Préparations de docosanol nanoformulées pour usage topique

La réduction de la taille des particules jusqu’à l’obtention de nanocristaux est l’une des approches utilisées afin d’améliorer la pénétration cutanée des médicaments à usage topique. Nous proposons que la fabrication d’une formulation semi solide (hydrogel) à base de nanosuspension de docosanol, aboutira à une diffusion du principe actif supérieure à celle du produit commercial Abreva®, à travers des membranes synthétiques de polycarbonates. Le broyage humide est la technique proposée pour la production des nanoparticules de docosanol. Nous proposons aussi la préparation d’une formulation semi-solide (hydrogel) à usage topique à partir de la  nanosuspension de docosanol. La nanosuspension de docosanol est obtenue par dispersion du docosanol en solution aqueuse en présence du polymère stabilisant hydroxypropylcellulose (HPC) et du surfactant laurylsulfate de sodium (SDS) suivi d’un broyage humide à faible ou à haute énergie. L’hydrogel de docosanol nanoformulé est préparé à l’aide de la nanosuspension de docosanol qui subit une gélification par le carbopol Ultrez 21 sous agitation mécanique suivie d’une neutralisation au triéthanolamine TEA.  La taille des particules de la nanosuspension et de l’hydrogel a été déterminée par diffusion dynamique de la lumière (DLS). Une méthode analytique de chromatographie liquide à haute performance (HPLC) munie d’un détecteur évaporatif (ELSD) a été développée et validée pour évaluer la teneur de docosanol dans les préparations liquides, dans les différentes nanosuspensions et dans les hydrogels de docosanol. L’état de cristallinité des nanocristaux dans la nanosuspension et dans l’hydrogel a été étudié par calorimétrie différentielle à balayage. La morphologie de la nanosuspension et de l’hydrogel de docosanol a été examinée par microscopie électronique à balayage (MEB). Les propriétés rhéologiques et de stabilité physique à différentes températures ont été aussi étudiées pour la formulation semi-solide (hydrogel). De même, la libération in vitro du docosanol contenu dans l’hydrogel et dans le produit commercial Abreva® a été étudiée à travers deux membranes de polycarbonates de taille de pores 400 et 800 nm.  Dans le cas de nanosuspensions, des cristaux de docosanol de taille nanométrique ont été produits avec succès par broyage humide. Les nanoparticules de tailles variant de 197 nm à 312 nm ont été produites pour des pourcentages différents en docosanol, en polymère HPC et en surfactant SDS. Après lyophilisation, une augmentation de la taille dépendant de la composition de la formulation a été observée tout en restant dans la gamme nanométrique pour la totalité presque des formulations étudiées. Dans le cas des hydrogels examinés, la taille moyenne des particules de docosanol est maintenue dans la gamme nanométrique avant et après lyophilisation. L’analyse thermique des mélanges physiques, des nanosuspensions et des hydrogels de docosanol a révélé la conservation de l’état de cristallinité des nanocristaux de docosanol après broyage et aussi après gélification. L’examen par microscopie électronique à balayage (MEB) a montré que la nanosuspension et l’hydrogel ont tous deux une morphologie régulière et les nanoparticules ont une forme sphérique. De plus les nanoparticules de la nanosuspension ont presque la même taille inférieure à 300 nm en accord avec le résultat obtenu par diffusion dynamique de la lumière (DLS). Les nanoparticules de l’hydrogel ont une légère augmentation de taille par rapport à celle de la nanosuspension, ce qui est en accord avec les mesures de DLS. D’après les mesures rhéologiques, l’hydrogel de docosanol a un comportement pseudoplastique et un faible degré de thixotropie. L’étude de stabilité physique a montré que les formulations d’hydrogel sont stables à basse température (5°C) et à température ambiante (21°C) pendant une période d’incubation de 13 semaines et instable au-delà de 30°C après deux semaines. La méthode HPLC-ELSD a révélé des teneurs en docosanol comprises entre  90% et 110% dans le cas des nanosuspensions et aux alentours de 100% dans le cas de l’hydrogel. L’essai de diffusion in vitro a montré qu’il y a diffusion de docosanol de l’hydrogel à travers les membranes de polycarbonates, qui est plus marquée pour celle de pore 800 nm, tandis que celui du produit commercial Abreva® ne diffuse pas.   Le broyage humide est une technique bien adaptée pour la préparation des nanosuspensions docosanol. Ces nanosuspensions  peuvent être utilisée comme base pour  la préparation de l’hydrogel de docosanol nanoformulé. Reducing the particle size to nanocrystals is one of the approaches used to improve the percutaneous penetration of topical dosage form. We propose that the preparation of a semi solid formulation of docosanol, can lead to higher diffusion of docosanol than in commercial product Abreva® through polycarbonate membranes. Wet ball milling is the proposed technique for docosanol nanoparticles preparation. We propose also the preparation of topical semi-solid formulation from docosanol nanosuspension. Docosanol nanosuspension is obtained from docosanol dispersion in aqueous solution in presence of the stabilizer polymer hydroxypropylcellulose (HPC) and the surfactant sodium laurylsulfate (SDS) followed by wet ball milling at low or high energy. Nanoformulated hydrogel of docosanol is prepared from docosanol nanosuspension which is gellified by carbopol Ultrez 21 under vigorous stirring followed by neutralization with triethanolamine TEA.  Nanosuspension and hydrogel particle size was characterized by dynamic light scattering. An analytical method of high performance liquid chromatography (HPLC) with an evaporative detector (ELSD) has been developed and validated for docosanol content quantification in liquid preparation, in different nanosuspensions and in docosanol hydrogels. The crystalline state of nanosuspension and hydrogel nanocrystals was studied by scanning differential calorimetry (DSC). The morphology of nanosuspension and hydrogel was evaluated by Scanning electronic microscopy SEM. Rheological properties and physical stability at different temperatures were studied for semi-solid formulation. In vitro docosanol release from hydrogel and from the commercial product Abreva® was studied through two polycarbonate membranes of pore size 400 and 800 nm.  In nanosuspensions, nanosized crystals of docosanol have been successfully produced by wet ball milling. Nanoparticles of size ranged from 197 nm to 312 nm could be obtained by percentage variation of docosanol, of polymer HPC and surfactant SDS. After freeze drying, an increase in size relative to formulation composition was observed but the size particle is in nanometric range for almost all studied formulations. In case of prepared hydrogels, mean particle size of docosanol is maintained in nanometric range before and after freeze drying. Thermal analysis of physical mixtures, docosanol nanosuspensions and hydrogels showed that crystalline structure of docosanol nanocrystals was conserved after milling and after hydrogel preparation. The SEM exam showed that the nanosuspension and hydrogel has similar regular crystal morphology and nanoparticles shape is spherical. Nanosuspension particles have almost the same particle size, less than 300 nm in agreement with DLS result. Hydrogel size particle showed a slight increase comparing to nanosuspension’s one which is in agreement with DLS result. Up to rheological measurement, docosanol hydrogel has a pseudoplastic behavior and small thixotropic degree. Physical stability study showed that the hydrogel is stable at 5 °C and 21°C during 13 weeks and instable above 30°C after two weeks. HPLC-ELSD determined that docosanol content is in the acceptance limit range [90% to 110%] for docosanol nanosuspension and close to 100% in docosanol hydrogel. In vitro diffusion test revealed that docosanol nanoparticles were diffused from hydrogel through polycarbonates membranes that was greater for the 800 nm pore membrane, while the commercial product Abreva® does not diffuse through any of the membranes (400 nm and 800 nm).  Wet ball milling is a great technique for docosanol nanosuspension preparation. Nanosuspensions can be used as base for the preparation of semi-solid nanoformulation of docosanol.   

Keyphrases: Broyage humide, Nanosuspensions à base de docosanol, Hydrogel nanoformulé à base de docosanol, HPLC-ELSD, HPLC-ELSD, HPLC-ELSD, Wet ball milling, Docosanol nanosuspension, Hydrogel of docosanol, HPLC-ELSD