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Publicação
Topical eye drug delivery hybrid nanoparticles with improved bioactivity and mucoadhesive properties
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Resumo(s)
The eye topical drug delivery continues to be challenging due to the eye's biological mechanisms preventing the achievement of optimal drug concentration with therapeutic effect. Various strategies can be made to enhance the bioavailability, retention time, and penetration of the drug into the eye. In this work, it was developed the use of naturally available polymers like chitosan and hyaluronic acid (HA) with mucoadhesive and targeting properties in a hybrid nanoparticulated system with lipids (hyLNPs), taking advantage to deliver both lipophilic and hydrophilic drugs.
The hyLNPs were optimized by surface modulation properties and lipophilic drug (Curcumin-Curc) incorporation using the high shear homogenization technique. The HA and ceftazidime (CZ) were adsorbed to the LNPs’ surface. The characterization was done in terms of size, polydispersity index (PDI) and ζ-potential, mucoadhesion and permeation properties, in vitro cell uptake, cell viability, the efficiency of drug encapsulation and loading (%EE, %DL), and drugs’ bio-efficacy.
The optimized formulations comprising solid and liquid lipids, chitosan, and HA presents an average particle size of 256.2 ± 6.0 nm, PDI of 0.386 ± 0.013, and ζ-potential -33.3 ± 0.5 mV and mucoadhesive properties. The %EE was 86.5 ± 0.9 % and 48.4 ± 7.9 %, with a %DL of 0.135 ± 0.009 % and 2.0 ± 0.3 % for Curc and CZ, respectively. Both drugs were released from the nanoparticles and successfully permeated through membranes within 2 h after instillation. The empty and drug-loaded hyLNPs didn’t present cytotoxicity in human retinal pigment epithelia cell line (ARPE-19). The drug-loaded hyLNPs reduced oxidative stress and were effective in inhibiting P. aeruginosa growth. CZ-Curc-hyLNPs are cell internalized being biocompatible which potentiates its application for the treatment of ocular pathologies.
A administração tópica ocular de fármacos continua a ser um desafio devido aos mecanismos biológicos do olho, impedindo que se atinja uma concentração de fármacos com um efeito terapêutico eficaz. Várias estratégias podem ser usadas para aumentar a biodisponibilidade, tempo de retenção e permeação do fármaco no olho. Neste trabalho, desenvolveu-se o uso de polímeros naturalmente disponíveis como o quitosano e o ácido hialurónico (HA) com propriedades mucoadesivas e seletivas, num sistema híbrido de nanopartículas com lípidos (hyLNPs), com capacidade para a formulação de fármacos lipofílicos e hidrofílicos. As hyLNPs foram otimizadas por modulação das propriedades da superfície e incorporação de fármacos lipofílicos (Curcumina-Curc) utilizando a técnica de homogeneização de alta velocidade. O HA e ceftazidima (CZ) foram adsorvidos á superfície das LNPs. A caracterização foi feita em termos do tamanho, índice de polidispersão (PDI), potenciais-ζ, propriedades de mucoadesão e permeação, internalização em células in vitro, viabilidade celular, eficiência de encapsulação e de carga (%EE, %DL) e bio-eficácia dos fármacos. As formulações otimizadas compostas por lípidos sólidos e líquidos, quitosano e HA apresentaram um tamanho médio de 256,2 ± 6,0 nm, PDI 0,386 ± 0,013, potencial-ζ -33,3 ± 0,5 mV e propriedades mucoadesivas. A %EE foi de 86,5± 0,9 % e de 48,4 ± 7,9 %, com um %DL de 0,135 ± 0,009 % e 2,0 ± 0,3 % para a Curc e a CZ, respectivamente. Ambos fármacos libertaram-se das nanopartículas e permearam por membranas 2 h após instilação. HyLNPs vazios e CZ-Curc-hyLNPs não apresentaram citotoxicidade na linha celular do epitélio pigmentar da retina humana (ARPE-19). CZ-Curc-HyLNPs reduziram o stress oxidativo e foram efetivos na inibição do crescimento de P. aeruginosa. CZ-Curc-hyLNPs foram internalizadas e sendo biocompatíveis isto potencia a sua aplicação no tratamento de patologias oculares.
A administração tópica ocular de fármacos continua a ser um desafio devido aos mecanismos biológicos do olho, impedindo que se atinja uma concentração de fármacos com um efeito terapêutico eficaz. Várias estratégias podem ser usadas para aumentar a biodisponibilidade, tempo de retenção e permeação do fármaco no olho. Neste trabalho, desenvolveu-se o uso de polímeros naturalmente disponíveis como o quitosano e o ácido hialurónico (HA) com propriedades mucoadesivas e seletivas, num sistema híbrido de nanopartículas com lípidos (hyLNPs), com capacidade para a formulação de fármacos lipofílicos e hidrofílicos. As hyLNPs foram otimizadas por modulação das propriedades da superfície e incorporação de fármacos lipofílicos (Curcumina-Curc) utilizando a técnica de homogeneização de alta velocidade. O HA e ceftazidima (CZ) foram adsorvidos á superfície das LNPs. A caracterização foi feita em termos do tamanho, índice de polidispersão (PDI), potenciais-ζ, propriedades de mucoadesão e permeação, internalização em células in vitro, viabilidade celular, eficiência de encapsulação e de carga (%EE, %DL) e bio-eficácia dos fármacos. As formulações otimizadas compostas por lípidos sólidos e líquidos, quitosano e HA apresentaram um tamanho médio de 256,2 ± 6,0 nm, PDI 0,386 ± 0,013, potencial-ζ -33,3 ± 0,5 mV e propriedades mucoadesivas. A %EE foi de 86,5± 0,9 % e de 48,4 ± 7,9 %, com um %DL de 0,135 ± 0,009 % e 2,0 ± 0,3 % para a Curc e a CZ, respectivamente. Ambos fármacos libertaram-se das nanopartículas e permearam por membranas 2 h após instilação. HyLNPs vazios e CZ-Curc-hyLNPs não apresentaram citotoxicidade na linha celular do epitélio pigmentar da retina humana (ARPE-19). CZ-Curc-HyLNPs reduziram o stress oxidativo e foram efetivos na inibição do crescimento de P. aeruginosa. CZ-Curc-hyLNPs foram internalizadas e sendo biocompatíveis isto potencia a sua aplicação no tratamento de patologias oculares.
Descrição
Palavras-chave
Eye Mucoadhesive Nanoparticles Curcumin Ceftazidime ARPE-19