Desarrollo de sistemas portadores de fármacos basados en nanopartículas sólidas lipídicas y de nuevos métodos analíticos para la determinación de principios activos cargados en los sistemas portadores

Abstract

Los portadores lipídicos nanoestructurados (NLCs) son sistemas organizados actualmente estudiados para el transporte de fármacos. Estos sistemas están constituidos por matrices lipídicas a escala nanométrica, sólidas a temperaturas fisiológicas y estabilizadas por la presencia de tensoactivos. Así, sus componentes generales incluyen lípidos y agentes tensoactivos. El objetivo de la presente Tesis es investigar la obtención de sistemas de transporte de fármacos basados en NLCs a partir de reactivos seguros. Además, se pretende estudiar su potencial como sistema de transporte del fármaco piroxicam (PX), presentando así el sistema portador como una alternativa para la administración de principios activos que involucren efectos adversos relacionados con su incorporación directa. A su vez, el trabajo apunta al desarrollo de métodos analíticos para el estudio de los principios activos que son vehiculizados en este tipo de sistemas portadores. Para la obtención de los NLCs se propuso un método simple, de baja energía y sin un uso considerable de solventes orgánicos. El sistema obtenido se caracterizó para corroborar la presencia de un sistema coloidal estable. Para esto se utilizaron técnicas experimentales, como dispersión dinámica de luz (DLS), microelectroforesis de láser Doppler y microscopía electrónica de transmisión (TEM). Los parámetros resultantes fueron satisfactorios, obteniéndose nanopartículas monodispersas, de morfología esférica, estables y con tamaños de partícula menores de 200 nm. Se incorporó el PX y se volvió a caracterizar el sistema. Se observó que la incorporación del principio activo no modificó sustancialmente las características del sistema portador. Se llevaron a cabo estudios por espectroscopia de absorción UV-visible y de fluorescencia tanto del fármaco como del sistema portador, lográndose corroborar la incorporación de PX en los NLCs y establecer que, desde el primer día de preparadas las nanopartículas, existe un reparto del PX entre la fase acuosa externa y el interior de los portadores. Lo cual se vio posteriormente reflejado en la eficiencia de encapsulamiento del sistema. Se desarrollaron dos nuevos métodos analíticos: uno de ellos, basado en electroforesis capilar, que permitió determinar el porcentaje de encapsulamiento de fármaco en sistemas portadores y el otro, basado en voltametría de onda cuadrada (VOC), el cual posibilitó la obtención de los perfiles de liberación del fármaco. Se llevó a cabo el estudio de liberación in vitro del PX desde el sistema portador mediante VOC obteniéndose el correspondiente perfil de liberación. A su vez, los resultados obtenidos por VOC permitieron conocer la eficiencia de encapsulamiento del sistema. Los portadores exhibieron una fase inicial de liberación lenta de fármaco seguida por una liberación sostenida, dando como resultado un perfil aproximadamente sigmoideo. El sistema mostró una liberación del 60% del principio activo incorporado y una eficiencia de encapsulamiento del 75%. El tipo de patrón de liberación lenta y prolongada, es deseable para la mayoría de las aplicaciones de sistemas de administración de fármacos. La acción a largo plazo observada permite que la formulación sea adecuada para aplicaciones del tipo tópicas. El perfil de liberación permitió establecer también que el sistema obtenido presenta una estructura tipo II, la cual conduce a una difusión lenta del fármaco desde la matriz. La última etapa del presente trabajo de Tesis consistió en proponer una formulación farmacéutica apta para la administración del fármaco. En función de las propiedades del PX se desarrolló un gel tópico apuntando a su aplicación transdérmica. La tesis concluyó con el estudio de la eficiencia del gel como sistema de soporte de los NLCs.

The nanostructured lipid carriers (NLCs) are organized systems currently studied for drugs transportation. These systems consist of nanoscale lipid matrices, solid at physiological temperatures and stabilized by the presence of surfactants. Thus, they are basically composed by lipids and surfactants. The objective of this Thesis was focused on obtaining drug delivery systems based on NLCs from safe reagents. Particularly, the designed delivery systems were intended for carrying active substances that present adverse effects related to its direct incorporation, such as the drug piroxicam (PX). This research also aimed at developing analytical methods able to determine the active principles in this type of carrier systems. In order to obtain the NLCs, a simple, low-energy method with minimal use of organic solvents was proposed. The system obtained was characterized to corroborate the presence of a stable colloidal system. For this purpose, experimental techniques, such as dynamic light scattering (DLS), Doppler laser microelectrophoresis and transmission electron microscopy (TEM) were used. The parameters were satisfactory and consistent with monodisperse spherical nanoparticles, in a stable suspension, with particle size lower than 200 nm. The PX was successfully incorporated in the NLCs and the system was characterized again. In this regard, the incorporation of the active principle did not substantially modify the characteristics of the system. Also, an exhaustive spectroscopic study using UV-visible and fluorescence was carried out for both PX and the PX-loaded NLC system in order to understand how the PX was incorporated in the delivery system. The incorporation of PX in the NLCs was confirmed and was also possible to establish that there is a distribution of the PX between the external aqueous phase and interior of the NLCs from the first day. This fact was related with the system entrapment efficiency. Two new analytical methods were developed: one of them, based on capillary electrophoresis, made it possible to determine the percentage of drug encapsulation in carrier systems and the other, based on square wave voltammetry (VOC), which allowed the drug release profiles to be obtained. In vitro release profile of PX was studied by VOC. The new method based on VOC measurements made it possible to know the entrapment efficiency of the system. The NLCs exhibited an initial phase of slow drug release followed by a sustained release, resulting in an approximately sigmoidal profile. The system showed a 60% release of the incorporated active principle and an entrapment efficiency of 75%. This type of slow and prolonged release pattern is desirable for most applications of drug delivery systems. The observed long-term action allows the formulation to be suitable for topical applications. The shape of the release profile was in accordance with a type II structure of the system, which led to a drug slow diffusion from the matrix. The last stage of the current Thesis was to propose a suitable pharmaceutical formulation for PX-NLCs administration. To do this, a topical gel for dermal application was developed. The Thesis concluded with the study of the gel efficiency as a support system for the NLCs.