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Article de méthode

Auto-nanoémulsification d’huiles saines pour améliorer la solubilité des médicaments lipophiles

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DOI :

10.3791/63995

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27 juillet 2022

 ,  ,  ,  , 
1Department of Pharmacy, Quaid-i-Azam University, 2Department of Pharmaceutics, Faculty of Pharmacy, The Islamia University of Bahawalpur, 3Nazar College of Pharmacy

* These authors contributed equally

Dans cet article

Résumé

Les huiles utilisées pour l’administration de médicaments peuvent perturber le profil lipidique des patients, ce qui n’est pas souhaitable dans les maladies cardiovasculaires. Les huiles riches en acides gras oméga-3 sont une alternative saine aux huiles conventionnelles et ont un énorme potentiel pour les systèmes d’administration de médicaments auto-émulsionnés.

Résumé

La faible solubilité aqueuse de nombreux médicaments réduit leur biodisponibilité dans le sang. Les huiles sont utilisées depuis des siècles pour améliorer la solubilité des médicaments ; Cependant, ils peuvent perturber le profil lipidique des patients. Dans cette étude, des systèmes d’administration de médicaments auto-nanoémulsifiants d’huiles riches en acides gras oméga-3 sont préparés et optimisés pour l’administration de médicaments lipophiles. La rosuvastatine, un puissant médicament hypolipidémique, a été utilisée comme médicament lipophile modèle. L’huile de poisson a montré une solubilité de rosuvastatine plus de 7 fois supérieure à celle des autres huiles et a donc été sélectionnée pour le développement de systèmes d’administration de médicaments auto-nanoémulsifiants (SNEDDS). Différentes combinaisons de tensioactifs et de co-tensioactifs ont été examinées et un mélange de tensioactifs de Tween 80 (tensioactif) et de Capryol PGMC (cosurfactant) a été sélectionné pour sa compatibilité avec l’huile de poisson et la rosuvastatine. Un diagramme de phase pseudoternaire de l’huile, du tensioactif et du co-tensioactif a été conçu pour identifier la région de l’émulsion. Le diagramme de phase pseudoternaire a prédit un mélange d’huile et de tensioactif de 1:3 comme le rapport le plus stable pour le système d’émulsion. Ensuite, une méthodologie de surface de réponse (plan de Box-Behnken) a été appliquée pour calculer la composition optimale. Après 17 essais, l’huile de poisson, le Tween 80 et le Capryol PGMC dans des proportions de 0,399, 0,67 et 0,17, respectivement, ont été sélectionnés comme formulation optimisée. Les systèmes d’administration de médicaments auto-nanoémulsifiants ont montré un excellent potentiel d’émulsification, une robustesse, une stabilité et des caractéristiques de libération de médicament. Dans les études sur la libération du médicament, le SNEDDS a libéré 100 % de la charge utile en 6 heures environ, alors que la libération du médicament ordinaire était inférieure à 70 %, même après 12 heures. Par conséquent, les lipides sains riches en acides gras oméga-3 ont un énorme potentiel pour améliorer la solubilité des médicaments lipophiles, tandis que l’auto-émulsification peut être utilisée comme une approche simple et réalisable pour exploiter ce potentiel.

Introduction

Les lipides sont utilisés depuis des siècles pour augmenter l’absorption gastro-intestinale des composants insolubles dans l’eau des aliments et des médicaments1. Les émulsions sont les formulations les plus largement utilisées pour l’utilisation orale, intraveineuse (supplémentation nutritionnelle) et topique2. Une variété de lipides (graisses et huiles) sont utilisés dans la fabrication d’émulsions pharmaceutiques et de systèmes d’administration de médicaments auto-nanoémulsifiants à base de lipides (SNEDDS). Les techniques d’auto-émulsification sont largement adoptées dans les sciences pharmaceutiques pour l’administration transmuqueuse de médicaments. Contrairement aux émulsions, les SNEDDS sont constitués d’un mélange d’huile et d’un mélange tensioactif qui s’auto-émulsionne dans un milieu aqueux de l’estomac pour former des gouttelettes d’émulsion3. Ils peuvent charger des médicaments lipophiles dans la phase huileuse et les empêcher de se dégrader dans l’environnement de l’estomac4. Il a été démontré que les SNEDDS améliorent efficacement la fraction biodisponible des médicaments lipophiles (quatre à six fois) en augmentant la solubilité et la perméabilité 5,6. L’absence de phase aqueuse dans le SNEDDS offre des avantages significatifs en termes de facilité de fabrication et de stabilité par rapport aux émulsions qui sont des dispersions métastables sujettes à la dégradationchimique7. De nombreuses combinaisons d’excipients lipidiques sont disponibles dans le commerce en raison de leurs caractéristiques souhaitables 8,9.

Les troubles cardiovasculaires sont l’une des principales causes de mortalité dans le monde10 et l’hyperlipidémie entraîne l’obstruction de la circulation sanguine par les vaisseaux sanguins en raison de l’épaississement des vaisseaux sanguins11. L’augmentation de l’absorption des lipides alimentaires et un mode de vie sédentaire sont les principaux facteurs de risque de développement de l’hyperlipidémie. En plus de cela, il a également été démontré que les lipides endommagent directement le myocarde du cœur, entraînant une insuffisance cardiaque non ischémique12. La rosuvastatine est un médicament hypolipidémique puissant qui appartient à la classe des statines et inhibe la synthèse du cholestérol, ce qui entraîne une baisse des taux de lipides pour le traitement de l’hyperlipidémie/dyslipidémie13. La rosuvastatine est un système de classification biopharmaceutique (BCS) de classe II avec une faible solubilité aqueuse (0,01796 mg/mL)14. Les progrès récents de la recherche pharmaceutique ont reconnu que les lipides utilisés dans l’administration de médicaments peuvent perturber le profil lipidique des patients. Le rôle des émulsions dans l’augmentation des lipoprotéines de basse et haute densité et du cholestérol libre a été démontré à la fin du XXe siècle15. En plus de cela, il a été démontré que les systèmes d’administration de médicaments à base de lipides augmentent les triglycérides16 et d’autres métabolites lipidiques dans le sang17. Par conséquent, il existe un besoin urgent de développer des formulations pharmaceutiques d’huiles qui sont incapables de perturber le profil lipidique des patients cardiovasculaires et hyperlipidémiques.

L’huile de poisson est une riche source d’acides gras oméga-3 tels que l’acide eicosapentaénoïque et l’acide docosahexaénoïque. L’huile de poisson a montré de nombreux effets sur la santé avec des preuves substantielles de son rôle bénéfique dans les systèmes cardiovasculaire et nerveux18. Le but de l’étude était d’utiliser l’huile de poisson comme alternative aux huiles conventionnelles pour formuler des SNEDDS pour l’administration d’un médicament lipophile, la rosuvastatine. Aucune étude antérieure n’a utilisé l’huile de poisson comme vecteur pour formuler des systèmes d’administration de médicaments. Les paramètres de formulation et de traitement appropriés ont été sélectionnés, et l’optimisation a été réalisée à l’aide d’un logiciel expert en conception.

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Protocole

1. Criblage des huiles, des tensioactifs et des cosurfactants

  1. Criblage des huiles, des tensioactifs et des co-tensioactifs pour la solubilité des médicaments
    1. Mélangez 100 mg de rosuvastatine séparément dans 1 ml de différentes huiles riches en acides gras oméga-3 (huile de poisson, huile d’olive, huile de sésame et huile de lin) et 1 ml de tensioactifs et de cosurfactants (Tween 80, Capryol PGMC, PEG 400 et éthanol) en tourbillonnant pendant 5 minutes à une vitesse fixe de 2 500 tr/min. Ensuite, placez dans un bain-marie agitant pendant 48 h à 50 °C.
    2. Après avoir agité, laissez le mélange reposer pendant au moins 6 h à température ambiante afin que le médicament non dissous soit précipité. Prélever 0,1 mL de surnageant à l’aide d’une micropipette et diluer jusqu’à 1 mL avec du méthanol.
    3. Analyser à l’aide d’un spectrophotomètre UV-visible à 242 nm et calculer la concentration en ajoutant l’absorption à l’équation en ligne droite de la courbe d’étalonnage19,20.
      REMARQUE : Établir la courbe d’étalonnage en préparant une solution mère de 100 μg/mL et en effectuant des dilutions en série jusqu’à 0,5 μg/mL. L’absorbance est prise pour toutes les dilutions et un graphique est tracé entre l’absorbance et la concentration dans une feuille de calcul. L’équation linéaire (y = mx + b) du graphique est réarrangée de sorte que la valeur de l’absorbance (y) puisse être utilisée pour calculer la concentration inconnue (x)19,20.
  2. Dépistage de la miscibilité avec l’huile du tensioactif et des co-tensioactifs
    1. Mélangez le tensioactif et le co-tensioactif (Smix) dans un rapport de 3:1. Ajouter Smix et l’huile dans différents ratios ; mélanger et chauffer jusqu’à 50 °C pour assurer l’homogénéisation.
    2. Prélever 0,1 mL de chaque mélange et diluer avec 25 mL d’eau distillée dans un tube à essai en verre.
    3. Retournez le tube à essai ; Le nombre d’inversions auxquelles une émulsion se forme représente l’efficacité de l’émulsification et la facilité d’émulsification. Mesurez la transparence (T%) en mesurant l’émulsion à 650 nm avec un spectrophotomètre UV-visible en utilisant de l’eau distillée comme blanc21.

2. Construction du diagramme de phase pseudo-ternaire

  1. Mélangez les tensioactifs et les co-tensioactifs dans différents rapports de volume (1:0, 1:1, 1:2, 1:3, 1:4 et 1:5) pour former des mélanges de tensioactifs (Smix). Ajoutez de l’huile au Smix dans des flacons séparés à différents rapports de volume de 1:1, 1:2, 1:3,1:4,1:5,1:6,1:7, 1:8, 1:9, 2:8, 3:7, 4:6, 5:5, 6:4, 7:3, 8:2 et 9:1, et mélangez par vortex.
  2. Ajouter l’huile et les mélanges Smix dans un flacon en verre de 10 mL et chauffer jusqu’à 50 °C en agitant constamment à 300 tr/min pour un mélange optimal.
  3. Refroidir le mélange à 37 °C et transférer 1 mL dans un bécher à eau de 250 mL et ajouter goutte à goutte l’eau distillée préchauffée (37 °C) en remuant doucement à 50 tr/min. Examinez visuellement la dispersion et le mélange qui forme une nanoémulsion transparente bleuâtre est considéré comme SNEDDS21.
  4. Construire le tracé pseudoternaire à différents ratios de Smix (tableau supplémentaire 1) à l’aide d’un logiciel (par exemple, Triplot).

3. Optimisation par logiciel à l’aide d’une méthodologie de surface de réponse (RSM)

  1. Sélectionnez trois variables indépendantes comme l’huile (A), le tensioactif (B) et le co-tensioactif, et exécutez le logiciel pour l’optimisation et le criblage. Ensuite, sélectionnez la conception flexible en choisissant « NON » à une sélection difficile à modifier.
    1. Observez de manière critique l’effet de ces facteurs sur des variables dépendantes telles que la taille des particules (Y1, nm), le potentiel zêta (Y2, mV), le temps d’émulsification (Y3, s) ainsi que l’efficacité de piégeage (Y4, %) comme mentionné dans le tableau 2.
      REMARQUE : Les exécutions ont été augmentées jusqu’à ce que les signes avant-coureurs disparaissent et que le logiciel lui-même sélectionne la conception Box-Benhken pour l’optimisation.
  2. Sélectionnez les valeurs supérieures et inférieures comme -1 pour identifier la valeur de variable la plus basse, tandis que +1 représente la valeur la plus élevée. La valeur médiane représentait la valeur moyenne. La conception de Box-Benhken a suggéré un total de 17 passages avec cinq points centraux comme mesure pour réduire l’erreur.
  3. Enregistrez les réponses aux essais individuels et ajustez-les aux modèles linéaires, 2F1 et quadratiques pour vous assurer que le modèle est le mieux ajusté. Générez des équations polynomiales et utilisez-les pour faire l’inférence sur la base de l’amplitude du coefficient correspondant aux signes numériques.
  4. Affichez les données de régression polynomiale sous forme de tracés 3D. Évaluez le modèle de données le mieux ajusté en comparant R2 ajusté et la valeur R2 prédite 22.
    REMARQUE : Les critères de sélection requis pour la formulation étaient basés sur l’efficacité maximale du piégeage, la réduction de la taille des particules, l’augmentation du potentiel zêta et le temps d’émulsification minimal.
    Y = β0 + β1A + β2B + β3C + β12AB + β13AC + β23BC + β11A2 + β22B2 + β33C2 Éq. (1)
    Ici, β0 apparaissait comme une ordonnée à l’origine, Y comme une réponse, adβ 1, β2 et β3 comme des coefficients linéaires. Β11, β22 et β33 en tant que termes quadratiques et coefficients au carré, tandis que β12, β13 et β23 en tant que coefficients d’interaction. A, B et C sont utilisés comme variables indépendantes qui ont été sélectionnées à partir des résultats de l’étude préliminaire.

4. Caractérisation

  1. Etudes de stabilité thermodynamique
    1. Conservez le SNEDDS dilué à 4 °C au réfrigérateur, puis transférez-le dans un incubateur à 50 °C. Effectuez six cycles de ce type, chaque cycle étant égal ou supérieur à 48 h.
    2. Examinez la formulation de la séparation de phase23.
  2. Test de centrifugation
    1. Centrifuger le SNEDDS dilué pendant 30 min à 3 500 tr/min à -4 °C.
    2. Examiner le SNEDDS à température ambiante pour la séparation de phase ou la sédimentation du médicament24.
  3. Test de dispersibilité de l’efficacité de l’auto-émulsification
    1. Ajouter 1 mL de la formulation goutte à goutte à 500 mL d’eau doublement distillée maintenue à 37 °C et 50 tr/min. Notez le temps pendant lequel une émulsion homogène claire est formée par inspection visuelle.
    2. Effectuer une évaluation visuelle selon le système de notation suivant: 25.
      Grade 1 : une émulsion bleutée claire avec un temps d’émulsification <1 min
      Grade 2 : une émulsion blanc bleuté avec un temps d’émulsification <1 min
      Grade 3 : aspect laiteux avec temps d’émulsification <2 min
      Grade 4 : huile d’aspect gris, blanc sur le dessus avec temps d’émulsification >2 min
      Grade 5 : échec de l’émulsification avec des gouttelettes d’huile plus grosses sur le dessus.
      REMARQUE : Le temps nécessaire à l’émulsification ou au taux d’émulsification est essentiel à l’efficacité de l’émulsification. L’essai est effectué dans un appareil de dissolution USP de type II.
  4. Robustesse aux dilutions
    1. Diluez la formulation optimisée du SNEDDS 50, 100 et 1 000 fois avec différents supports tels que de l’eau distillée, 0,1 N HCl (pH 1,0) pour imiter le pH gastrique et un tampon de phosphate (pH 6,8) pour imiter le pH intestinal.
    2. Mélangez soigneusement les mélanges dilués et laissez-les reposer pendant 12 h.
    3. Examinez visuellement les formulations pour la précipitation des médicaments, la séparation de phase et tout autre problème de stabilité 26,27.

5. Études de dissolution in vitro

  1. Effectuer la libération du médicament du SNEDDS et de la suspension de médicament pur à l’aide d’un bain d’agitation à l’eau maintenu à 37 °C et 50 tr/min.
  2. Faire tremper les membranes de dialyse dans la solution de milieu respective pendant 24 heures avant le test de dissolution du médicament afin d’obtenir une bonne intégrité et une bonne activation. Remplir la suspension médicamenteuse (dans de l’eau) et le SNEDDS équivalent à 10 mg de rosuvastatine dans la membrane de dialyse ; attacher et placer dans des béchers séparés (50 ml).
  3. Prélever 1 mL de l’échantillon à des intervalles précis et remplir le bécher avec un milieu frais (1 mL) après chaque échantillon.
  4. Filtrez les échantillons prélevés et analysez-les à l’aide d’un spectrophotomètre UV-visible à 242 nm 21,28,29,30.

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Résultats

Ici, la nanoformulation d’huile de poisson riche en acides gras oméga-3 est préparée et optimisée par auto-émulsification avec différents tensioactifs et co-tensioactifs. La figure 1 montre la solubilité de la rosuvastatine dans différentes huiles, tensioactifs et co-tensioactifs. Sur la base de la solubilité, l’huile de poisson a été sélectionnée comme huile, Tween 80 comme tensioactif et Capryol PGMC comme co-tensioactif dans les études suivantes. Le tableau 1 montre le cr...

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Discussion

Cette étude a été conçue pour explorer le potentiel de l’huile riche en acides gras oméga-3, comme l’huile de poisson, l’huile de sésame, l’huile d’olive et l’huile de lin, à agir comme vecteurs de médicaments. L’auto-nanoémulsification a été choisie comme technique privilégiée pour fabriquer le système de distribution qui manque d’eau, ce qui le rend plus stable que les systèmes d’émulsion classiques32. Les huiles riches en acides gras oméga-3 sont connues pour leurs effets bénéfiques sur la sant...

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Déclarations de divulgation

Les auteurs n’ont rien à divulguer.

Remerciements

Les auteurs remercient le Département de pharmacie de l’Université Quaid-i-Azam, à Islamabad, au Pakistan, d’avoir fourni les installations nécessaires à la réalisation de cette étude.

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Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article
NomEntrepriseNuméro de catalogueCommentaires
Acétate d’ammoniumSigma-Aldrich, AllemagneA1542Qualité analytique
Capryol PGMCGattefossé ;, FranceRT9P9S09QIQualité analytique
Design Expert SoftwareStatEase, États-UnisVersion 12.0.3.0 Logicielanalytique (disponible gratuitement sur abonnement)
Tube de dialyse (12,000 Daltons MWCO)Visking, Royaume-Uni12000.02.30Membranes en cellulose naturelle régénérée pure avec 12 000 Daltons MWCO
Appareil de dissolutionMemmert, AllemagneSV 1422USP type II Appareil de dissolution
ÉthanolHoneywell, Allemagne24194Qualité analytique
Huile de poissonWilshire Labs Pvt(Ltd), Pakistansans objetReçu en tant qu’échantillon cadeau.
Acide chlorhydriqueBDH Laboratories Ltd, Royaume-UniBDH3036-54LMéthanol de qualité analytique
Honeywell, Allemagne34966Réfrigérateur de qualité analytique
(pharmaceutique)Panasonic, PakistanMPR-161 DH-PERéfrigérateur pour stockage à 4 ° ; C
Rosuvastatin calciumSearle Pharmaceuticals Pvt(Ltd) Pakistansans objetReçu en tant qu’échantillon cadeau.
Hydroxyde de sodiumHoneywell, Allemagne38215Qualité analytique
Span 80BDH Laboratories Ltd, Royaume-UniMFCD00082107Qualité analytique
Logiciel TriplotTableur MS Excel développé par Tod ThompsonTriplot Ver. 4.1.2Logiciel analytique (disponible gratuitement)
Tween-80Sigma-Aldrich, AllemagneP1754-500MLQualité analytique
Spectrophotomètre UV-VisDynamica, Royaume-UniHalo DB-20Spectrophotomètre à double faisceau
Bain d’eauMemmert, AllemagneWNB 7Lot d’eau pour chauffer jusqu’à 70 ° ; L

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