Didanosine-load chitosan microspheres and their formulation in mucoadhesive granules

Orientadores: Maria Helena Andrade Santana, Fernanda MartinsTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia QuimicaResumo: Neste trabalho foi desenvolvido um processo escalonável de produção de grânulos gastrorresistentes compostos de microesferas de quitosana contendo didanosina (ddI) incorporada. O processo global foi composto de três etapas, cujas condições operacionais foram otimizadas buscando-se preservar a forma ativa do fármaco, sensível ao pH ácido, e obter um produto de liberação modificada, mucoadesivo e gastrorresistente. A primeira etapa foi a incorporação da ddI, feita através da técnica da gelificação ionotrópica, utilizando tripolifosfato de sódio (TPP) como agente de reticulação e hidróxido de magnésio (Mg(OH)2) para assegurar a estabilidade do fármaco. As condições operacionais foram otimizadas pelo método do planejamento estatístico e análise de superfícies de resposta para as variáveis estatisticamente importantes: concentrações iniciais de quitosana, TPP e ddI. O máximo carregamento de ddI nas microesferas, 1433 mg de ddI/g de quitosana, foi obtido com 2,00 % de quitosana e 10,00 % de TPP. As microesferas obtidas apresentaram diâmetro médio de 11,42 µm, e a ddI incorporada foi liberada gradualmente em 2 h em suco entérico simulado. Na segunda etapa foram produzidos os grânulos contendo as microesferas, para os quais foram testados como excipientes: a própria quitosana, amido pré-gelificado e carboximetilcelulose. Os grânulos foram preparados por extrusão seguida de esferonização, e os mais promissores foram caracterizados quanto à mucoadesividade in vitro através da isoterma de adsorção da mucina e quanto à permeação ex vivo através do modelo de permeação pelo segmento intestinal invertido. Os resultados mostraram que os grânulos contendo 4,8 % de quitosana apresentaram maior afinidade pela mucina além de promover o aumento de 18 % na permeação da ddI pelo segmento duodenal comparado ao fármaco livre comercial. Os grânulos contendo as microesferas liberaram a ddI em 2 h, mais lentamente que os grânulos compostos pela mistura física de ddI e excipientes (10 min). Finalmente foi feito o revestimento entérico dos grânulos pela técnica da película, utilizando Eudragit® L30-D55 como polímero gastrorresistente. Por limitações de processo, o revestimento não produziu retenção total da ddI no meio ácido (77 %), porém em meio básico, os grânulos contendo as microesferas apresentaram liberação da ddI mais lenta que o medicamento gastrorresistente comercial. Esses resultados mostram a factibilidade da produção de grânulos de quitosana contendo microesferas incorporando fármaco sensível ao pH, em processo passível de escalonamento. Além disso, apresentam a ddI como um novo medicamento de liberação modificada para administração oral, com benefícios potenciais para a terapia da AIDS e conforto do pacienteAbstract: In this work a scalable process was developed for the production of gastroresistent granules containing chitosan microspheres, loaded with the drug didanosine (ddl). The global process included three stages, and the operational conditions were optimized in order to maintain the active form of the drug didanosine, which is sensitive to acidic pH conditions, and to obtain a final product with modified release, mucoadhesive and gastroresistent properties. The first stage included the encapsulation of ddl with the use of the ionotropic gelation technique with sodium tripoliphosphate (TPP) as the crosslinking agent and magnesium hydroxide (Mg(OH)2) to ensure the stability of ddl. The optimization was performed using Response Surface Methodology (RSM) with the important statistical variables: chitosan, TPP and ddl concentrations. The maximum ddl loading in microspheres of 1433 mg of ddl/g of chitosan, was obtained with 2.00% (w/v) chitosan and 10.00% TPP. The microspheres where observed to have an average diameter of 11.42 µm, and ddl was gradually released during a 2 h period in a simulated enteric fluid. In the second stage, the granules with microspheres were produced with different excipients: chitosan, pre-gelified starch and carboximethylcelullose. The granules were prepared by extrusion-spheronization and the most promising ones were characterized according to the in vitro granule mucoadhesiveness, determined through the adsorption isotherm of mucin, and the ex vivo granule absorption, determined using the everted gut sac technique. The results showed that the granules with 4.8 % (w/w) chitosan presented greater affinity for the mucin as well as promoting an increase of 18 % in the ddI absorption through the duodenal segment compared with commercial free drug. The granules containing the chitosan microspheres released ddl in a 2 h period, a longer release period compared to the granules composed of the mixture of the drug and excipients, where the drug was released in approximately 10 minutes. Finally the granules were coated by the film technique, using Eudragit® L30-D55 as the gastroresistent polymer. Due to the process limitations, the polymer coating did not retain the total amount of the drug in the simulated gastric fluid (77 %). However, in the simulated enteric fluid, the granules containing chitosan microspheres showed a slower release of ddI compared to the commercial gastroresistent granules. These results demonstrate that it is possible to produce granules with microspheres that encapsulate a drug sensitive to acidic pH conditions, in a process that is easily scaled up. The process also shows a new formulation of the drug ddl, with modified release kinetics for oral administration, with potential benefits for AIDS therapy, as well as providing more comfort to the patientDoutoradoDesenvolvimento de Processos BiotecnologicosDoutor em Engenharia Químic