acid, Gelucire® 44/14, Capmul® MCM, canola oil, castor oil, polyethoxylated castor oil, corn oil, soybean oil, sunflower oil and safflower oil. On the other hand, carvedilol was stable in mixtures with sesame oil, Plurol® Isostearique, Transcutol HP®, stearic acid, palmitic acid, Compritol® 888 ATO, Emulium® 22 and with the mixture of capric/caprilic triglycerides (CCT). The CCT showed to be the best solvent for carvedilol (3.93 ± 0.20 mg mL-1), among the compatible lipid excipients. Thus, the mixture of CCT, Plurol® and Transcutol HP® was selected for preparation of the self-emulsifying systems containing carvedilol. The phase diagram showed that the ratio of 50/37.5/12.5 (oil/surfactant/cosurfactant) resulted in the best parameters of self-emulsification (time, clarity and stability) average size (140.04 ± 7.22 nm) and size distribution (0.219 ± 0.011). These values were not significantly altered by the inclusion of carvedilol in the mixture (139.06 ± 7.28 nm and 0.221 ± 0.015). This self-microemulsifying concentrate with polymeric carriers were then extruded and the resulting product was a compact matrix. Factorial design showed that the drug concentration, temperature and recirculation time significantly influenced the drug release in different media, as well as the reconstitution efficiency of the microemulsion. Carvedilol release in acid medium was in the range of 12 to 25% and it was significantly affected by the temperature and recirculation time. The polymeric matrix was able to prevent redispersion of the system in acid. In turn, drug released was significantly affected by drug concentration in pH 6.8, ranging from 43 to 85%. Drug release in this medium was primarily affected by the concentration of the drug in the formulation. The reconstitution efficiency was significantly affected by the circulation time and process temperature, ranging from 55 to 100% in pH 6.8. Average size (145 to 164 nm) and PdI (0.209 to 0.262) were not significantly affected by the studied variables Conclusion: Self-microemulsifying extrudates were prepared from the lipid concentrate selected from the preformulation studies. The solid systems allowed a site-specific microemulsion redispersion, thus presenting potential for lymphatic absorption of carvedilol. The experimental results presented here are the first report about the production of solid self-microemulsifying systems containing carvedilol by hot-melt extrusion. / Introdução: Sistemas automicroemulsionáveis de liberação de fármacos (SMEDDS) têm sido empregados, com sucesso, como carreadores de fármacos pouco solúveis em água, pois conseguem solubilizá-los eficientemente, assim como podem estimular seu transporte linfático intestinal, reduzindo o metabolismo de primeira passagem e inibindo as proteínas de efluxo presentes nas células intestinais. Todos esses efeitos em conjunto contribuem para a melhora na biodisponibilidade oral dos fármacos incorporados. O preparo de sistemas automicroemulsionáveis sólidos está associado a vantagens adicionais, tais como o aumento da estabilidade, facilidade de transporte e armazenamento e maior conveniência de administração. A termoextrusão é uma técnica que tem atraído grande interesse na indústria farmacêutica nos últimos anos por possibilitar a produção contínua, com alta produtividade e baixo custo de formas sólidas, sendo ainda executada sem uso de solventes. Apesar disto, não existem relatos na literatura sobre o emprego dessa técnica na produção de sistemas automicroemulsionáveis sólidos. Objetivos: O presente trabalho teve como objetivo realizar estudo de pré-formulação e, em seguida, desenvolver termoextrusados automicroemulsionáveis contendo carvedilol, visando a melhora na dissolução deste fármaco. Métodos: Inicialmente, a solubilidade e compatibilidade do carvedilol em diferentes adjuvantes lipídicos foram determinadas, respectivamente, pelo método de solubilidade no equilíbrio e pelo emprego de técnicas termoanalíticas, espectroscópicas e de estresse isotérmico. A quantificação do carvedilol nestes estudos foi realizada por cromatografia a líquido de alta eficiência e, para tanto, o método analítico foi desenvolvido e validado. Em seguida, os adjuvantes selecionados foram utilizados na construção de um diagrama de fases ternário, no intuito de determinar a melhor proporção dos mesmos para o preparo de SMEDDS. Por fim, a formulação líquida selecionada foi misturada a um sistema polimérico constituído por polímero entérico (acetosuccinato de hidroxipropilmetilcelulose) e outros adjuvantes, sendo a mistura resultante processada por termoextrusão em extrusor de parafuso duplo. Planejamento fatorial do tipo Box-Behnken foi empregado para avaliar os efeitos de variáveis de formulação (concentração de carvedilol) e de processo (temperatura e tempo de recirculação) sobre a liberação do fármaco (em meio HCl 0,1 M e em tampão fosfato pH 6,8) e sobre a reconstituição da microemulsão a partir do sistema sólido. A morfologia dos termoextrusados foi avaliada por microscopia óptica e por microscopia eletrônica de varredura e o estado físico do fármaco na preparação foi investigado por calorimetria exploratória diferencial e difração de raios-X de pó. Resultados: Os estudos de pré-formulação mostraram que o carvedilol é incompatível com os adjuvantes ácido láurico, ácido oleico, Gelucire® 44/14, Capmul® MCM, óleo de canola, óleo de rícino, óleo de rícino polietoxilado, óleo de milho, óleo de soja, óleo de girassol e óleo de cártamo. Por outro lado, o carvedilol se mostrou estável nas misturas com o óleo de gergelim, Plurol® Isostearique, Transcutol HP®, ácido esteárico, ácido palmítico, Compritol® 888 ATO, Emulium® 22 e com a mistura de triglicerídeos dos ácidos cáprico e caprílico (TAC). O TAC mostrou ainda ser o melhor solvente para o carvedilol (3,93 ± 0,20 mg/mL), dentre os materiais oleosos compatíveis. Dessa forma, a mistura de TAC, Plurol® e Transcutol HP® foi selecionada para o preparo de sistemas automicroemulsionáveis. O diagrama de fases mostrou que a proporção 50/37,5/12,5 (óleo/tensoativo/cotensoativo) resultou nos melhores parâmetros de autoemulsificação (tempo, limpidez e estabilidade), tamanho médio (140,04 ± 7,22 nm) e distribuição de tamanho (0,219 ± 0,011). Esses valores não foram significativamente alterados pela inclusão do carvedilol na mistura (139,06 ± 7,28 nm e 0,221 ± 0,015). O concentrado automicroemulsionável, adicionado aos polímeros, contendo carvedilol foi então termoextrusado e o produto resultante apresentou matriz compacta. A concentração do fármaco, a temperatura de processamento e o tempo de recirculação influenciaram significativamente o perfil de liberação do fármaco nos diferentes meios, bem como a eficiência de reconstituição da microemulsão. A liberação do carvedilol em meio ácido esteve na faixa entre 12 e 25%, sendo significativamente afetada pela temperatura e tempo de recirculação. Em meio ácido, a matriz polimérica foi capaz de evitar a reconstituição da microemulsão. Por sua vez, em meio pH 6,8, a liberação do carvedilol foi maior e variou entre 43 e 85%, sendo afetada pela concentração do fármaco na formulação. Nesse meio, a eficiência de reconstituição foi significativamente afetada pelo tempo de recirculação e pela temperatura, apresentando eficiência de reconstituição na faixa entre 55 e 100%. O tamanho médio (145 a 164 nm) e PdI (0,209 a 0,262) das microemulsões não tiveram seus valores afetados significativamente pelas variáveis estudadas. Conclusão: Termoextrusados automicroemulsionáveis foram preparados a partir do concentrado lipídico composto por adjuvantes selecionados nos estudos de pré-formulação. Os sistemas sólidos conferiram reconstituição sítio-específica da microemulsão, apresentando assim potencial para proporcionar absorção linfática do carvedilol. Os achados experimentais aqui apresentados são o primeiro relato da obtenção de sistemas automicroemulsionáveis sólidos contendo carvedilol pela técnica de termoextrusão.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.bc.ufg.br:tede/8754 |
| Date | 07 April 2017 |
| Creators | Silva, Luís Antônio Dantas |
| Contributors | Marreto, Ricardo Neves, Marreto, Ricardo Neves, Freitas, Luís Alexandre Pedro de, Taveira, Stephânia Fleury, Cunha-Filho, Marcílio Sérgio Soares da, Zampieri, Ana Lúcia Teixeira de Carvalho |
| Publisher | Universidade Federal de Goiás, Programa de Pós-graduação em Inovação Farmacêutica em Rede (FF), UFG, Brasil, Faculdade Farmácia - FF (RG) |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFG, instname:Universidade Federal de Goiás, instacron:UFG |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 1510836041889931197, 600, 600, 600, 600, 6010281161524209375, 6997636413449754996, -961409807440757778 |
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