Complexation of 50% enantiomeric excess (S75-R25) bupivacaine with cyclodextrins and spinal block anesthesia in rats

BACKGROUND AND OBJECTIVES: In order to prolong the action and reduce systemic toxicity, formulations of local anesthetic (LA) complexed with cyclodextrins (CD) have been developed. This study determined the physical-chemical characterization and evaluated the effects of inclusion complexes of racemic bupivacaine (S50-R50) and 50% enantiomeric excess (S75-R25) bupivacaine with hydroxypropil-beta-cyclodextrin (HP-beta-CD) in rats, and comparing them with the solutions currently used in the clinical practice. METHODS: Inclusion complexation of S75-R25 with HP-beta-CD (equimolar ratio 1:1) was characterized by phase-solubility studies varying the concentrations of HP-beta-CD and the temperature. Affinity constants (K) for HP-beta-CD and the thermodynamic parameters for complexation were determined. Motor and sensitive anesthesias were evaluated through the subarachnoid administration of the formulations in the concentration of 0.5%. RESULTS: Inclusion complexation was observed through the increase in aqueous solubility of LA in different temperatures and concentrations of HP-beta-CD. The in vivo tests demonstrated that S50-R50HP-beta-CD and S75-R25HP-beta-CD reduced latency (p < 0.001) without changing the recovery time of the motor block, time for maximal effect, and total effect of the drugs. Besides, both formulations increased the intensity (1.5 times, p < 0.001) and prolonged the duration of analgesia compared to the free drugs. CONCLUSIONS: The complexes S50-R50HP-beta-CD and S75-R25HP-beta-CD potentiated the differential nervous block, and can be used to reduce the frequency of administration or the dose of the LA to induce the same effect. The formulation containing enantiomeric excess (S75-R25) bupivacaine showed to be interesting in the development of safer formulations, and useful for the treatment of acute pain in the postoperative period.JUSTIFICATIVA E OBJETIVOS: Com a finalidade de prolongar a duração de ação e reduzir a toxicidade sistêmica, têm-se desenvolvido formulações de anestésicos locais (AL) complexados com ciclodextrinas (CD). Este estudo realizou a caracterização físico-química e avaliou, em ratos, os efeitos dos complexos de inclusão de bupivacaína racêmica (S50-R50) e da mistura com excesso enantiomérico de 50% (S75-R25) de bupivacaína com hidroxipropil-betaciclodextrina (HP-beta-CD), comparando-os com as soluções atualmente utilizadas na clínica. MÉTODO: Os complexos de inclusão de S75-R25 em HP-beta-CD (razão molar 1:1) foram caracterizados por estudos de solubilidade de fases variando-se as concentrações de HP-beta-CD e a temperatura. Determinaram-se as constantes de afinidade (K) pela HP-beta-CD e os parâmetros termodinâmicos para a complexação. Os bloqueios motor e sensitivo foram avaliados, por meio da administração subaracnóidea das formulações na concentração clínica de 0,5%. RESULTADOS: A formação de complexos de inclusão foi observada pelo aumento da solubilidade aquosa do AL sob diferentes temperaturas e concentrações de HP-beta-CD. Os testes in vivo mostraram que S50-R50HP-beta-CD e S75-R25HP-beta-CD reduziram a latência (p < 0,001) sem alterar o tempo de recuperação do bloqueio motor, tempo para efeito máximo e efeito total dos fármacos. Além disso, ambas as formulações aumentaram a intensidade (1,5 vez, p < 0,001) e prolongaram a duração da analgesia, com relação aos fármacos livres. CONCLUSÕES: Os complexos S50-R50HP-beta-CD e S75-R25HP-beta-CD potencializaram o bloqueio nervoso diferencial, podendo ser utilizados para reduzir a freqüência de administrações ou a dose de AL para indução de um mesmo efeito. A formulação contendo a mistura com excesso enantiomérico de 50% (S75-R25) de bupivacaína mostrou-se interessante no desenvolvimento de formulações seguras e úteis para o tratamento da dor aguda no período pós-operatório.JUSTIFICATIVA Y OBJETIVOS: Con la finalidad de prolongar la duración de la acción y reducir la toxicidad sistémica, se han desarrollado formulaciones de AL con complejo de ciclodextrinas (CD). Ese estudio realizó la caracterización físico-química y evaluó en ratones, los efectos de los complejos de inclusión de bupivacaína racémica (S50-R50) y de la mezcla con exceso enantiomérico de 50% (S75-R25) de bupivacaína con hidroxipropil-betaciclodextrina (HP-beta-CD), comparándolos con las soluciones actualmente utilizadas en la clínica. MÉTODO: Los complejos de inclusión de S75-R25 en HP-beta-CD (razón molar 1:1) fueron caracterizados por estudios de solubilidad de fases variando las concentraciones de HP-beta-CD y la temperatura. Fueron determinadas las constantes de afinidad (K) por la HP-beta-CD y los parámetros termodinámicos para los complejos. Los bloqueos motor y sensitivo fueron evaluados en ratones, a través de la administración subaracnoidea de las formulaciones en la concentración clínica de 0,5%. RESULTADOS: La formación de complejos de inclusión se observó a través del aumento de la solubilidad acuosa del AL bajo diferentes temperaturas y concentraciones de HP-beta-CD. Las pruebas in vivo mostraron que S50-R50HP-beta-CD y S75-R25HP-beta-CD redujeron la latencia (p < 0,001) sin alterar el tiempo de recuperación del bloqueo motor, tiempo para efecto máximo y efecto total de los fármacos. Además, ambas formulaciones aumentaron la intensidad (1,5 veces, p < 0,001) y prolongaron la duración de la analgesia, con relación a los fármacos libres. CONCLUSIONES: Los complejos, S50-R50HP-beta-CD y S75-R25HP-beta-CD, potenciaron el bloqueo nervioso diferencial, pudiendo ser utilizados para reducir la frecuencia de administraciones o la dosis de AL para inducción de un mismo efecto. La formulación conteniendo la mezcla con exceso enantiomérico de 50% (S75-R25) de bupivacaina fue interesante en el desarrollo de formulaciones seguras y útiles para el tratamiento del dolor agudo en el período postoperatorio.49550