Βιοδιασπώμενο σύστημα ελεγχόμενης υπό τον επιπεφυκότα απελευθέρωσης του οξέος της λατανοπρόστης: in vitro και in vivo αξιολόγηση

Abstract

Purpose: To develop a contemporary drug delivery system for the controlled and sustained subconjunctival delivery of latanoprost acid (LA), as well as to assess its safety and efficacy in rabbit eyes. Material and Methods: Poly(lactide)/Monomethoxy-poly(ethyleneglycol) (PLA-PEG) nanoparticles (NPs) were prepared as a delivery system of LA, using a modified emulsification-solvent evaporation technique. NPs were characterized in vitro according to their physicochemical properties and their drug entrapment efficiency. The release profile of LA from the NPs was determined in-vitro. In order to assess its efficacy, the system was subconjunctivally administered in normotensive albino rabbits (group A), and intraocular pressure (IOP) was monitored for eight consecutive days. A free LA solution of the same drug content was subconjunctivally injected in a second rabbit group (group B), while blank NPs were administered in a third group (group C). A group of untreated animals (group D) served as the control. Aqueous humor (AH) levels of LA were evaluated for six days post-administration, by means of high-performance liquid chromatography (HPLC). IOP measurements were obtained in all animal groups by means of the portable tonometer Tonopen-XL. Finally, rabbits were observed under slit lamp examination for any ocular side-effects, during the course of the study. In addition, vascularity at the site of administration was recorded as an indication of the level of tolerance against the administration of the system. Results: Mean nanoparticle size was 80 nm. The drug entrapment efficiency was 18.3%. In-vitro LA release was studied for fourteen consecutive days. Drug release from the nanoparticles was effectively sustained and less than 50% of the drug contained in the nanoparticle samples was released during the time period studied. Non-significant differences in baseline IOP were found between groups (p = 0.22). LA-loaded NPs exerted a significant hypotensive effect on group A, while IOP values remained significantly lower compared to the rest groups, throughout the study (p = 0.04). In contrast to the free drug group, AH levels of LA in the nanoparticle group steadily increased. On day 6, the AH concentrations of the drug were: 344 + 73.5 ng/ml and 228 + 41.01 ng/ml for the nanoparticle and the free drug group, respectively. No signs of adverse tissue reactions were observed. The delivery system of LA appeared to be well-tolerated by rabbit eyes, while no considerable increase of the vascularity at the administration area was noticed. Conclusions: The novel drug delivery system provided prolonged pharmacological activity in animal eyes in-vivo. It appears to be a promising system for the controlled and sustained subconjunctival delivery of latanoprost acid.

Σκοπός: Η εξέλιξη και παρασκευή ενός καινοτόμου συστήματος ελεγχόμενης και παρατεταμένης αποδέσμευσης του οξέος της λατανοπρόστης (LA), το οποίο θα είναι συμβατό και κατάλληλο για υποεπιπεφυκοτική χορήγηση, καθώς και η in vivo αξιολόγηση της αποτελεσματικότητας και της ασφάλειας του σε οφθαλμούς κονίκλων. Υλικό και Μέθοδος: Ως σύστημα μεταφοράς και αποδέσμευσης της δραστικής παρασκευάστηκαν νανοσωματίδια από συμπολυμερή πολυγαλακτικού οξέος-πολυαιθυλενογλυκόλης (PLA-PEG), μέσω μιας τροποποιημένης τεχνικής γαλακτωματοποίησης με ταυτόχρονη εξάτμιση του οργανικού διαλύτη. Το σύστημα χαρακτηρίστηκε in-vitro αναφορικά με τις φυσικοχημικές του ιδιότητες και την ικανότητα του να ενκαψακιώνει και να φορτώνει το LA, ενώ παράλληλα, προσδιορίστηκε η in-vitro καμπύλη αποδέσμευσης της δραστικής από αυτό. Με σκοπό την αξιολόγηση της in-vivo αποτελεσματικότητας του, το εν λόγω σύστημα χορηγήθηκε υποεπιπεφυκοτικά σε φυσιολογικής ενδοφθάλμιας πίεσης (ΕΟΠ) οφθαλμούς λευκών κονίκλων Νέας Ζηλανδίας (ομάδα Α), όπου και καταγράφηκε η υποτονική του δράση για οκτώ διαδοχικές ημέρες. Η αποτελεσματικότητα του καινοτόμου συστήματος συγκρίθηκε με αυτήν διαλύματος ελεύθερης δραστικής, αντίστοιχης περιεκτικότητας σε LA, μετά από υποεπιπεφυκοτική χορήγηση του τελευταίου σε δεύτερη ομάδα πειραματόζωων (ομάδα Β). Κενά νανοσωματίδια χορηγήθηκαν σε τρίτη ομάδα κονίκλων (ομάδα Γ), ενώ μία τελευταία ομάδα πειραματόζωων (ομάδα Δ) παρέμεινε χωρίς θεραπεία και αποτέλεσε την ομάδα ελέγχου. Τα επίπεδα της δραστικής στο υδατοειδές υγρό (ΥΥ) των πειραματόζωων προσδιορίστηκαν με τη βοήθεια υγρής χρωματογραφίας υψηλής απόδοσης (HPLC), μέχρι και την έκτη ημέρα από την χορήγηση. Η καταγραφή της ΕΟΠ σε όλες τις ομάδες μελέτης πραγματοποιήθηκε με την βοήθεια του φορητού τονομέτρου Tonopen-XL. Τέλος, με σκοπό την αξιολόγηση της ασφάλειας του συστήματος, τα πειραματόζωα υποβλήθηκαν σε τακτική κλινική παρατήρηση και καταγραφή ανεπιθύμητων ενεργειών καθ’ όλη τη διάρκεια της μελέτης. Η καταγραφή του βαθμού αγγείωσης στην περιοχή χορήγησης χρησιμοποιήθηκε ως ένδειξη του επιπέδου ανεκτικότητας στο σύστημα. Αποτελέσματα: Παρασκευάστηκαν νανοσωματίδια μέσου μεγέθους 80nm. Η % ικανότητα των νανοσωματιδίων να ενκαψακιώνουν την δραστική βρέθηκε 18.3%. H in-vitro απελευθέρωση της δραστικής μελετήθηκε συνολικά για δεκατέσσερις ημέρες. Η αποδέσμευση του φαρμάκου διατηρήθηκε καθ’ όλη την διάρκεια των πειραμάτων με λιγότερο από το 50% της συνολικής δραστικής, που περιείχετο στα δείγματα των νανοσωματιδίων, να απελευθερώνεται τελικά μέχρι το τέλος της 14ης ημέρας ελέγχου. Τα προ χορήγησης επίπεδα της ΕΟΠ μεταξύ των ομάδων μελέτης βρέθηκαν στατιστικώς μη σημαντικά (p = 0.22). Μετά την in-vivo χορήγηση του, το υπό μελέτη σύστημα παρουσίασε σημαντική υποτονική δράση στην ομάδα Α των πειραματόζωων, με τα επίπεδα της ΕΟΠ να παραμένουν σημαντικά χαμηλότερα σε σύγκριση με τις υπόλοιπες ομάδες καθ΄ όλη την διάρκεια της μελέτης (p = 0.04). Σε αντίθεση με την ομάδα της ελεύθερης δραστικής, τα επίπεδα του LA στο ΥΥ των κονίκλων της ομάδας των νανοσωματιδίων αυξάνονταν προοδευτικά. Την 6η ημέρα οι συγκεντρώσεις της δραστικής στις δύο ομάδες ήταν: 344 + 73.5 ng/ml για την ομάδα των νανοσωματιδίων, έναντι 228 + 41.01 ng/ml για την ομάδα της ελεύθερης δραστικής. Δεν παρατηρήθηκε οποιαδήποτε ανεπιθύμητη ενέργεια από την in-vivo χορήγηση των νανοσωματιδίων. Το σύστημα έγινε γενικώς καλώς ανεκτό από τα πειραματόζωα, χωρίς να παρατηρηθεί παράλληλα αξιοσημείωτη αύξηση του βαθμού αγγείωσης στην περιοχή χορήγησης. Συμπεράσματα: Το καινοτόμο σύστημα παρείχε παρατεταμένη in-vivo φαρμακολογική δράση σε οφθαλμούς κονίκλων. Τα εν λόγω νανοσωματίδια φαίνεται να αποτελούν ένα πολλά υποσχόμενο, σύγχρονο σύστημα ελεγχόμενης και παρατεταμένης υποεπιπεφυκοτικής απελευθέρωσης του οξέος της λατανοπρόστης.