Micelas de Kolliphor® HS 15 en escala nano para minimizar la autoagregación de Rifampicina en medio acuoso

GROTZ E.; BERNABEU E.; PAPPALARDO M.; CHIAPPETTA D.A.; MORETTON M.A.

Jornada; XIII Jornadas de Farmacia y Bioquímica Industrial (JorFyBi 2017); 2017

INTRODUCCIÓNLa tuberculosis (TB) es una enfermedad infecciosa con alta mortalidad causada principalmente por Mycobacterium tuberculosis, la cual afecta tanto a niños como a adultos. El tratamiento de primera línea para esta enfermedad incluye la co-administración diaria oral de los siguientes fármacos: rifampicina (RIF), isoniazida, pirazinamida y etambutol. De estos fármacos, RIF presenta una solubilidad en medio acuoso pH-dependiente y una pobre estabilidad tanto en medio ácido como alcalino. Además, RIF presenta propiedades anfifílicas y está clasificada según el Sistema de Clasificación Biofarmacéutica como clase II límite. A su vez, debido a sus características y su alto peso molecular (822,95 g/mol), podría autoagregarse en medio acuoso, lo cual dificultaría el desarrollo de formulaciones acuosas líquidas. Es por esto que el empleo de micelas poliméricas (MPs) como nanotransportadores de RIF es una estrategia atractiva para evitar o minimizar la precipitación de la RIF en medio acuoso. El Kolliphor® HS 15 (Kolli) es un polímero no-iónico, comercialmente disponible, el cual ha sido aprobado por la FDA para su uso en formulaciones farmacéuticas. Su estructura anfifilica le permite auto-ensamblarse en forma de micelas en medio acuoso. El objetivo de nuestro trabajo es, por lo tanto, mejorar la estabilidad de RIF en formulaciones acuosas, minimizando su autoagregación mediante el uso de micelas de Kolli con el potencial desarrollo de formulaciones anti-TB, novedosas y líquidas, para pacientes pediátricos. MATERIALES Y MÉTODOSLos materiales empleados fueron el polímero Kolli, suministrado por BASF®; la RIF, comprada a Droguería Saporiti; y los solventes orgánicos fueron de grado analítico y utilizados como se recibieron. Las micelas (1-10 % P/V) con RIF (20-100 mg) y sin RIF fueron preparadas a temperatura ambiente por la técnica de difusión de cosolvente, usando acetona como solvente orgánico. Soluciones blanco de RIF 2 mg/mL (sin polímero) fueron utilizadas como controles. La concentración de RIF en cada sistema fue determinada por UV-Visible (λ= 480 nm), usando una curva de calibración de RIF en DMF. El diámetro hidrodinámico (Dh), el índice de polidispersión (PDI) y el potencial Z de cada sistema fue determinado a 25 ˚C por el método de dispersión dinámica de la luz láser (DLS). La concentración de agregación crítica (CAC) de la solución acuosa de RIF y la concentración micelar crítica (CMC) de la dispersión acuosa de Kolli fueron también determinadas por DLS, a 20, 25 y 37 ˚C. Por último, el punto de fusión de la RIF se determinó dentro de un rango de temperatura entre 25 y 200 ˚C, usando una rampa de calentamiento de 5 ˚C/minuto. RESULTADOSEn una primera etapa, los comportamientos de agregación de RIF y Kolli en medio acuoso fueron estudiados empleando DLS. En el caso de RIF, los valores de CAC obtenidos fueron 0,1540; 0,0140 y 0,0072% P/V a 20, 25 y 37 ˚C, respectivamente. Un comportamiento similar fue observado con los valores de CMC para el Kolli (0,088; 0,022 y 0,012% P/V a 20, 25 y 37 ˚C, respectivamente), evidenciando un comportamiento dependiente de la temperatura. En una segunda etapa, desarrollamos micelas cargadas con RIF para minimizar la autoagregación y precipitación del fármaco. Las micelas blanco (Kolli 1-10% P/V), demostraron una distribución de tamaño unimodal en todos los casos, con tamaños entre 12,6 y 13,4 nm y valores neutrales de potencial Z (-0,36 mV). Por otro parte, el blanco de RIF (2 mg/mL), presentó una única población de tamaño (232,6 ± 7,0 nm; PDI: 0,589 ± 0,056) con un potencial Z negativo (-19,80 mV). Además, se observó la presencia de un precipitado rojo, correlacionado con una caída de la concentración de RIF del 28%. El punto de fusión de dicho precipitado se correspondió con el valor informado en bibliografía para la RIF (184 ˚C). Con el fin de estudiar los sistemas micelares con fármaco, se emplearon diferentes estrategias. En primer lugar se mantuvo constante la concentración de RIF (2 y 10 mg/mL) con concentraciones crecientes de Kolli (1-10% P/V). En el caso de las micelas cargadas con 2 mg/mL de RIF se observó la presencia de una única población de tamaño (~11-14 nm), excepto para el sistema al 1% P/V, donde se observó una distribución bimodal (11,0 ± 0,1 nm y 234,5 ± 13,2 nm). Teniendo en cuenta la distribución de tamaño observada en los blancos de polímero y RIF, consideramos que el pico de menor tamaño corresponde a las micelas con RIF y el de mayor tamaño a los agregados del fármaco. Por lo que, un incremento de la concentración de RIF (10 mg/mL) en los sistemas micelares, demostró la presencia tanto de micelas como de agregados de fármaco entre 1 y 7% P/V de Kolli (distribución bimodal). Sin embargo, la mayor concentración utilizada del polímero (10% P/V) permitió inhibir la autoagregación de la RIF en solución, donde sólo se observaron valores de tamaño (12,4 ± 0,1 nm con un PDI estrecho de 0,082 ± 0,004) correspondientes a los sistemas micelares cargados con fármaco (distribución unimodal) (Figura 1). Asimismo, el potencial Z de las micelas con RIF se encontró dentro de la neutralidad.Por ultimo, se evaluó una estrategia alternativa manteniendo constante la concentración de Kolli (5 % P/V) con concentraciones crecientes de RIF (2,5-10 mg/mL). Los resultados demostraron una distribución bimodal de tamaños, independientemente de la concentración de fármaco empleada, indicando la existencia de agregados de RIF. Asimismo, se observo un aumento en la intensidad (%) del pico de mayor tamaño (junto con la PDI del sistema) a medida que la concentración de RIF se incremento de 2,5 a 10 mg/mL.CONCLUSIONESLogramos evitar eficazmente la autoagregación de RIF en medio acuoso mediante su encapsulación en micelas poliméricas, usando Kolli como el biomaterial formador de micelas. Los resultados sugieren que las micelas a partir de cierta concentración son capaces de mejorar la estabilidad acuosa de la RIF, dependiendo de la concentración final de fármaco a emplear. Por esta razón, nuestro sistema micelar novedoso cargado con RIF representa una plataforma nanotecnológica atractiva para mejorar el desarrollo de formulaciones pediátricas líquidas más estables físicamente para la terapia anti-TB. Es interesante destacar, la relevancia clínica que presenta la posibilidad de emplear un biomaterial formador de micelas comercialmente disponible.