Development of PVA/Anionic Collagen membranes as new polymeric controlled drug-delivery systems of antibiotics

A ceratite ulcerativa, comumente chamada úlcera ocular é uma doença muito frequente em cachorros. Embora as úlceras possam não ter uma origem microbiana, a presença de uma fissura na córnea facilita o processo infeccioso ocasionando a propagação da úlcera. Os colírios são a primeira opção terapêutica para esta doença, mas, a sua efetividade é limitada devido à produção de lágrimas, às características de barreira da córnea e ao risco de toxicidade. Dispositivos como as lentes de contato e os escudos de colágeno atuam como reservatórios que aumentam o tempo de contato entre o antibiótico e a córnea, diminuindo a frequência de administração dos colírios, melhorando assim a resposta terapêutica. Porém, estes dispositivos geralmente não são projetados para liberar antibióticos de forma continua e sua efetividade para tratar infeções oculares depende do uso de colírios como adjuvantes, com o qual não se reduz o custo do tratamento e permanece o risco de toxicidade, de desconforto para o paciente e de perda do dispositivo durante o uso (principalmente em cachorros hiperativos ou agressivos). Com o propósito de superar essas limitações, neste trabalho foram desenvolvidas e estudadas membranas de PVA/Colágeno aniônico, como novos sistemas para a liberação controlada de tobramicina, ciprofloxacina e cloranfenicol, que sejam efetivos para o tratamento da ceratite ulcerativa em cães. A partir das cinéticas de liberação in vitro, se selecionaram os melhores sistemas para a liberação controlada de antibiótico. Nos sistemas selecionados foram avaliadas as suas propriedades morfológicas, térmicas, óticas, mecânicas, antimicrobianas, além de outras propriedades físicas, como a permeabilidade ao vapor de água, o conteúdo de água, a hidrofilicidade da superfície, a solubilidade, a uniformidade, a estabilidade dimensional e o pH de superfície, para determinar assim, a sua viabilidade in vivo. Foi observado que os sistemas de liberação selecionados apresentaram as propriedades físicas adequadas, mas somente as membranas contendo ciprofloxacina atuaram como sistemas de liberação controlada com atividade bactericida contra Sthaphylococcus aureus e Escherichia coli durante 48 h, sendo materiais que podem ser usados independentemente dos colírios, para o tratamento da ceratite ulcerativa em cães. Estas membranas também têm potencial para o tratamento de outros tipos de infeções oculares e no futuro poderiam ser uteis para o tratamento destas doenças em pacientes humanos.Ulcerative keratitis, commonly known as corneal ulcer, is a common illness in dogs. Although the ulcer could not have a microbial etiology, the presence of a fissure in the cornea favors the infectious process, stimulating the ulcer progression. Antibiotic eye drops are the first line treatment for this illness, but its therapeutic effectiveness is limited by the clearance eye mechanisms, the natural ocular barriers, and the risk of toxicity. Devices such as contact lenses and corneal shields act as reservoirs that increase the contact time between the drug and the cornea, reducing the frequency of eye drop administration and then, enhancing the therapeutic effect. However, these devices are not designed to release the drug in an extended way and its effectiveness to treat ocular infections depends on the use of eye drops as adjuvants, which means that the treatment cost is not reduced and remain the risk of toxicity, patient discomfort and loss of the device (principally in fractious animals). In order to overcome these limitations, in this study, it was developed PVA/anionic collagen membranes, as new release systems for ciprofloxacin, tobramycin and chloramphenicol, useful to treat the ulcerative keratitis in dogs. Based on the in vitro release kinetics, it was selected the better systems to release the antibiotics in a controlled and extended way. In the selected systems it was determined the morphological, thermal, optical, mechanical and antimicrobial properties, as well as other physical properties such as water vapor permeability, water content, surface hydrophilicity, solubility, uniformity, dimensional stability and pH of surface, in order to determine the in vivo viability of these materials. It was observed that the selected release systems have the right physical properties, but only the membranes containing ciprofloxacin act as drug controlled release systems with bactericidal activity against Staphylococcus aureus and Escherichia coli during 48 h, and these materials can be used without eye drops to treat ulcerative keratitis in dogs. These membranes also have potential use in the treatment of other kinds of ocular infections, and in the future, they could be useful to treat these illnesses in human patients