Developing pharmacokinetic models for nano drug delivery systems

Trabalho Final de Mestrado Integrado, Ciências Farmacêuticas, 2021, Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia.A área dos nanomedicamentos é interdisciplinar e complexa com fontes de literatura terciárias, sobre a forma de manuais, emergentes desde os 2010 e, ainda assim, os processos que sustentam a farmacocinética e a farmacodinâmica de nanomedicamentos ainda não estão totalmente caracterizados. O objetivo desta monografia é apresentar, para os indivíduos que podem ser relativamente novos na área de nanomedicamentos, as propriedades farmacocinéticas de nanopartículas, as abordagens na modelação farmacocinética, e demonstrar a aplicação destes princípios em exemplos tanto de investigação fundamental, quanto no desenvolvimento e otimização bio galénica de nanomedicamentos. Aqui são descritas as etapas farmacocinéticas de absorção, distribuição, metabolização e eliminação referentes a nanomedicamentos, com realce nos aspetos que distinguem estes processos daquilo que é observado quando se trata de medicamentos “convencionais”. É também fornecida uma discussão sobre conceitos essenciais necessários para discussão de modelação farmacocinética usados nas abordagens compartimentais, mecanísticas, e baseadas na fisiologia. Diversos assuntos tangentes como corrente interesse na área de oncologia, extrapolação interespécies em estudos pré-clínicos e aspetos regulamentares associados são também brevemente abordados. Esta monografia foi realizada com base nas publicações disponíveis nas bases de dados de PubMed e Science Direct até ao mês de setembro do ano 2021. Este trabalho não é único e assemelha-se as revisões de Moss D. M. e Siccardi M., de Glassman P. M. e Muzakantov V. R., ou de Yuan D. et al quanto a organização bem como aos conteúdos.(1–3) A farmacocinética que descreve os medicamentos “convencionais” baseados na distribuição de substâncias ativas começa apenas quando as etapas finais de libertação e degradação das nanopartículas já começam a ocorrer. A existência simultânea de entidades particuladas e moleculares complica a descrição, otimização, desenvolvimento e avaliação regulamentar de novas formulações de nanomedicamentos. Isto, juntamente com a falta de técnicas analíticas adequadas para a quantificação de nanopartículas em meios biológicos, torna os estudos de modelação farmacocinética de nanomedicamentos um desafio.Nanomedicines are a complex and highly interdisciplinary field with recently emerging Textbooks as tertiary literature sources since 2010s, and yet the processes that underpin the pharmacokinetics and pharmacodynamics of nano drug delivery systems are not fully characterized. The aim of this monograph is to introduce the pharmacokinetic dispositions, pharmacokinetic modelling approaches, and to demonstrate application of these principles in examples of both basic research and NDDS development to individuals who may be relatively new to the field of nanomedicine. In this monograph are described the pharmacokinetic steps of absorption, distribution, metabolization and elimination particular to nano drug delivery systems, primarily focusing aspects that distinguish NDDS from “conventional” drugs. A description of essential concepts necessary for discussions of PK modelling in compartmental, mechanistic, and physiology-based approaches are also provided. Various related topics including growing interest in cancer therapy, interspecies extrapolation in pre-clinical study settings, and reglementary affairs related to NDDSs are also briefly addressed. Writing of this monograph was conducted after browsing information available in the PubMed and Science Direct databases up to September 2021. This work is not unique and resembles the reviews by Moss D. M. and Siccardi M., Glassman P. M. and Muzakantov V. R., and Yuan D. et al, in their structure, subject and contents.(1–3) Pharmacokinetics that describes small molecule active substances, begin only when the final steps of nanoparticles fate of release and degradation had begun. Simultaneous existence of both particulate and molecular entities complicates the description, optimization, development, and regulatory assessment of new nano formulations. This together with the lack of appropriate analytical techniques for nanoparticle quantification in biologic media makes pharmacokinetic modelling studies of NDDSs challenging