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Previous issue date: 2017-02-03 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Introduction: Progress in the release of pharmacotherapeutic agents and improved quality of life for patients depends on the development of novel and suitable drug delivery systems because a number of conventional pharmaceutical forms can trigger multiple side effects as well as inconvenient administrations, which ultimately lead to poor treatment adhesions or inefficient treatments. Objectives: To develop new materials for application in modified drug release systems, whose potential uses are for coating solid oral dosage forms and insulin encapsulation for oral administration. Methodology: Coating films: Initially, hyaluronic acid was crosslinked with trisodium trimetaphosphate in aqueous alkaline media. Afterwards, the films were produced by evaporation method by incorporation of the unmodified and crosslinked biopolymer into the ethylcellulose dispersion in different proportions. The obtained films were characterized by morphology by scanning electron microscopy, robustness to water vapor permeability and hydration capacity in physiological simulation fluids. In addition, safety and biocompatibility were evaluated against Caco-2 and HT29-MTX intestinal cells. Lipid-polymeric nanoparticles: They were produced from the association of ethylpalmitate and HPMC-AS, through the modified solvent emulsification-evaporation technique by sonication. Subsequently, the nanoparticles were characterized by size, polydispersity index, zeta potential and encapsulation efficiency, besides morphology by scanning electron microscopy, X-ray diffraction and thermal analysis. It was also evaluated the in vitro release profile, as well as insulin uptake in a triple co-culture model, and safety and biocompatibility against Caco-2 and HT29-MTX intestinal cells. Results: Coating films: The permeability to water vapor was influenced by the increase of hyaluronic acid content in the final formulation. When immersed in gastric simulation fluid, the films presented lower swelling compared to greater hydration in intestinal simulation fluid. Simultaneously, in intestinal simulation fluid, they presented mass loss, revealing the ability to prevent premature drug release at gastric pH, yet vulnerable to release into the intestinal environment. In addition to these results, the physico-chemical characterization suggested thermal stability of the films and physical interaction between the constituents of the formulation. Finally, cytotoxicity tests demonstrated
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that both membranes and individual materials were safe for intestinal cells when incubated for 4 h. Lipid-polymer nanoparticles: The suggested methodology yielded nanoparticles with satisfactory mean size, 297.57nm ± 29.99, PDI of 0.247 ± 0.03 and zeta potential of -19.13 ± 5.88. In addition, high encapsulation efficiency was achieved, around 83.92 ± 4.32% and DSC showed an improvement in the thermal stability of the formulation compared to individual materials. This is demonstrated by endothermic peaks of degradation that decreased in intensity and moved to higher temperatures. DRX results showed alteration of the crystalline state to amorphous, inferring the drug incorporation. The cumulative release demonstrated that only 9.0% of the encapsulated insulin was released after 2 h, reaching approximately 14% after 6h. These results altered the permeability of insulin through in vitro intestinal model. Regarding the biocompatibility with Caco-2 and HT29-MTX cells, lipid-polymeric nanoparticles did not show toxicity up to 4 hours. Conclusions: The results suggest that hyaluronic acid based films may prevent premature drug release under hostile conditions of the stomach but control the release in the more distal portions of the gastrointestinal tract when applied as coating material in solid oral dosage forms. Furthermore, they were safe to intestinal mucosa. Regarding the lipid-polymeric nanoparticles, evidences show that they can protect insulin from the hostile conditions found in the TGI, also guaranteeing the safety of the intestinal mucosa depending on its concentration. However, a better release profile and consequently better insulin uptake can be achieved by optimizing the proposed formulation. / Introdução: O progresso na liberação de ativos farmacoterapêuticos e uma melhor qualidade de vida aos pacientes depende do desenvolvimento de novos e adequados sistemas carreadores de fármacos, visto que diversas formas farmacêuticas convencionais podem desencadear múltiplos efeitos colaterais bem como administrações inconvenientes, que acabam por conduzir a fracas adesões de tratamento ou tratamentos ineficientes. Objetivos: Desenvolver novos materiais candidatos à aplicação em sistemas para liberação modificada de fármacos, cujos empregos potenciais estão voltados ao revestimento de formas farmacêuticas sólidas orais e encapsulação de insulina para administração oral. Metodologia: Filmes de revestimento: Inicialmente o ácido hialurônico foi reticulado com trimetafosfato trissódico em meio aquoso alcalino, posteriormente, os filmes foram produzidos através do método de evaporação, por incorporação do biopolímero reticulado e não modificado à dispersão de etilcelulose, em diferentes proporções. As películas obtidas foram caracterizadas em relação à morfologia por microscopia eletrônica de varredura, robustez à permeabilidade ao vapor d’água e capacidade de hidratação em fluidos de simulação fisiológicos. Além disso, a segurança e biocompatibilidade foram avaliadas contra células intestinais Caco-2 e HT29-MTX. Nanopartículas lipídico-poliméricas: Foram produzidas a partir da associação de etilpalmitato e HPMC-AS, por meio da técnica emulsificação-evaporação do solvente modificado, através de sonicação. Posteriormente, as nanopartículas foram caracterizadas em relação ao tamanho, índice de polidispersão, potencial zeta e eficiência de encapsulação, além de morfologia por microscopia eletrônica de varredura, difratometria de raios-X e análise térmica. Também avaliou-se o perfil de liberação in vitro, bem como a captação da insulina em modelo de co-cultura tripla e, segurança e biocompatibilidade contra células intestinais Caco-2 e HT29-MTX. Resultados: Filmes de revestimento: A permeabilidade ao vapor d’água foi influenciada pelo aumento do conteúdo de ácido hialurônico na formulação final. Quando imersos em fluido de simulação gástrico, os filmes apresentaram menor intumescimento comparado com uma maior hidratação em fluido de simulação intestinal. Simultaneamente, em fluido de simulação intestinal, apresentaram perda
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de massa, revelando a habilidade de prevenir a liberação prematura do fármaco em pH gástrico, todavia vulnerável a liberação em meio intestinal. Aliado a estes resultados, a caracterização físico-química sugeriu estabilidade térmica das películas e interação física entre os constituintes da formulação. Por fim, os testes de citotoxicidade demonstraram que tanto as membranas quanto os componentes individuais das formulações, quando incubadas durante 4 h, foram seguras para as células intestinais. Nanopartículas lipídico-poliméricas: A metodologia sugerida produziu nanopartículas com tamanho médio satisfatório, 297,57nm ± 29,99, PDI de 0,247 ± 0,03 e potencial zeta de -19,13 ± 5,88. Além disso, alcançou-se alta eficiência de encapsulação, em torno de 83,92 ± 4,32% e o DSC mostrou um aumento da estabilidade térmica das formulações em relação aos materiais puros, demonstrado pelos picos endotérmicos de desidratação, que diminuíram de intensidade e deslocaram-se para temperaturas superiores. Os resultados do DRX demonstraram alteração do estado cristalino para amorfo, inferindo a incorporação do fármaco. A liberação cumulativa evidenciou que apenas 9% da insulina encapsulada foi liberada após 2 h, alcançando aproximadamente 14% após 6 h, alterando, desta maneira, os resultados de permeabilidade da insulina através de modelo intestinal in vitro. Em relação à biocompatibilidade com células Caco-2 e HT29-MTX, as nanopartículas lipídico-poliméricas demonstraram ausência de citotoxicidade após 4 h. Conclusões: Os resultados sugerem que os filmes baseados em ácido hialurónico, quando aplicados como material de revestimento de formas farmacêuticas sólidas orais, poderão prevenir a liberação prematura de fármacos nas condições hostis do estômago, mas controlar a liberação nas porções mais distais do trato gastrointestinal, garantindo a segurança da mucosa intestinal. Já em relação às nanopartículas lipídico-poliméricas, evidências demonstraram que as mesmas poderão proteger a insulina das condições hostis encontradas no TGI, garantindo ainda a segurança da mucosa intestinal, todavia um melhor perfil de liberação, e consequentemente, uma melhor captação insulina podem ser alcançados por otimização da formulação proposta.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:tede.unioeste.br:tede/2963 |
| Date | 03 February 2017 |
| Creators | Sgorla, Débora |
| Contributors | Cavalcanti, Osvaldo Albuquerque, Bruno Filipe Carmelino Cardoso, Sarmento, Bunhak, Élcio Jose, Khalil, Najeh Maissar, Fariña, Luciana Oliveira de, Cavalcanti, Osvaldo Albuquerque |
| Publisher | Universidade Estadual do Oeste do Paraná, Cascavel, 6588633818200016417, 500, Programa de Pós-Graduação em Ciências Farmacêuticas, UNIOESTE, Brasil, Centro de Ciências Médicas e Farmacêuticas |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UNIOESTE, instname:Universidade Estadual do Oeste do Paraná, instacron:UNIOESTE |
| Rights | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 7878055067573953101, 600, 600, 600, 600, -8940439713387849267, 6997636413449754996, 2075167498588264571 |
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