Estudio de la permeación ex vivo e in vivo de antidepresivos tricíclicos en tejido biológico. Estudio de la actividad anestésica y analgésica

Abstract

La tesis doctoral consta de 3 artículos desarrollados a lo largo de varios años.

El primer trabajo tiene el título de “Transdermal delivery of imipramine and doxepin from newly oil-in-water nanoemulsions for an analgesic and anti-allodynic activity: Development, characterization and in vivo evaluation”.

Los antidepresivos y más concretamente los antidepresivos tricíclicos por su mayor eficacia y actividad analgésica han sido objeto de numerosos estudios.

En este primer artículo, hemos estudiado la actividad analgésica y anestésica de dos antidepresivos tricíclicos (imipramina y doxepina). Con el fin de investigar formulaciones analgésicas de aplicación cutánea, hemos desarrollado una nanoemulsión compuesta por propilenglicol, Transcutol® , agua, Labrasol®, Plurol Oleico®, isostearato de isoestearilo, ácido oleico y D-limoneno.

La concentración final de imipramina o doxepina en el sistema de la nanoemulsión fue del 3% (p/p)

En este trabajo, las nanoemulsiones han sido caracterizadas en función de su pH, viscosidad, tamaño de gota e índice de polidispersidad y además hemos efectuado un estudio morfológico y estructural mediante microscopía electrónica de transmisión.

Además, este trabajo también detalla los estudios de estabilidad realizados en las formulaciones de la nanoemulsión para evaluar la integridad de la formulación, donde se manifiesta que las formulaciones permanecen estables durante un periodo de tres meses.

Mediante la utilización de las células de Franz hemos evaluado la permeación ex vivo a través de piel humana y predecido las concentraciones finales en plasma.

También se ha evaluado in vivo el efecto analgésico y anti-alodínico de las nanoemulsiónes, después de su administración tópica en ratas, mediante la realización del Plantar Test, tras inoculación subplantar de carragenina.

Se ha visto que el mayor efecto se consigue con la nanoemulsión con doxepina, resultando esta formulación con doxepina una prometedora terapia analgésica alternativa con una potencial aplicación clínica sustitutoria de la inyección subcutánea

y de fácil aplicación clínica en determinadas patologias y de cara a minimizar efectos indeseables en ciertas aplicaciones de quimioterapia y radioterapia.

El segundo trabajo científico lleva por título: An improved cryopreservation method for porcine buccal mucosa in ex vivo drug permeation studies using Franz diffusion cells.

Para evaluar la absorción percutánea de moléculas y evitar el sacrificio innecesario de animales, se ha propuesto la utilización de la mucosa bucal porcina para la realización de estudios ex vivo de permeabilidad.

Dada la dificultad de obtener mucosa bucal fresca cuando se necesita, se procede a su congelación y almacenamiento en nitrógeno líquido (-196ºC), no siendo siempre factible este procedimiento.

Una alternativa más barata y más simple consiste en congelar la mucosa bucal de cerdos recién sacrificados en un congelador mecánico, utilizando DMSO y albúmina como agentes crioprotectores. Este estudio comparó los parámetros ex vivo de permeabilidad de clorhidrato de propranolol a través de la mucosa bucal porcina, tanto fresca como congelada, utilizando el sistema de células de difusión de Franz y HPLC como método de detección. Se realizaron estudios histológicos y se evaluaron los efectos de la congelación sobre los parámetros de la permeabilidad del fármaco.

Además, se utilizó como un indicador de la integridad de la mucosa bucal, el parámetro de la pérdida de agua transmucosa (TMWL) tal como se evalua del mismo modo la pérdida de agua transepidérmica (TEWL) parámetro utilizado para medir la integridad de la piel.

Los resultados no mostraron diferencias entre la mucosa fresca y congelada en el flujo, en el coeficiente de permeabilidad y en el tiempo de latencia.

Sin embargo, se observó una diferencia estadísticamente significativa en la medición del TMWL entre mucosa fresca y congelada.

La tesis concluye con un tercer trabajo experimental: “Transbuccal delivery of doxepin: Studies on permeation and histological investigation”.

En anteriores estudios se valoró la acción anestésica y analgésica de la administración tópica oral de doxepina. Este estudio evalúa un modelo de permeación bucal para determinar el alcance del paso de doxepina en mucosa oral porcina después de la aplicación tópica de una solución acuosa saturada de doxepina.

Los estudios de permeación a través de la mucosa bucal se realizaron usando las células. de difusión de Franz.

La cantidad permeada acumulada de doxepina se representó gráficamente como una función del tiempo. Así mismo se calcularon los parámetros cinéticos de permeación tales como el flujo (Js), tiempo de latencia (T1) y el coeficiente de permeabilidad (Kp).

De cara a evaluar el posible potencial efecto terapéutico en el hombre a nivel central o periférico, se procedió a determinar la concentración plasmática teórica en estado de equilibrio estacionario de doxepina y la cantidad de fármaco retenido en la mucosa.

También se procedió a estudiar histológicamente la mucosa bucal de cara a evaluar los posibles daños potenciales en su estructura, motivados por el fenómeno de la permeación, no observándose ningún tipo de daño estructural.

Los resultados obtenidos muestran una pobre permeación de la solución acuosa de doxepina a través de la mucosa bucal

La concentración predictiva de doxepina alcanzaría un valor de 46 ng/ml lejos de la necesaria para tener un efecto sobre el SNC como antidepresivo tricíclico.

Sin embargo, la mediana de la cantidad de doxepina remanente en la membrana mucosa fue de 0,24µg/cm2/µg de tejido que evidencia una función de reservorio de la mucosa bucal.

Este estudio sienta las bases para profundizar en la investigación en esta área con el fin de adoptar potenciales estrategias alternativas para mejorar la absorción bucal de doxepina en la práctica clínica.

PERMEATION STUDY EX VIVO AND IN VIVO OF TRICYCLIC ANTIDEPRESSANT IN BIOLOGICAL TISSUES. STUDY OF ANESTHETIC AND ANALGESIC ACTIVITY

This study is based on three papers published between 2013 and 2014.

The first paper has the title: “Transdermal delivery of imipramine and doxepin from newly oil-in-water nanoemulsions for an analgesic and anti-allodynic activity: Development, characterization and in vivo evaluation”.

We study the local analgesic and anesthetic properties of nanoemulsions with imipramine and doxepin.

The concentration of these tricyclic antidepressants in the nanoemulsion system was 3% (w/w). The composition of optimized nanoemulsion is 45% of aqueous phase, 40% mixture of surfactants and 15% oil phase.

The second study was published in 2014 in the European Journal of Pharmaceutical Sciences and has the title:”An improved cryopreservation method for porcine buccal mucosa in ex vivo drug permeation studies using Franz diffusion cells”.

We study a cryopreservation method for porcine buccal mucosa based in the mixture of phosphate buffer saline (PBS) with 10% DMSO and 4% albumin as cryoprotective agents. The porcine buccal mucosa has been proposed as a substitute for the buccal mucosa barrier on ex vivo permeability studies avoiding unnecessary sacrifice of animals. We used a Franz diffusion cell system and HPLC as detection method.

The freezing effects on drug permeability parameters were evaluated. Equally histological studies were performed. Furthermore, the use of the parameter transmucosal water loss (TMWL) as an indicator of the buccal mucosa integrity was evaluated just as transepidermal water loss (TEWL) is utilized for skin integrity. The results showed no difference between fresh and frozen mucosal flux, permeability coefficient or lag time. However, statistical significant difference in TMWL between fresh and frozen mucosa was observed. The last paper:” Transbuccal delivery of doxepin: Studies on permeation and histological investigation” evaluated a model of buccal permeation to determine the depth of delivery of doxepin into excised porcine buccal mucosa following topical application of a saturated aqueous doxepin solution. Buccal mucosa permeation studies were performed using Franz diffusion cells, Cumulative amounts of doxepin permeated were plotted as a function of time. Finally, a histological evaluation of the buccal mucosa was performed to test potential damage due to the permeation phenomenon.

This study lays the foundation for further research within this area with a view to potentially adopting alternative strategies for enhanced buccal absorption of doxepin in clinical practice.