Desenvolvimento de formulações nanotecnológicas mucoadesivas para administração sublingual de carvedilol

Abstract

Introdução e objetivos: As nanocápsulas, uma vez que são produzidas com polímeros, representam sistemas mucoadesivos promissores. O uso desse tipo de sistema é importante no delineamento de medicamentos que vislumbrem a membrana sublingual como via de administração, devido ao constante fluxo de saliva. Em vista disso, esse trabalho tem como objetivos: estudar o efeito da nanoestruturação em nanocápsulas de polímeros de diferentes características iônicas, quanto as suas propriedades mucoadesivas, quando veiculadas em suspensão, hidrogel ou pós, e frente a distintas superfícies mucoadesivas (discos de mucina, mucosa vaginal ou mucosa bucal); desenvolver nanocápsulas contendo carvedilol, avaliando as suas propriedades mucoadesivas e perfil de permeação do fármaco em diferentes modelos de membrana sublingual; e produzir, a partir das nanocápsulas secas, comprimidos sublinguais contendo carvedilol nanoencapsulado. Metodologia: Nanocápsulas formadas por Eudragit® RS100, Eudragit® S100 ou poly(ε-caprolactona) [PCL] foram produzidas pelo método de deposição interfacial do polímero. Suas propriedades mucoadesivas foram avaliadas empregando analisador de textura. As nanocápsulas contendo carvedilol foram produzidas pelo mesmo método citado acima, utilizando Eudragit® RS100 e a PCL. A mucoadesão dessas nanocápsulas foi avaliada quanto a sua interação com moléculas de mucina, além do efeito da sua interação com a mucosa sublingual de porco na permanência do fármaco sobre a mucosa e na sua permeação, em presença de um fluxo salivar mimetizado. O transporte de carvedilol através de uma monocamada celular de células de epitélio oral (SCC4) também foi estudado. As suspensões de nanocápsulas foram, então, secas por aspersão e as propriedades das nanocápsulas redispersas foram reavaliadas. Na última etapa, foram produzidos comprimidos sublinguais pelo método de compressão direta, a partir dos pós desenvolvidos. Resultados: A mucoadesividade dos polímeros Eudragit® RS100, Eudragit® S100 e PCL foi potencializada pela sua estruturação em nanocápsulas. Dentre as formulações analisadas, as nanocápsulas catiônicas, formadas por Eudragit® RS100, veiculadas em gel, foram as que apresentaram melhores propriedades adesivas. Além disso, o processo de secagem não interferiu na adesividade das nanocápsulas originais. Em relação a superfície utilizada, a mucina se mostrou uma superfície mais adesiva comparada as mucosas suínas. Entretanto, a mucina reproduziu as diferenças observadas entre as formulações. As nanocápsulas contendo carvedilol interagiram bem com moléculas de mucina, sendo essa interação mais intensa para as nanocápsulas catiônicas [Eudragit® RS100], que para as aniônicas [PCL]. No entanto, ambas as nanocápsulas melhoraram o contato do carvedilol com a mucosa sublingual suína, o que fez com que mais fármaco permeasse através da mucosa, na presença de um fluxo salivar mimetizado, em comparação com uma solução do fármaco. Além disso, as nanocápsulas controlaram a permeação do fármaco através de mucosa sublingual de porco, bem como através de monocamadas de células SCC4. A partir destes resultados, as suspensões de nanocápsulas foram secas por aspersão. As nanopartículas foram recuperadas após redispersão aquosa dos pós e mantiveram suas propriedades mucoadesivas e biofarmacêuticas. Na sequência, os comprimidos foram produzidos como forma farmacêutica final. A presença de nanoestruturas foi observada nos comprimidos, as quais foram liberadas após total desintegração destes em saliva artificial. Além disso, a liberação do fármaco partir dos comprimidos contendo as nanocápsulas apresentou um perfil controlado comparado aos comprimidos contendo o fármaco livre, reforçando a manutenção da estrutura supramolecular das nanocápsulas nos comprimidos. Conclusão: As nanocápsulas produzidas com Eudragit® RS100, Eudragit® S100 ou PCL apresentaram boas características mucoadesivas. As, nanocápsulas de Eudragit® RS100 e PCL também melhoraram a interação do carvedilol com a membrana sublingual de porco. Em ambos os estudos, um melhor desempenho mucoadesivo foi observado para as nanocápsulas catiônicas. Além disso, o carvedilol apresentou boa permeação através de mucosa sublingual suína e através de monocama celular de células de epitélio oral. Ainda, a secagem por aspersão das suspensões de nanocápsulas não alterou significativamente as suas propriedades. A compressão direta dos pós secos por aspersão produziu comprimidos inovadores contendo um sistema nanotecnológico mucoadesivo para administração sublingual de carvedilol, como um nanomedicamento.

Introduction and objectives: Nanocapsules may represent promissing mucoadhesive systems since they are produced with polymers. The use of these systems is very important for drug administration by the sublingual route due to the constantly salivary flux in the oral cavity. In view of this, the objectives of this study were: to study the effect of the nanostructuration in nanocapsules on the mucoadhesiveness of polymers with different charge surface and the effect of the vehicle (suspension, hydrogel, and powder) on the mucoadhesiveness of nanocapsules as well as the effect of different mucosal surfaces (mucin, vaginal mucosa, and buccal mucosa); to develop carvedilol-loaded nanocapsules and to evaluate their mucoadhesive properties and drug permeation profiles using different models of sublingual membrane; and to produce sublingual tablets using spray-dried carvedilol-loaded nanocapsules. Methods: Eudragit®RS100, Eudragit®S100 or poly(ε-caprolactone) [PCL] nanocapsules were produced by interfacial deposition of the polymer method. Their mucoadhesiveness were evaluated by tensile stress tester. Carvedilol-loaded nanocapsules were produced by the method cited above and using Eudragit® RS100 or PCL as polymers. Mucoadhesiveness of nanocapsules were studied analyzing their interaction with mucin molecules and analyzing the effect of their interaction with porcine sublingual mucosa on drug retention as well on the amount of drug permeated to the receptor fluid in the presence of simulated salivary flux. The transport of carvedilol across monolayers of oral epithelial cells (SCC4) was also evaluated. In the next step, nanocapsules suspensions were spray-dried and the properties of redispersed nanocapsules were evaluated. In the last step, sublingual tablets were produced by direct compression using the spray-dried nanocapsules. Results: Mucoadhesiveness of Eudragit® RS100, Eudragit® S100 and PCL were improved by their structuration in nanocapsules. Among the tested formulations, the cationic Eudragit® RS100 nanocapsules formulated as a hydrogel showed the best behavior. Moreover, the drying process did not interfer in the adhesiveness of original nanocapsules. Regarding the surface substrate, mucin discs were more adhesive than porcine mucosas. However, mucin was able to reproduce the differences observed between the formulations. Carvedilol-loaded nanocapsules interacted with mucin molecules and this interaction was more intense for cationic Eudragit® RS100 nanocapsules than for anionic PCL nanocapsules. However, both nanocapsules increased the amount of drug retained on porcine sublingual mucosa and improved the amount of drug permeated through mucosa, in comparison to the drug solution, in presence of a mimetic salivary flux was present. Furthermore, nanocapsules were able to control the drug permeation across porcine sublingual and through SCC4 monolayer. Subsequently, suitable powders were obtained by spray-drying. The original nanoparticles were recovered after aqueous redispersion of powders and the maintenance of their mucoadhesiveness and biopharmaceutics properties was observed. Moreover, sublingual tablets were produced as a final pharmaceutical form. The presence of nanometric particles in the tablets was observed and they were released after tablet disintegration in artififcial saliva. The drug was released by a controlled way from tablets containing nanocapsules when compared to tablets containing the non-encapsulated drug, reinforcing the maintenance of supramolecular structure of nanocapsules in the tablets. Conclusion: The Eudragit® RS100, Eudragit® S100 and PCL nanocapsules showed good mucoadhesive characteristics. Moreover, Eudragit® RS100 and PCL nanocapsules improved the carvedilol interaction with porcine sublingual mucosa. In both studies, cationic nanocapsules showed the best mucoadhesive performance. Additionally, carvedilol showed a good permeation across porcine sublingual mucosa and through oral epithelial cells monolayer. The spray-drying process did not change the properties of the original aqueous nanocapsules. Furthermore, their direct compression produced innovative tablets containing a mucoadhesive nanotechnological system for sublingual administration of carvedilol as a nanomedicine.