Desarrollo de acarreadores lipídicos nano estructurados NLC con telmisartán para administración oral; caracterización física y eficacia in vitro

RESUMEN La HTA es una condición en la que los vasos sanguíneos presentan una presión por encima del límite establecido, la cual desencadena problemas cardiovasculares y/o cerebrovasculares. De acuerdo con la OMS se estima que en el mundo hay 1130 millones de personas con hipertensión y de éstos 1 de cada 5 tiene controlado el problema (Organización Mundial de la Salud, 2019). Su tratamiento requiere de cambios en los hábitos alimenticios, la rutina diaria de ejercicio y el uso de fármacos antihipertensivos. Estos tratamientos farmacológicos logran tener un efecto terapéutico pero con ciertas desventajas: un claro ejemplo es la hidroclorotiazida (de la familia de los diuréticos tiazídicos), ya que puede causar efectos metabólicos no deseados como depleción de potasio, disminución de la tolerancia a la glucosa e impotencia; también pueden estar contraindicados con otras patologías como los bloqueadores beta adrenérgicos dentro de los cuales se encuentra el atenolol, que es eficaz contra la HTA pero debe evitarse en la enfermedad pulmonar obstructiva crónica, bloqueo cardiaco e hipotensión, además de que se debe reducir la dosis en casos de insuficiencia renal (Velasco, et al, 2002); otros tienen efectos adversos frecuentes molestos para el paciente como lo es la tos seca y persistente al usar el enalapril (de la familia de los IECA); otros podrían causar el efecto contrario al esperado como el nifedipino, de los bloqueadores de los canales de calcio, ya que si es un preparado de corta duración puede causar variaciones grandes en la presión arterial e incluso taquicardia refleja; otros requieren de dosis altas como es el caso de la metildopa, de los fármacos que actúan sobre el sistema nervioso central, ya que requiere de hasta 250 mg de fármaco 2-3 veces al día llegando a un máximo de 3 g al día (World Health Organization, 2004). Dentro de los antagonistas de los receptores de la angiotensina II (ARA II) se encuentra el telmisartán, un fármaco clase II, prácticamente insoluble en agua con alta permeabilidad (<0.1 g/l, log P de 6.7) (Council of Europe, 2017), con una biodisponibilidad oral menor al 50 % y un alto metabolismo enterohepático, por lo que se administra en dosis individuales de 20 mg en algunos pacientes hasta un total de 40 a 160 mg cada 24 h. La ventaja de usar este tratamiento sobre otros XVII es que la incidencia de tos en los pacientes tratados con telmisartán es menor (1.5 a 1.6%) que con los IECA (7.9%); en ensayos donde comparaban placebo con distintas dosis de telmisartán por 12 semanas, la interrupción del tratamiento por eventos adversos fue necesaria en 2.8% de los tratados con telmisartán y en 6.1% de los tratados con placebo (Equipo de redacción de IQB, 2011). Es por sus propiedades biofarmacéuticas que se ha hecho uso de diferentes estrategias para mejorar la disolución de este, entre las que ha destacado el uso de nanopartículas lipídicas. Los Acarreadores Lipídicos Nanoestructurados (NLC), son nanopartículas lipídicas de segunda generación, compuestas por lípidos de diferente origen, pero caracterizados por formarse de al menos un lípido sólido y uno líquido, los cuales se han propuesto para atender deficiencias biofarmacéuticas de los fármacos, sobre todo la baja solubilidad, con la finalidad de provocar mejoras en la biodisponibilidad. Diferentes trabajos han reportado su capacidad para acarrear fármacos lipofílicos a través de membranas biológicas como la intestinal y la BHE, con la ventaja de generar una liberación prolongada y una promoción en la permeabilidad. Es por lo anterior que en este trabajo se planteó el objetivo de encapsular telmisartán en NLC, así como caracterizar y evaluar la eficacia in vitro de los sistemas obtenidos. La selección de materiales se realizó mediante pruebas de solubilidad aparente. Una vez elegidos los materiales, se establecieron factores experimentales para optimizar el tamaño, el PDI y la eficiencia de encapsulación con el uso de un diseño experimental tipo Plackett Burman, los primeros determinados por dispersión dinámica de luz y el último por espectrofotometría UV-vis. Los NLC se obtuvieron con el método de homogeneización en caliente. Brevemente, el lípido sólido (Compritol®) se fundió a 88ºC en presencia del lípido líquido (ácido oleico), agregando el fármaco a esta mezcla, constituida como fase oleosa (FO). Por separado, se preparó una fase acuosa (FA) constituida por agua destilada y Kolliphor 188 como estabilizante, calentado a 88ºC. Las fases se emulsificaron con XVIII un Ultraturrax®, a velocidades y tiempos establecidos en el diseño experimental. Los NLC obtenidos fueron recuperados mediante el uso de bolsas de diálisis y con MSR se optimizó las condiciones de preparación para producir NLC con el menor tamaño nanométrico posible. Ya optimizados se prepararon tres lotes a esas condiciones para verificar el modelo, llevando a cabo la caracterización física de los nanoacarreadores cargados con telmisartán (NLC-TEL); el estado sólido por XRD y FTIR, la morfología por MEB, la interacción de materiales mediante DSC, y la eficiencia de carga por UV-Vis. En los estudios de eficacia in vitro se evaluaron los NLC optimizados a una dosis equivalente a 5 mg de telmisartán, estos incluyeron pruebas de liberación a pH 1.2 durante 2 h y a 6.8 hasta completar 24 h, a 37ºC y 75 rpm, en aparato I-USP, mientras que la permeabilidad se determinó en intestino delgado de cerdo colocado en celdas de difusión horizontales, con un medio receptor a pH 6.8, durante 24 h, a 37°C y 75 rpm; para ambos estudios se compararon los perfiles obtenidos contra telmisartán libre en suspensión. Con base en los resultados de las pruebas de solubilidad aparente se seleccionó el ácido oleico como lípido líquido (5.59 mg/mL de telmisartán) y el Compritol 88 CG ATO® como lípido sólido (3.91 mg/mL de telmisartán); los cuales además de sus propiedades, el primero funciona como tensoactivo en la estabilización de los NLC y el segundo como formador de matriz, que por su cristalinidad permite mayor capacidad de carga. A partir del diseño experimental se obtuvieron NLC’s optimizados con tamaño promedio de 150.03 ± 4,92 nm, un PDI de 0.59 ± 0.02, potencial zeta de -11.93 ± 1.10 mV y una eficiencia de encapsulación de 94.50 ± 2.16 %. Los NLC optimizados fueron liofilizados, obteniendo un rendimiento del 66.9 % y una eficiencia de carga del 6.06 %. Los difractogramas por rayos X mostraron que el TEL presenta polimorfismo lo que tuvo un impacto en la disolución. Los estudios FTIR evidenciaron la presencia del fármaco en los NLC, sin la generación de nuevos enlaces o cambios en la estructura química de los materiales, mientras que los termogramas por DSC sugieren una dispersión molecular del TEL en los sistemas obtenidos. Finalmente, la cinética de liberación mostró una liberación del 100 % del fármaco a partir de los NLC en un tiempo de 6 h, en XIX comparación con la disolución del TEL de 97 % en el mismo tiempo, lo que pone de manifiesto que los NLCs benefician la salida del fármaco en el pH intestinal, y el fármaco ya está en suspensión y por ello presenta un perfil similar. Los estudios de permeabilidad evidenciaron que los NLC promueven el paso del fármaco hasta 2 veces más en comparación con el fármaco en suspensión con una permeabilidad de 0.0715 para NLC-TEL y de 0.046 para TEL en solución. Se logró obtener y optimizar NLC cargados con telmisartán con una eficiencia de encapsulación mayor al 90 %, evidenciando una disolución completa en 6 h y una permeabilidad intestinal mejor en comparación con el telmisartán en solución. Con la mejora en la disolución podríamos preocuparnos menos por una baja disponibilidad del fármaco ya que en pH intestinal el telmisartán se libera de forma rápida de los NLCs.

ABSTRACT HTN is a condition in which the blood vessels have a pressure above the established limit; which provokes cardiovascular and/or cerebrovascular problems. According to WHO, it is estimated that there are 1130 million people with hypertension and of these 1 in 5 have controlled the problem (Organización Mundial de la Salud, 2019). Its treatment requires changes in eating habits, daily exercise routine and the use of antihypertensive drugs. These pharmacological treatments manage to have a therapeutic effect but with certain disadvantages: a clear example is hydrochlorothiazide (from the family of thiazide diuretics), since it can cause unwanted metabolic effects such as potassium depletion, decreased glucose tolerance and impotence. They may also be contraindicated with other pathologies such as beta-adrenergic blockers within which atenolol is found, which is effective against HTN but should be avoided in chronic obstructive pulmonary disease, heart block and hypotension, in addition to reducing the dose in cases of renal failure (Velasco, et al, 2002); others have adverse effects that are frequent and annoying for the patient such as persistent and dry cough when using enalapril (from the ACE inhibitors family); others could cause the opposite effect as expected like nifedipine, of calcium channel blockers, since if it is a short-lived preparation it can cause large variations in blood pressure and even reflex tachycardia; others require high doses such as methyldopa, of the drugs that act on the central nervous system, since it requires up to 250 mg of drug 2-3 times a day reaching a maximum of 3 g per day (World Health Organization, 2004). Within the angiotensin II receptor blockers (ARBs) is telmisartan, a class II drug, practically insoluble in water with high permeability (<0.1 g / l, log P of 6.7) (Council of Europe, 2017), with an oral bioavailability lower than 50 % and a high enterohepatic metabolism, so it is administered in individual doses of 20 mg in some patients up to a total of 40 to 160 mg every 24 h. The advantage of using this treatment over others is the cough incidence in patients treated with telmisartan which is lower (1.5 to 1.6%) than with ACE inhibitors (7.9%); in trials comparing placebo with different doses of telmisartan XXI for 12 weeks, discontinuation of treatment was required due to adverse events in 2.8% of those treated with telmisartan and in 6.1% of those treated with placebo (Equipo de redacción de IQB, 2011). It is because of its biopharmaceutical properties that different strategies have been used to improve its dissolution, among which the use of lipid nanoparticles has been highlighted. Nanostructured Lipid Carriers (NLC), are second generation lipid nanoparticles, composed of lipids from different origin, but characterized by being formed of at least one solid and one liquid lipid, which have been proposed to address biopharmaceutical drug deficiencies, especially those with poor solubility, in order to cause improvements in bioavailability. Different works have reported its ability to carry lipophilic drugs through biological membranes such as the intestinal and BBB, with the advantage of generating prolonged release and promoting permeability. For this reason, in this work the objective was to encapsulate telmisartan in NLC, as well as to characterize and evaluate the in vitro efficacy of the systems obtained. The selection of materials was carried out by tests of apparent solubility. Once the materials were established, experimental factors were established to optimize the size, the PDI, and the encapsulation efficiency using an experimental Plackett Burman type design, the first determined by dynamic light scattering and the last by UV-vis spectrophotometry. The NLCs were obtained with the hot homogenization method. Briefly, the solid lipid (Compritol®) was melted at 88 ° C in the presence of the liquid lipid (oleic acid), adding the drug to this mixture, constituted as oil phase (FO). Separately, an aqueous phase (FA) consisting of distilled water and Kolliphor 188, as a stabilizer, was prepared heated to 88 °C. The phases were emulsified with an Ultraturrax®, at speeds and times established in the experimental design. The NLC obtained were recovered using dialysis bags and with MSR the preparation conditions were optimized to produce NLC with the smallest possible nanometric size. Already optimized, three batches were prepared at these conditions to verify the model, carrying out the physical characterization of the nanocarriers loaded with telmisartan (NLC-TEL); the solid state by XRD and FTIR, the morphology by SEM, XXII the interaction of materials by DSC, and the loading efficiency by UV-Vis. In the in vitro efficacy studies, optimized NLCs were evaluated at a dose equivalent to 5 mg of telmisartan, these included release tests at pH 1.2 for 2 h and at 6.8 to complete 24 h, at 37 ° C and 75 rpm, in apparatus I- USP, while permeability was determined in the small intestine of pigs placed in horizontal diffusion cells, with a receptor medium at pH 6.8, for 24 h, at 37 ° C and 75 rpm; For both studies, the profiles obtained against free telmisartan in suspension were compared. Based on the results of the apparent solubility tests, oleic acid was selected as liquid lipid (5.59 mg/mL of telmisartan) and compritol 88 CG ATO® as solid lipid (3.91 mg/mL of telmisartan), which in addition to its properties, the first one works as a surfactant in the stabilization of the NLC and the second one as a matrix former, which due to its crystallinity allows greater load capacity. From the experimental design, optimized NLCs with an average size of 150.03 ± 4.92 nm, a PDI of 0.59 ± 0.02, a zeta potential of -11.93 ± 1.10 mV and an encapsulation efficiency of 94.50 ± 2.16 % were obtained. The optimized NLCs were lyophilized, obtaining a yield of 66.9 % and a loading efficiency of 6.06 %. X-ray diffractograms showed TEL presented amorphousness which had an impact on the dissolution. FTIR studies evidenced the presence of the drug in the NLC, without the generation of new bonds or changes in the chemical structure of the materials, while thermograms by DSC suggest a molecular dispersion of TEL in the systems obtained. Finally, the release kinetics showed a 100 % release of the drug from the NLC in a time of 6 h, compared with the dissolution of TEL of 97 % at the same time which shows that the NLCs benefit the output of the drug in the intestinal pH, and the drug is already in solution and therefore has a similar profile. Permeability studies showed that NLCs promote the passage of the drug up to 2 times more compared to the drug in solution with a permeability of 0.0715 for NLC-TEL and 0.046 for TEL in solution. It was possible to obtain and optimize NLC loaded with telmisartan with an encapsulation efficiency greater than 90 %, evidencing a complete dissolution in 6 h and a better intestinal permeability compared to telmisartan in solution. With the XXIII improvement in the dissolution we could worry less about a low availability of the drug since in intestinal pH telmisartan is rapidly released from the NLCs.