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Título: Impact of the aggregation state of amphotericin B on its biopharmaceutical properties. Design of micro- and nanocarriers for oral delivery
Autor(es): Marcelino, Henrique Rodrigues
Palavras-chave: Anfotericina B;Agregação;Permeabilidade intestinal;Xilana;Emulsão água-água;Micropartículas
Data do documento: 8-Abr-2016
Citação: MARCELINO, Henrique Rodrigues. Impact of the aggregation state of amphotericin B on its biopharmaceutical properties. Design of micro- and nanocarriers for oral delivery. 2016. 260f. Tese (Doutorado em Ciências da Saúde) - Centro de Ciências da Saúde, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2016.
Resumo: This thesis is part of the development and evaluation of nanomedicines potentially able to overcome unfavorable biopharmaceutical properties of amphotericin B (AmB), a highly effective molecule used for the treatment of systemic fungal infections and leishmaniasis, but difficult to formulate efficiently, whatever the route of delivery. It is believed that this hydrophobic molecule suffers from severe limitations due to its pronounced tendency to aggregate under physiological conditions. The first part of the thesis was driven on the hypothesis that the degree of aggregation of AmB could have a strong impact on some of its pharmacokinetics properties. For this purpose albumin has been used to produce controlled complexes between albumin and AmB in order to control AmB aggregation states. The morphological characteristics of the resulting colloidal objects have been carefully characterized by UV-Vis spectroscopy and circular dichroism. Furthermore, the impact of aggregation state on both the intestinal permeability and a possibly expected recognition of the aggregates by the immunological system were investigated. The second part of this work was focused on the development of micro- and nanocarriers intended to overcome the absorption barrier raised against AmB after oral delivery. For this purpose, AmB was loaded into micro- and nanoemulsions to evaluate a possible permeability enhancement effect through the intestinal membrane, which was evaluated in ratas using the Ussing chamber model. No detectable permeation was seen in any of the experimental conditions. However, the electrophysiological data showed tissue viability losses due to the strong toxicity of AmB, that were dependent on the aggregation state of AmB when in contact with the tissue. It was also concluded from detailed permeation experiments in healthy tissues that paracellular and transcellular routes were likely to be only marginal pathways when oral absorption are observed in vivo, as reported in the literature. The likeness of other possible absorption pathways, including Peyer's patches capture and lymphatic pathway implication for aggregated particles has been discussed. Finally, another particulate system intended for colonic delivery and based on xylan, a natural and enzymatically degradable biopolymer, has been investigated. Xylan is a polysaccharide present in grains, cereals and angiosperm plants that is specifically degraded on colon region, by the microbiota. An original process consisting in a water-in-water emulsion of xylan in presence of PEG followed by a crosslinking phase using trisodium trimetaphosphate has been developed, making possible the production of xylan-based biocompatible micro- and nanospheres ranging from 380 nm to 4.5 μm, depending on the parameters in the process. This eco-friendly process is free of harmful solvents and has potential application for the delivery of AmB at the colonic level.
metadata.dc.description.resumo: Esta tese foi realizada com o objetivo geral de desenvolver e a caracterizar nanocarreadores com potencial para sobrepujar as propriedades biofarmacêuticas não-favoráveis da anfotericina B (AmB), uma molécula extremamente eficaz no tratamento de infecções sistemicas fungicas e leishmaniose, mas difícil de formular independentemente da via de administração desejada. Acredita-se que essa molécula hidrofóbica possui limitações devido a pronunciada tendência de agregar sob condições fisiológicas humanas. A primeira parte desta tese foi conduzida pela hipótese de que o estado de agregação da AmB teria um forte impacto sobre as propriedades farmacocinéticas da mesma. Por tal razão, complexos de albumina e amB foram produzidos de forma a controlar o estado de agregação da AmB. A estrutura dos coloides obtidos foi caracterizada através de ensaios de espectroscopia UV-Vis e dicroismo circular. Adicionalmente, o impacto do estado de agregação na permeabilidade intestinal e no possível reconhecimento dos agregados pelo sistema imunológico foram investigados. A segunda parte deste trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de micro- e nanocarreadores para sobrepor as barreiras para absorção da AmB após a sua administração pela via oral. Para este fim, AmB foi incorporada em micro- e nanoemulsões para observação da habilidade destes sistemas de incrementar a permeabilidade intestinal de moléculas. Tal habilidade foi avaliada através do método ex vivo de Câmaras de Ussing, onde o tecido intestinal é utilizado como barreira entre duas semi-câmaras. Nenhuma permeação foi detectada nas condições experimentais utilizadas. No entanto, os dados obtidos através da medidas eletrofisiológicas demonstraram que a velocidade da perda da viabilidade do tecido é dependente do estado de agregação da AmB em contato com o tecido. Também foi observado, através dos ensaios de permeabilidade que as rotas de absorção paracelular e transcelular devem ser rotas marginais quando a absorção da AmB é observada in vivo, como descrito na literatura. Como alternativas, as rotas de absorção pela captura de agregados e partículas pelas placas de Peyer e a rota de absorção linfática têm sido discutidas. Finalmente, um otro sistema particulado que objetiva a liberação em nível de colón e baseada na utilização da xilana, um biopolímero natural e enzimaticamente degradado. A xilana é polissacarídeo presente em grãos, cereais e plantas angiospermas que é especificamente degradado na região colônica, especificamente pela microbiota lá presente. A técnica aplicada de forma original consiste na formação de uma emulsão água-água de xilana em presença de PEG, seguida por uma etapa de reticulação com o trisódio trimetafosfato. Através da aplicação desta técnica foi possível produzir partículas à base de xilana que podem ter seu tamanho médio, de forma controlada, variado entre 380 nm e 4.5 μm, de acordo com os parâmetros utilizados. Esta técnica também é livre do uso de solventes orgânicos e possui potencial aplicação para a liberação controlada de AmB em nível de colón.
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/21539
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