Ανάπτυξη και χαρακτηρισμός μικροσωματιδίων ροπινιρόλης με βλεννοπροσκολλητικές ιδιότητες για ρινική χορήγηση: in vitro και ex vivo εκτίμηση:
Creators: name: Καραβασίλη, Χριστίνα Ιωάννη
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2013
Subjects: Ρινική χορήγηση
Βλεννοπροσκολητική ικανότητα
Τριμεθυλοχιτοζάνη
Nasal delivery
Mucoadhesion
Trimethylchitosan

description: Τα τελευταία χρόνια, η ρινική οδός χορήγησης έχει καταστεί ως αξιόπιστη και πολλά υποσχόμενη εναλλακτική οδός, έναντι της από του στόματος χορήγησης. Μεταξύ των πλεονεκτημάτων που πλαισιώνουν αυτή την οδό χορήγησης ανήκει η υψηλή βιοδιαθεσιμότητα, εξαιτίας της αποφυγής του μεταβολισμού της πρώτης διόδου και της αποικοδόμησης στο γαστρεντερικό σωλήνα. Επιπλέον, η άμεση σύνδεση της ρινικής κοιλότητας με το Κεντρικό Νευρικό Σύστημα δίνει τη δυνατότητα στοχευμένης δράσης, για την αντιμετώπιση διαταραχών αυτού. Η υδροχλωρική ροπινιρόλη αποτελεί έναν μη εργολινικό ντοπαμινεργικό αγωνιστή, εκδηλώνοντας την αντιπαρκινσονική της δράση μέσω εκλεκτικής ενεργοποίησης των D2-ντοπαμινεργικών υποδοχέων. Με την από του στόματος βιοδιαθεσιμότητα της ροπινιρόλης να προσεγγίζει περίπου το 50%, η ρινική κοιλότητα συνιστά μια ελκυστική οδό για την ανάπτυξη συστημάτων μεταφοράς δραστικών ουσιών απευθείας στο Κεντρικό Νευρικό Σύστημα. Στην παρούσα εργασία αναπτύχθηκαν μικροσωματίδια με βλεννοπροσκολλητικές ιδιότητες, χρησιμοποιώντας δύο είδη τριμεθυλοχιτοζάνης, με διαφορετικό βαθμό τεταρτογοποίησης (16% και 27.5%) και διαφορετικό μοριακό βάρος (χαμηλού και υψηλού μοριακού βάρους), διπαλμιτοϋλ-φωσφατιδυλ-χολίνη, πολύ(λακτικό-γλυκολικό οξύ) και ροπινιρόλη με την τεχνική της ξήρανσης δια ψεκασμού. Τα μικροσωματίδια χαρακτηρίστηκαν με τις τεχνικές της φασματοσκοπίας υπερύθρου, περίθλασης ακτίνων Χ, διαφορικής θερμιδομετρίας σάρωσης. Η ταυτοποίηση της φωσφολιπιδικής δομής, της α- και β-λακτόζης και του πολύ(λακτικού-γλυκολικού) οξέος έγινε με τις τεχνικές της περίθλασης ακτίνων Χ και της διαφορικής θερμιδομετρίας σάρωσης. Χαρακτηριστικές ομάδες της τριμεθυλοχιτοζάνης, του πολυ(λακτικού-γλυκολικού) οξέος και της διπαλμιτοϋλ-φωσφατιδυλ-χολίνης ταυτοποιήθηκαν με τη βοήθεια φασματοσκοπίας υπερύθρου. Το μέγεθος των μικροσωματιδίων προσδιορίστηκε με ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης και περαιτέρω αξιολόγηση των ληφθέντων φωτογραφιών με λογισμικό ανάλυσης εικόνας. Η μέση διάμετρος των σωματιδίων εμπίπτει στο εύρος των 1.24 μm έως 3.50 μm. Στην πλειονότητά τους τα σωματίδια εμφανίζονται σφαιρικά με κατά τόπους συρρικνώσεις. Το αρνητικό επιφανειακό φορτίο των σωματιδίων παρουσίασε βαθμιαία μείωση προς το ισοηλεκτρικό σημείο με αύξηση της συγκέντρωσης της τριμεθυλοχιτοζάνης. Τα μικροσωματίδια ροπινιρόλης παρουσίασαν υψηλές τιμές ικανότητας εγκλωβισμού της δραστικής ουσίας (&gt;87%), ενώ η απόδοση της μεθόδου σύνθεσής τους ήταν σχετικά χαμηλή (εώς 38%). Η αποδέσμευση της ροπινιρόλης από τα μικροσωματίδια σε προσομοιωμένο ρινικό διάλυμα ηλεκτρολυτών ακολουθεί κινητική πρώτης τάξης, ενώ η διάχυση αποτελεί τον κύριο μηχανισμό μεταφοράς της δραστικής ουσίας, όπως επιβεβαιώνεται από τη μαθηματική εξίσωση των Korsmeyer-Peppas. Από τις ex vivo μελέτες διαπερατότητας της ροπινιρόλης διαμέσου ρινικού επιθηλιακού ιστού προβάτου, διαπιστώθηκε υψηλότερη ικανότητα διαπέρασης του ιστού από την εγκλωβισμένη στα μικροσωματίδια δραστική, σε σχέση με το διάλυμα της δραστικής. Χαρακτηριστικά, οι συστάσεις περιεκτικότητας 0.3% β/β χαμηλού μοριακού βάρους τριμεθυλοχιτοζάνης και 0.5% β/β υψηλού μοριακού βάρους χιτοζάνης αύξησαν κατά 2.87 και 3.20 φορές την διαπέραση της ροπινιρόλης από το ρινικό επιθήλιο, συγκριτικά με το αντίστοιχο διάλυμα της δραστικής ουσίας. Προκειμένου να αξιολογηθεί η βλεννοπροσκολλητική ικανότητα των μικροσωματιδίων σε μοριακό επίπεδο, χρησιμοποιήθηκε η τεχνική της ατομικής μικροσκοπίας δύναμης. Τα αποτελέσματα κατέδειξαν την ύπαρξη μιας ελάχιστης συγκέντρωσης της τριμεθυλοχιτοζάνης (&gt;0.3% β/β) πάνω από την οποία επιτυγχάνεται αυξημένη αλληλεπίδραση με το υπόστρωμα βλέννης. Τα αποτελέσματα αυτά σε συνδυασμό με την απουσία τοξικότητας της τριμεθυλοχιτοζάνης, καθιστούν τα μικροσωματίδια αυτά αξιόλογα για περαιτέρω μελέτη ως σύστημα ρινικής χορήγησης της ροπινιρόλης.
description: In recent years the nasal route has gained considerable attention as a valid alternative to the oral one offering many advantages. In particular, it improves the drug bioavailability due to the avoidance of first pass metabolism and the degradation in the gastrointestinal tract. Moreover the nose to brain pathway opens the door for targeting drugs to the central nervous system. Ropinirole hydrochloride is a non-ergoline dopamine receptor agonist and it is thought to elicit its anti-parkinsonian activity through enhancing the striatal neuronal firing rates via selective activation of D2-dopamine receptors. With an oral bioavailability ca. 50% it undergoes an extensive hepatic first pass metabolism; intranasal delivery of ropinirole hydrochloride might be a promising alternative. Towards the development of microparticulate carriers with mucoadhesive properties, two types of trimethyl-chitosan (TMC) with different degrees of quaternization (16% and 27.5%) and molecular weight [low(LMW) and high (HMW)] were co-formulated into microparticles comprised of ropinirole hydrochloride and different ratios of dipalmatoylphosphatidylcholine (DPPC) and poly(lactic-co-glycolic) acid (PLGA) by spray-drying. Microparticles were characterized by infrared spectroscopy (ATR), x-ray diffraction (XRD), differential scanning calorimetry (DSC). XRD and DSC confirmed the phospholipid bilayer structure, the α- and β- lactose polymorphs and PLGA (DSC only). FT-IR studies revealed characteristic peaks attributed to TMC, DPPC and PLGA. The size of microparticles was determined by scanning electron microscopy (SEM) and image analysis. The mean diameter of the microparticles was found to range between 1.24 μm up 3.50 μm. The majority of the microparticles were spherical with crumbled surface. Consistent with the presence of adsorbed TMC onto the surface of the microparticles, the ζ-potential shifted from negative charge values towards the isoelectric point. Microparticles loaded with ropinirole hydrochloride exhibited high encapsulation efficiency (&gt;87%) while production yield was relatively low (up to 38%). The in vitro release profiles of the microspheres in simulated nasal electrolyte solution (SNES) were best fitted to first order kinetics and diffusion proved to be the dominant mechanism of drug release that was confirmed by use of the Korsmeyer-Peppas model. Ex-vivo permeation studies across sheep nasal mucosa revealed that cumulative permeation of the drug from the microparticles was higher than that from solution. Enhancement ratios of 2.87 and 3.20 were obtained for 0.3 % w/w LMW and 0.5% w/w HMW respectively. Atomic Force Microscopy (AFM) was utilized to investigate the mucoadhesive properties of microparticles at the submolecular level. The data obtained from these studies indicate that there is a threshold of TMC concentration (&gt;0.3% w/w) in the microparticles to allow adhesion with mucus. These results, in combination with the well-documented nontoxic character of TMC, indicate that these formulations hold promise for the nasal delivery of ropinirole hydrochloride.