Caracterització espectroscòpica i cromatogràfica de sistemes d'alliberament controlat preparats mitjançant tecnologies supercrítiques

Abstract

Actualment està creixent molt l'ús de sistemes d'alliberament controlat de fàrmacs en la indústria farmacèutica ja que aquests permeten alentir la seva velocitat d'alliberament, i a la vegada permeten reduir el nombre de dosis sense arribar a nivells tòxics plasmàtics.<br/><br/>Aquestes propietats són de gran interès i no s'obtenen amb els medicaments tradicionals que podem trobar comercialment. Aquests sistemes estan formats generalment per un principi actiu i una matriu polimèrica responsable de la modulació de la velocitat d'alliberament del fàrmac.<br/><br/>Aquesta tesi doctoral està dividida en dues parts: en primer lloc, la preparació de diferents sistemes d'alliberament controlat utilitzant tecnologies supercrítiques que impliquen l'ús de CO2. Aquests processos supercrítics es consideren tecnologies netes, ja que es proposen com a alternativa de les tècniques convencionals que utilitzen solvents orgànics. Així doncs, s'han elaborat diversos sistemes d'alliberament dels següents fàrmacs model: el triflusal, la 5-azacitidina, el naproxèn i el ketoprofèn. Els polímers escollits com a transportadors de fàrmacs són biodegradables o biològicament compatibles i està aprovat el seu ús en humans i en aplicacions in vivo.<br/><br/>En segon lloc, s'han determinar les característiques fisicoquímiques d'aquests sistemes mitjançant tècniques analítiques adequades. Aquestes característiques inclouen la determinació morfològica de les mostres a nivell macroscòpic i la determinació de les temperatures característiques dels sistemes polimèrics per comprovar la possible dispersió dels fàrmacs a nivell molecular. Les tècniques utilitzades han estat la microscòpia confocal de rastreig (SEM), la microscòpia confocal de fluorescència i la calorimetria diferencial d'escombratge (DSC). També s'han desenvolupat mètodes en flux continu amb detecció UV i de cromatografia de líquids amb detecció UV i de florescència per al seguiment de les diferents cinètiques d'alliberament i la determinació de les quantitats de fàrmac en cada mostra preparada.<br/><br/>S'ha fet especial èmfasi en l'estudi del fàrmac antineoplàstic 5-azacitidina ja que és molt inestable en solucions aquoses. S'han estudiat les característiques àcid-base del fàrmac i la seva estabilitat en funció del pH i la temperatura per tenir-ne un coneixement previ abans de recobrir-lo amb la matriu polimèrica de PLA. Els diferents estudis cinètics, termodinàmics i àcid base s'han resolt mitjançant la utilització de mètodes de resolución multivariant de corbes per mínims quadrats alternats (MCR-ALS). La estabilitat in vitro de la 5-azacitidina ha millorat considerablement gràcies a la protecció que li proporciona el polímer.<br/><br/>S'han estudiat els sistemes preparats en els diferents medis en que es pretén que siguin alliberats. Així, els de via oral s'han estudiat a valors de pH del tracte gastrointestinal, és a dir, de l'estómac i l'intestí. Aquells tòpics o transdèrmics s'han estudiat a valors de pH pròxims als de la pell mitjançant l'ús de cel·les de difusió de Franz. Com ja s'ha comentat en el paràgraf anterior, s'ha focalitzat l'interès en la millora de l'estabilitat d'aquests sistemes en les noves formulacions amb matrius protectores.<br/><br/>Els sistemes d'alliberament de fàrmacs han estat preparats satisfactoriamente mitjançant diferents tècniques supercrítiques. En els diversos sistemes estudiats s'han observat comportaments diferenciats en l'alliberament, però sempre corresponents al tipus d'aplicació a la qual van destinats. Les quantitats de fàrmacs impregnats o recoberts han estat elevades. A més a més, s'ha observat també la dispersió a nivell molecular dels fàrmacs en totes les matrius polimèriques implicades.

<i>Nowadays the use of drug delivery systems in the pharmaceutical industry is growing since these provide control over the rate of drug release. This and other properties of great interest are not obtained when drugs are administered in conventional dosage forms. These systems are made of an active ingredient and a polymeric matrix responsible for the modulation of the rate of drug delivery.<br/><br/>This thesis is divided into two parts: firstly, the preparation of some controlled release systems using supercritical CO2 technologies. These supercritical processes are considered clean technologies to be used as an alternative of conventional techniques using organic solvents. Thus, several drugs were selected as model compounds: triflusal, 5-azacytidine, naproxen and ketoprofen. The polymers chosen as drug carriers were biodegradable or biologically compatible.<br/><br/>Secondly, the physicochemical properties of these systems were determined through suitable analytical techniques. These properties included the investigation of macroscopic morphology and the determination of characteristic temperatures of the polymeric systems. The used techniques were: scanning electron microscopy (SEM), confocal fluorescence microscopy and differential scanning calorimetry (DSC). Continuous flow methods with UV detection and HPLC-DAD and HPLC-FLD methods were also developed for the monitoring of release kinetics and the determination of drug amounts in each prepared sample.<br/><br/>Special emphasis was laid on the study of 5-azacytidine since its high instability in aqueous solutions. Its acid-base properties and its stability depending on pH and temperature were studied to have a previous knowledge before coating it with L-PLA polymeric matrix. Several kinetic, thermodynamic and acid-base studies were solved through the use of Multivariate Curve Resolution-Alternated Least Squares (MCR-ALS). Moreover, in vitro 5-azacytidine stability was improved considerably thanks to polymer protection.<br/><br/>The systems prepared were followed in different environments simulating physiological body conditions. Aims were focused on the stability improvement of these new formulations with protective polymeric matrices. Drug delivery systems were prepared successfully through several supercritical techniques. Different behaviours of the systems studied were observed. High amounts of impregnated or coated drugs were obtained. Besides, the dispersion at molecular level of the drugs was also observed in all the polymeric systems studied. </i>