Development of liposomal dry powder of N-acetylcysteine by spray drying technique

A secagem por aspersão é uma técnica rápida, de baixo custo, que em uma única etapa pode converter uma formulação líquida em um produto seco. Considerando sua ampla utilização tanto na indústria farmacêutica, quanto na academia, investigamos a sua aplicação na obtenção e secagem de nanopartículas. Após uma vasta revisão na literatura acerca das últimas patentes relacionadas à obtenção ou secagem de nanopartículas poliméricas, bem como, as invenções que abordaram a secagem de lipossomas empregando a técnica de secagem por aspersão, foi observado um aumento significativo no número de patentes publicadas nos últimos anos. A maioria destas patentes, independente do tipo de nanopartícula, utiliza esta técnica para aumentar a estabilidade de formulações líquidas, ou então, para obter formas sólidas intermediárias que possam ser facilmente convertidas em formas farmacêuticas finais e administradas por diferentes vias como pulmonar, parenteral, cutânea e oral. Tendo em vista a versatilidade desta técnica, este trabalho aborda também a obtenção de um sistema inalatório de pó seco inédito através da secagem por aspersão de lipossomas contendo N-acetilcisteína. A N-acetilcisteína é um composto hidrofílico, e considerando essa característica, foi encapsulada em vesículas lipossomais. A primeira etapa experimental do trabalho foi devotada a validação de um método analítico para quantificar o fármaco de escolha nas formulações desenvolvidas. Devido à inexistência de um método por cromatografia líquida de alta eficiência com detector ultravioleta sem derivatização preliminar da amostra, foi desenvolvido um método simples, rápido e original, sem necessidade de derivatização prévia da amostra, atendendo a todos os requisitos internacionais estabelecidos. O método pode ser aplicado também na quantificação do fármaco em duas formulações farmacêuticas comerciais, representando uma importante ferramenta analítica para a indústria farmacêutica. Os lipossomas contendo N-acetilcisteína foram produzidos empregando o método de evaporação em fase reversa e apresentaram tamanho exclusivamente nanométrico, sendo que, considerando o número de partículas, mais de 80% possuem diâmetro médio menor do que 100 nm. No entanto, considerando a limitada estabilidade físico-química destas vesículas, foi realizada a conversão destas formulações líquidas em sistemas pulverulentos utilizando a técnica de secagem por aspersão. Os pós obtidos apresentaram adequadas características para administração pulmonar, como diâmetro aerodinâmico em torno de 1,5 μm e fração respirável acima de 30%, com a grande vantagem de serem redispersíveis em meio aquoso recuperando o tamanho nanométrico. Além disso, após ensaio de TBARS induzido, foi demonstrado que a encapsulação da N-acetilcisteína em lipossomas é essencial para a manutenção da sua atividade antioxidante após o processo de secagem. Ainda, o pó contendo o fármaco encapsulado apresentou melhor atividade quando comparado às formulações líquidas e sólidas contendo o fármaco nãoencapsulado, sendo uma alternativa à formulação líquida comercial e um bom candidato para o tratamento de doenças pulmonares associadas ao estresse oxidativo.Spray drying is a rapid technique, with low cost, that in a single step is able to convert a liquid formulation into a dry product. Considering its wide use both in the pharmaceutical industry and academic, we investigated its application in the production and drying of nanoparticles. After an extensive literature review on the latest patents related to obtaining or drying polymeric nanoparticles, as well as inventions that addressed the drying of liposomes using the spray drying technique, a significant increase in the number of patents published in recent years was observed. The majority of these patents, regardless of the type of nanoparticle, used this technique to increase the stability of liquid formulations or to obtain intermediate solid forms which can be easily converted into final dosage forms and administered by different routes such as pulmonary, parenteral, cutaneous and oral. Considering the versatility of this technique, this work evaluated the obtaining of a new innovative dry powder inhaler by spray drying of liposomes containing N-acetylcysteine. N-acetylcysteine is a hydrophilic compound and as a result of this characteristic, we encapsulated it in liposomal vesicles. The first stage of the experimental work was devoted to the validation of an analytical method to quantify the drug of choice in the developed formulations. Due to the lack of a method by high efficiency liquid chromatography with an ultraviolet detector without preliminary derivatization of the samples we developed a simple, fast and unique method, without preliminary derivatization, taking into account all international requirements. The developed method could be applied to assay the drug in two commercial dosage forms, representing an important analytical tool for the pharmaceutical industry. Liposomes containing Nacetylcysteine were prepared by the reverse phase evaporation method and presented exclusively nanometric size, and considering the number of particles, more than 80% are less than 100 nm. However, as the physicochemical stability of these vesicles is limited, the conversion of such liquid formulations in powder systems was carried out using the spray drying technique. The obtained powders were suitable for pulmonary administration, as aerodynamic diameter about of 1.5 μm and respirable fraction above 30%, with the great advantage of being redispersible in aqueous medium, recovering the original nanometric size. Moreover, the induced TBARS assay showed that the encapsulation of Nacetylcysteine in liposomes was essential for the maintenance of its antioxidant activity after the drying process. In addition, the powder containing the encapsulated drug had better activity than the liquid and solid formulations containing the non-encapsulated drug, being an alternative to commercial liquid formulation and a good candidate for the treatment of pulmonary diseases associated with oxidative stress