Published August 25, 2020 | Version v1
Publication Open

Self-Emulsifying Drug Delivery Systems: Hydrophobic Drug Polymer Complexes Provide a Sustained Release in Vitro

Creators

  • 1. Universität Innsbruck
  • 2. Abbottabad University of Science and Technology
  • 3. COMSATS University Islamabad
  • 4. Charles Sturt University

Description

The aim of this study was to develop hydrophobic ionic drug polymer complexes in order to provide sustained drug release from self-emulsifying drug delivery systems (SEDDS). Captopril (CTL) was used as an anionic model drug to form ionic complexes with the cationic polymers Eudragit RS, RL, and E. Complexes of polymer to CTL charge ratio 1:1, 2:1, and 4:1 were incorporated in two SEDDS, namely FA which was 40% Kolliphor RH 40, 20% Kolliphor EL, and 40% castor oil and FB, which was 40% Kolliphor RH 40, 30% glycerol, 15% Kolliphor EL, and 15% castor oil. Blank and complex loaded SEDDS were characterized regarding their droplet size, polydispersity index (PDI), and zeta potential. Resazurin assay was performed on Caco-2 cells to evaluate the biocompatibility of SEDDS. Release of CTL from SEDDS was determined in release medium containing 0.2 mg/mL of 5,5′-dithiobis(2-nitrobenzoic acid) (DNTB) allowing quantification of free drug released into solution via a thiol/disulfide exchange reaction between CTL and DNTB forming a yellow dye. The droplet size of SEDDS FA and SEDDS FB were in the range of 100 ± 20 nm and 40 ± 10 nm, respectively, with a PDI < 0.5. The zeta potential of SEDDS FA and SEDDS FB increased after the incorporation of complexes. Cell viability remained above 80% after incubation with SEDDS FA and SEDDS FB in a concentration of 1% and 3% for 4 h. Without any polymer, CTL was entirely released from both SEDDS within seconds. In contrast, the higher the cationic lipophilic polymer to CTL ratio in SEDDS, the more sustained was the release of CTL. Among the polymers which were evaluated, Eudragit RL provided the most sustained release. SEDDS FA containing Eudragit RL and CTL in a ratio of 1:1 released 64.78 ± 8.28% of CTL, whereas SEDDS FB containing the same complex showed a release of 91.85 ± 1.17% within 1 h. Due to the formation of lipophilic ionic polymer complexes a sustained drug release from oily droplets formed by SEDDS can be achieved. Taking into account that drugs are otherwise instantly released from SEDDS, results of this study might open the door for numerous additional applications of SEDDS for which a sustained drug release is essential.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

كان الهدف من هذه الدراسة هو تطوير مجمعات بوليمر دوائية أيونية كارهة للماء من أجل توفير إطلاق مستدام للدواء من أنظمة توصيل الأدوية ذاتية الاستحلاب (SEDDS). تم استخدام الكابتوبريل (CTL) كدواء نموذجي أنيوني لتشكيل معقدات أيونية مع البوليمرات الكاتيونية Eudragit RS و RL و E. تم دمج معقدات البوليمر إلى نسبة شحن CTL 1: 1 و 2:1 و 4:1 في اثنين من SEDDS، وهما FA التي كانت 40 ٪ Kolliphor RH 40 و 20 ٪ Kolliphor EL و 40 ٪ زيت الخروع و FB، والتي كانت 40 ٪ Kolliphor RH 40 و 30 ٪ جليسرول و 15 ٪ Kolliphor EL و 15 ٪ زيت الخروع. تم تمييز SEDDS المحملة الفارغة والمعقدة فيما يتعلق بحجم القطرات، ومؤشر التشتت المتعدد (PDI)، وإمكانات زيتا. تم إجراء اختبار Resazurin على خلايا Caco -2 لتقييم التوافق الحيوي لـ SEDDS. تم تحديد إطلاق CTL من SEDDS في وسط إطلاق يحتوي على 0.2 مجم/مل من 5،5'-ديثيوبيس (حمض 2 -نيترو بنزويك) (DNTB) مما يسمح بتحديد كمية الدواء الحر الذي تم إطلاقه في محلول عبر تفاعل تبادل الثيول/ثنائي الكبريتيد بين CTL و DNTB لتشكيل صبغة صفراء. كان حجم قطرة SEDDS FA و SEDDS FB في حدود 100 ± 20 نانومتر و 40 ± 10 نانومتر، على التوالي، مع PDI < 0.5. زادت إمكانات زيتا لـ SEDDS FA و SEDDS FB بعد دمج المجمعات. ظلت صلاحية الخلية أعلى من 80 ٪ بعد الحضانة مع SEDDS FA و SEDDS FB بتركيز 1 ٪ و 3 ٪ لمدة 4 ساعات. بدون أي بوليمر، تم إطلاق CTL بالكامل من كل من SEDDS في غضون ثوانٍ. على النقيض من ذلك، كلما ارتفعت نسبة البوليمر المحب للدهون الكاتيونية إلى CTL في SEDDS، كان إطلاق CTL أكثر استدامة. من بين البوليمرات التي تم تقييمها، قدمت Eudragit RL الإطلاق الأكثر استدامة. أصدرت SEDDS FA التي تحتوي على Eudragit RL و CTL بنسبة 1:1 64.78 ± 8.28 ٪ من CTL، في حين أظهرت SEDDS FB التي تحتوي على نفس المركب إطلاق 91.85 ± 1.17 ٪ في غضون ساعة واحدة. بسبب تكوين مجمعات البوليمر الأيوني المحب للدهون، يمكن تحقيق إطلاق مستدام للدواء من القطرات الزيتية التي شكلتها SEDDS. مع الأخذ في الاعتبار أن الأدوية يتم إطلاقها على الفور من SEDDS، قد تفتح نتائج هذه الدراسة الباب للعديد من التطبيقات الإضافية لـ SEDDS التي يعد إطلاق الدواء المستمر ضروريًا لها.

Translated Description (French)

L'objectif de cette étude était de développer des complexes polymères de médicaments ioniques hydrophobes afin de fournir une libération prolongée de médicaments à partir de systèmes d'administration de médicaments auto-émulsionnants (SEDDS). Le captopril (CTL) a été utilisé comme médicament modèle anionique pour former des complexes ioniques avec les polymères cationiques Eudragit RS, RL et E. Des complexes de rapport de charge polymère/CTL 1:1, 2:1 et 4:1 ont été incorporés dans deux SEDDS, à savoir FA qui était 40 % Kolliphor RH 40, 20 % Kolliphor EL et 40 % huile de ricin et FB, qui était 40 % Kolliphor RH 40, 30 % glycérol, 15 % Kolliphor EL et 15 % huile de ricin. Les SEDDS chargés blancs et complexes ont été caractérisés en ce qui concerne leur taille de gouttelette, leur indice de polydispersité (PDI) et leur potentiel zêta. Le dosage de la résazurine a été effectué sur les cellules Caco-2 pour évaluer la biocompatibilité du SEDDS. La libération de CTL à partir de SEDDS a été déterminée dans un milieu de libération contenant 0,2 mg/mL de 5,5′-dithiobis(acide 2-nitrobenzoïque) (DNTB) permettant la quantification du médicament libre libéré en solution via une réaction d'échange thiol/disulfure entre CTL et DNTB formant un colorant jaune. La taille des gouttelettes de SEDDS FA et de SEDDS FB se situait dans la plage de 100 ± 20 nm et 40 ± 10 nm, respectivement, avec un PDI < 0,5. Le potentiel zêta de SEDDS FA et SEDDS FB a augmenté après l'incorporation de complexes. La viabilité cellulaire est restée supérieure à 80% après incubation avec SEDDS FA et SEDDS FB à une concentration de 1% et 3% pendant 4 h. Sans aucun polymère, le CTL a été entièrement libéré des deux SEDDS en quelques secondes. En revanche, plus le rapport polymère lipophile cationique/CTL était élevé dans le SEDDS, plus la libération de CTL était soutenue. Parmi les polymères qui ont été évalués, Eudragit RL a fourni la libération la plus soutenue. SEDDS FA contenant Eudragit RL et CTL dans un rapport de 1:1 a libéré 64,78 ± 8,28% de CTL, alors que SEDDS FB contenant le même complexe a montré une libération de 91,85 ± 1,17% en 1 h. En raison de la formation de complexes de polymères ioniques lipophiles, une libération prolongée de médicament à partir de gouttelettes huileuses formées par SEDDS peut être obtenue. Compte tenu du fait que les médicaments sont par ailleurs libérés instantanément du SEDDS, les résultats de cette étude pourraient ouvrir la voie à de nombreuses applications supplémentaires du SEDDS pour lesquelles une libération prolongée du médicament est essentielle.

Translated Description (Spanish)

El objetivo de este estudio fue desarrollar complejos poliméricos de fármacos iónicos hidrófobos para proporcionar una liberación sostenida del fármaco a partir de sistemas de administración de fármacos autoemulsionantes (SEDDS). Se utilizó captopril (CTL) como fármaco modelo aniónico para formar complejos iónicos con los polímeros catiónicos Eudragit RS, RL y E. Los complejos de polímero con relación de carga de CTL 1: 1, 2:1 y 4:1 se incorporaron en dos SEDDS, a saber, FA, que era 40% de Kolliphor RH 40, 20% de Kolliphor EL y 40% de aceite de ricino y FB, que era 40% de Kolliphor RH 40, 30% de glicerol, 15% de Kolliphor EL y 15% de aceite de ricino. Los SEDDS cargados en blanco y complejos se caracterizaron con respecto a su tamaño de gota, índice de polidispersidad (PDI) y potencial zeta. El ensayo de resazurina se realizó en células Caco-2 para evaluar la biocompatibilidad de SEDDS. La liberación de CTL de SEDDS se determinó en un medio de liberación que contenía 0.2 mg/mL de ácido 5,5'-ditiobis(2-nitrobenzoico) (DNTB) que permite la cuantificación del fármaco libre liberado en la solución a través de una reacción de intercambio de tiol/disulfuro entre CTL y DNTB formando un colorante amarillo. El tamaño de gota de SEDDS FA y SEDDS FB estuvo en el rango de 100 ± 20 nm y 40 ± 10 nm, respectivamente, con un PDI < 0.5. El potencial zeta de SEDDS FA y SEDDS FB aumentó después de la incorporación de complejos. La viabilidad celular se mantuvo por encima del 80% después de la incubación con SEDDS FA y SEDDS FB en una concentración de 1% y 3% durante 4 h. Sin ningún polímero, el CTL se liberó por completo de ambos SEDDS en cuestión de segundos. Por el contrario, cuanto mayor es la relación de polímero lipófilo catiónico a CTL en SEDDS, más sostenida fue la liberación de CTL. Entre los polímeros que se evaluaron, Eudragit RL proporcionó la liberación más sostenida. SEDDS FA que contenía Eudragit RL y CTL en una proporción de 1:1 liberó 64.78 ± 8.28% de CTL, mientras que SEDDS FB que contenía el mismo complejo mostró una liberación de 91.85 ± 1.17% en 1 h. Debido a la formación de complejos poliméricos iónicos lipófilos, se puede lograr una liberación sostenida del fármaco a partir de gotitas oleosas formadas por SEDDS. Teniendo en cuenta que los fármacos se liberan instantáneamente del SEDDS, los resultados de este estudio podrían abrir la puerta a numerosas aplicaciones adicionales del SEDDS para las cuales es esencial una liberación sostenida del fármaco.

Files

acs.molpharmaceut.0c00389.pdf

Files (15.9 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:22a12594c7f1dda0c73c4043b321827d
15.9 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
أنظمة توصيل الأدوية ذاتية الاستحلاب: توفر مركبات البوليمر الدوائية الكارهة للماء إطلاقًا مستدامًا في المختبر
Translated title (French)
Systèmes d'administration de médicaments auto-émulsionnants : les complexes hydrophobes de polymères de médicaments assurent une libération prolongée in vitro
Translated title (Spanish)
Sistemas de administración de fármacos autoemulsionantes: los complejos de polímeros de fármacos hidrófobos proporcionan una liberación sostenida in vitro

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3081062207
DOI
10.1021/acs.molpharmaceut.0c00389

Is supplement to
https://openalex.org/W2393655250 (Other)
https://openalex.org/W2393417063 (Other)
https://openalex.org/W2154543322 (Other)
https://openalex.org/W2123462530 (Other)
https://openalex.org/W2114458257 (Other)
https://openalex.org/W2077267161 (Other)
https://openalex.org/W2076500439 (Other)
https://openalex.org/W2061265726 (Other)
https://openalex.org/W2037100341 (Other)
https://openalex.org/W2018484226 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Pakistan

References

  • https://openalex.org/W1930151427
  • https://openalex.org/W1968950372
  • https://openalex.org/W1971900369
  • https://openalex.org/W1987087628
  • https://openalex.org/W1994235820
  • https://openalex.org/W2000534554
  • https://openalex.org/W2001861429
  • https://openalex.org/W2001887712
  • https://openalex.org/W2009028572
  • https://openalex.org/W2009719135
  • https://openalex.org/W2013735026
  • https://openalex.org/W2018835958
  • https://openalex.org/W2023657255
  • https://openalex.org/W2053938917
  • https://openalex.org/W2060428336
  • https://openalex.org/W2063998984
  • https://openalex.org/W2071535270
  • https://openalex.org/W2075994202
  • https://openalex.org/W2080540805
  • https://openalex.org/W2092083100
  • https://openalex.org/W2170641162
  • https://openalex.org/W2238252895
  • https://openalex.org/W2309694234
  • https://openalex.org/W2343628032
  • https://openalex.org/W2437365889
  • https://openalex.org/W2540269711
  • https://openalex.org/W2726606113
  • https://openalex.org/W2760377394
  • https://openalex.org/W2767449578
  • https://openalex.org/W2772253469
  • https://openalex.org/W2778539107
  • https://openalex.org/W2783307759
  • https://openalex.org/W2789992455
  • https://openalex.org/W2884138041
  • https://openalex.org/W2892573222
  • https://openalex.org/W2905686210
  • https://openalex.org/W2908282584
  • https://openalex.org/W2918874959
  • https://openalex.org/W2945426059
  • https://openalex.org/W2954528354