Cyclodextrins in pulmonary drug delivery

Trabalho Final de Mestrado Integrado, Ciências Farmacêuticas, 2021, Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia.A veiculação de fármacos via pulmonar é relevante devido ao seu elevado índice terapêutico, maior seletividade, menor dose administrada e efeitos adversos sistémicos reduzidos em comparação com outras vias de administração. Os principais desafios por esta via de administração são os mecanismos de depuração e a administração eficiente de fármacos pouco solúveis em água. As ciclodextrinas são oligossacáridos cíclicos não redutores que se têm demonstrado promissores portadores de fármacos para diversas indicações, como cancro do pulmão, fibrose pulmonar, entre outras. As ciclodextrinas naturais e os seus derivados são utilizadas em formulações administradas via oral, bucal, retal, dérmica, ocular, parentérica e, menos frequentemente, via pulmonar. As principais vantagens destas moléculas como transportadoras de fármacos são o aumento da solubilidade e estabilidade do fármaco, assim como a diminuição da toxicidade local e sistémica. Neste trabalho, foi realizada uma revisão da investigação feita sobre as características dos complexos fármaco-ciclodextrina para libertação pulmonar. As características físicas e químicas de diversas nanopartículas contendo fármaco-ciclodextrina revelaram que as ciclodextrinas diminuíram o tamanho e aumentaram a estabilidade das nanopartículas. Os resultados sobre o desempenho in vitro e in vivo de formulações contendo fármaco-ciclodextrinas revelaram uma libertação in vivo eficaz e biodisponibilidade sistémica com baixa toxicidade. A maioria das formulações selecionadas para veiculação pulmonar contêm ciclodextrinas destinadas à libertação de extratos e produtos químicos e foram encontrados apenas alguns estudos com ciclodextrinas para libertação de proteínas. Foi encontrado apenas um medicamento com ciclodextrinas aprovado para libertação pulmonar – Aerodiol – com estradiol como substância ativa e metil-ß-ciclodextrina como um dos excipientes da formulação. Até onde sabemos, não há nenhum medicamento em ensaios clínicos para aplicação pulmonar que contenha ciclodextrinas como excipiente, apesar de ter sido encontrado um estudo piloto não registado, realizado no Chipre. Em suma, com este trabalho, focado nos avanços mais recentes do desenvolvimento de formulações contendo ciclodextrinas, é possível concluir que há ainda um longo caminho a percorrer no desenvolvimento de medicamentos para administração pulmonar com ciclodextrinas.Pulmonary drug delivery is relevant due to its high therapeutic ratio, increased selectivity, lower administrated dose, and reduced systemic side effects when compared with other administration routes. The major challenges for this administration route are the clearance mechanisms and the efficient delivery of poorly water-soluble drugs. Cyclodextrins are cyclic non reducing oligosaccharides that have been shown as promising carriers of drugs for several indications such as lung cancer, pulmonary fibrosis, among others. Natural cyclodextrins and its derivatives have been used in formulations administered by oral, buccal, rectal, dermal, ocular, parental routes, and less frequently used for pulmonary delivery. The main advantages of these molecules as drug carriers are drug solubility, stability increase, and decrease of local and systemic toxicity. In this work, a review of the research that have been done about characteristics of drug-cyclodextrin complexes for pulmonary delivery, was performed. Physicochemical characteristics of several drug-cyclodextrin nanoparticles revealed that these molecules decreased the size and increased the stability of the nanoparticles. Results on the in vitro and in vivo performance of drug-cyclodextrin formulations unveiled an effective in vivo delivery and systemic bioavailability with low toxicity. The majority of screened formulations, for pulmonary delivery, containing cyclodextrins aimed at delivering extracts and chemicals and only few studies with cyclodextrins for protein delivery were found. Only one approved medicine was found with cyclodextrins for pulmonary delivery - Aerodiol - with estradiol as the active substance and a formulation containing methyl-ß-cyclodextrin as one of the excipients. To our best knowledge, no registered clinical trial testing drugs for pulmonary delivery uses cyclodextrins as carriers or excipients, even though an unregistered pilot study carried out in Cyprus was found. Overall, with this work, focused on the most recent advances on the development of formulations containing cyclodextrins, it is possible to conclude that there is still a long way to go in the development of new medicines for pulmonary delivery using cyclodextrins