The use of nanoparticles as drug delivery systems for topical administration in the eye

Trabalho Final de Mestrado Integrado, Ciências Farmacêuticas, Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia, 2016Ceftazidime is a broad spectrum third generation cephalosporin antibiotic which is effective against pathogens that are usually responsible for ophthalmological infections. Ceftazidime offers a good coverage against Pseudomonas aeruginosa as well as resistance to several types of beta lactamases. As a result it is commonly used for the treatment of ophthalmological infections particularly caused by P. aeruginosa. Even so, ceftazidime undergoes rapid degradation in aqueous solutions, thus eye drops containing ceftazidime in aqueous solutions are not commercially available. On the other hand, the entry of eye drops in the ocular globe is hampered by the barriers protecting the eye. The aim of the present work was to prepare a mucoadhesive nanoparticle eye drop formulation containing ceftazidime to treat eye infections. Our objective was to develop an eye drop with mucoadhesive polymers which prolongs the retention of drugs in the ocular surface and in consequence its bioavailability. These solutions were characterized in terms of pH, osmolality, viscosity and zeta potential. To overcome the instability problem of ceftazidime in aqueous solutions and contributing to increase the bioavailability, Chitosan/TPP-Hyaluronic Acid nanoparticles were developed to encapsulate ceftazidime. In order to optimize a nanoparticulate system for a potential eye drop formulation the nanoparticles were characterized for their size, zeta potential and the ceftazidime encapsulation efficiency. In addition, the in vitro release and permeation studies were performed and the results suggest a prolonged drug release from the nanoparticles. The results of nanoparticles interaction with mucin highlight their mucoadhesivity and ability to interact with the ocular surface thus increasing the drug residence time in the eye. The prepared nanoparticles were subjected to stability and microbiological studies with satisfactory results. In conclusion, Chitosan/TPP-Hyaluronic Acid nanoparticles proved to be a promising platform for ceftazidime delivery in the eye.A ceftazidima é um antibiótico de largo espectro, pertencente à classe das cefalosporinas de terceira geração, eficaz contra microrganismos responsáveis por infeções oftalmológicas. A ceftazidima tem uma boa cobertura contra Pseudomonas aeruginosa bem como resistência a vários tipos de beta lactamases. Como resultado, é usualmente utilizada no tratamento de infeções oculares particularmente as causadas por P. aeruginosa. No entanto, a ceftazidima sofre rápida degradação em soluções aquosas, e por isso soluções aquosas de ceftazidima de uso oftálmico não são fabricadas comercialmente. Por outro lado, a entrada de soluções oftálmicas no globo ocular é dificultada pelas barreiras que protegem o olho. O objetivo deste trabalho foi preparar uma nova formulação de solução oftálmica contendo ceftazidima para o tratamento de infeções oculares. O nosso objetivo foi preparar um colírio com polímeros mucoadesivos para prolongar o tempo de residência do fármaco no olho e consequentemente a sua biodisponibilidade. Estas soluções foram caraterizadas em termos de pH, osmolalidade, viscosidade e potencial zeta. Para ultrapassar o problema da instabilidade de ceftazidima em soluções aquosas e contribuindo para aumentar a biodisponibilidade, foram desenvolvidas nanopartículas de quitosano/TPP-ácido hialurónico para a sua encapsulação. As nanopartículas foram caraterizadas pelo seu tamanho, potencial zeta e eficiência de encapsulação da ceftazidima, com o objetivo de otimizar um sistema de nanoparticulas para uma possível formulação de solução oftálmica. Adicionalmente, realizaram-se estudos in vitro de libertação e de permeação e os resultados sugerem uma libertação prolongada das nanopartículas do fármaco. Os resultados da interação das nanopartículas com mucina comprovam a sua mucoadesividade e capacidade de interagir com a superfície ocular, aumentando o tempo de residência do fármaco no olho. As nanopartículas foram submetidas a estudos de estabilidade e microbiológicos com resultados satisfatórios. Concluindo, as nanopartículas de quitosano / TPP-ácido hialurónico têm potencial para a administração ocular de ceftazidima