Evaluation of the antibacterial synergism of two plant extracts belonging to Bignoniaceae family and development of a topical formulation

Abstract Fridericia caudigera and Cuspidaria convoluta (Bignoniaceae) species, which grow in the northwest of Argentina, have shown antibacterial effect against strains isolated from skin infections, and each one displayed synergism with commercial antibiotics. The aims of this work were to evaluate the antibacterial activity and toxicity of the combination of these two plant species, and to design a stable gel for topical use including the blend of extracts. The combination of extracts was evaluated for synergistic effects (chequerboard assay), genotoxicity (Ames test) and cytotoxicity (Artemia salina test). A gel was subsequently formulated with the combination of extracts using carboxymethylcellulose as a polymer. The following physico- chemical characteristics of the gel formulation: pH, viscosity, spreadability and total phenol content, as well as resistance to severe temperature changes, biological activity (diffusion in agar), in vitro permeation (Franz cells) and primary dermal irritation (Draize test) were analyzed. The combination of extracts showed a synergistic effect on pathogenic bacteria and was not toxic in the in vitro tests. The gel was stable and retained the antimicrobial activity of the original extracts. The formulation proposed in this work could constitute an alternative for primary skin infections since it proved to be safe for topical administration.

Safety assessment of complex benzoic acid using in vitro permeation assays with pig skin in Franz cells / Evaluación de seguridad del ácido benzoico complejado empleando ensayos de permeación in vitro con piel de cerdo en celdas de Franz

SUMMARY Franz cells are one of the main tools to evaluate the transepithelial permeation of compounds through the performance of in vitro tests, these allows inferring the safety behavior of a compound in the skin. The objective of this research was to determine the permeation behavior of benzoic acid from complexes with polyelectrolytes (EuB 75 Cl 25 EuB 100), compared to benzoic acid without complexing, to infer its safety behavior. In a first phase, skin storage conditions were established comparatively evaluating the diffusion parameters (flow and permeation constant) and transepithelial water loss, using ears skin of freshly slaughtered pigs, stored in 1M NaCl at -2 °C for 3 days; it was worked under infinite doses conditions. Subsequently, the permeation test of two complexes between Eudragit E and benzoic acid, in comparison with benzoic acid, was carried out under finite dose conditions. The benzoic acid quantification was performed with an analytical method validated by HPLC-DAD. The results showed no significant differences showing that biological samples can be stored for 72 h under the conditions described. The permeation behavior of the complexed benzoic acid with respect to the free benzoic acid showed a better safety profile, since there was a lower permeation for the first case. These results show that complexation of benzoic acid could decrease the sensitivity reactions that it normally presents, based on the decrease in its permeation.

RESUMEN Las celdas de Franz son una de las herramientas para evaluar la permeación transe-pitelial de compuestos mediante la realización de ensayos in vitro, estos permiten inferir el comportamiento de seguridad de un compuesto en la piel. El objetivo de esta investigación fue determinar el comportamiento de permeación del ácido benzoico a partir de complejos con polielectrolitos (EuB 75 Cl 25 EuB 100) en comparación con el ácido benzoico sin complejar, para inferir su comportamiento de seguridad. En una primera fase, se establecieron las condiciones de almacenamiento de la piel comparando los parámetros de difusión (flujo y constante de permeación) y pérdida de agua transepitelial, empleando piel de orejas de cerdos recién sacrificados, almacenadas en NaCl 1M a -2°C por 3 días; se trabajó bajo condiciones de dosis infinitas. Posteriormente, se realizó el ensayo de permeación de dos complejos entre ácido benzoico y Eudragit E, en comparación con el ácido benzoico, bajo condiciones de dosis finitas. La cuantificación del ácido benzoico fue realizada con un método analítico validado por HPLC-DAD. Los resultados evidenciaron que las muestras biológicas pueden almacenarse durante 72 h en las condiciones descritas. El comportamiento de permeación del ácido benzoico complejado respecto al ácido benzoico libre demostró tener un mejor perfil de seguridad, puesto que hubo una menor permeación para el primer caso. Estos resultados demuestran que la complejación del ácido benzoico podría disminuir las reacciones de sensibilidad que normalmente este presenta, basándose en la disminución de su permeación.

Validación de una metodología analítica por HPLC-DAD para la cuantificación de cafeína en un ensayo de permeación in vitro empleando mucosa oral porcina / Validation of an analytical HPLC-DAD methodology for the quantification of caffeine in an in vitro permeation test using porcine buccal mucosa

RESUMEN En este artículo se presentan los resultados del desarrollo y validación de una metodología analítica por cromatografía líquida de alta eficiencia con detector de arreglo de diodos (HPLC-DAD) para la cuantificación de cafeína; se utilizó una columna C18 con detección UV a 273 nm y una fase móvil compuesta por agua/acetonitrilo (80:20 v/v) de modo isocrático. Las características de desempeño evaluadas permitieron comprobar que existe una adecuada selectividad, una linealidad entre 0,5 y 50 ug/mL, con una precisión expresada como RSD menor a 2%, un porcentaje de recuperación del 99,9% y unos límites de detección y cuantificación para el método de 2,99 y 2,69 ng/mL, respectivamente. El método propuesto es útil para determinar el perfil de permeación bucal de la cafeína mediante un estudio in vitro con celdas de Franz empleando membrana bucal porcina.

SUMMARY This paper presents the results of the development and validation of an analytical methodology through high performance liquid chromatography with a diode array detector (HPLC-DAD) for the quantification of caffeine, using a C18 reverse phase column with UV detection at 273 nm and a mobile phase consisting exclusively of water/acetonitrile (80:20 v/v). The evaluated performance characteristics allowed to verify that there is an adequate selectivity, a linearity between 0.5 and 50 /µg/mL, with precision expressed as RSD in less than 2%, a recovery rate of 99.9%, and limits of detection and quantification for the method of2.99 and 2.69 ng/mL respectively. The proposed method is useful for determining the oral permeation profile of caffeine by an in vitro study with Franz cells using porcine buccal membrane.

Estandarización de celdas de Franz para la realización de ensayos de liberación de fármacos a partir de complejos con polielectrolitos / Standardization of Franz cells to evaluate drugs release from drug-polyelectrolyte complexes

En el presente estudio se realizó la estandarización de las condiciones de operación de algunas celdas de Franz, sistema que permite realizar la evaluación de la liberación de compuestos biológicamente activos como una de sus aplicaciones. Para ello se seleccionaron y caracterizaron dos complejos obtenidos entre Eudragit® y ácido benzoico como modelos a emplear, de acuerdo con su solubilidad. Se evaluó su comportamiento de liberación en diferentes condiciones operacionales del ensayo y los resultados se evaluaron empleando el modelo de Korsmeyer-Peppas y el análisis estadístico correspondiente. El análisis de Korsmeyer-Peppas demostró que el mecanismo de liberación del ácido benzoico se ajusta a la ley de difusión de Fick, en algunos casos. Las condiciones operacionales definidas para el ensayo de liberación en las celdas de Franz fueron las siguientes: la concentración del ácido benzoico en la dispersión de complejo en el compartimento donor, 0,07%; la velocidad de agitación, 400 rpm; el volumen de muestreo, 1 mL y la frecuencia de muestreo según un esquema determinado. Se demostró la reproducibilidad del ensayo de liberación en las condiciones operacionales definidas, mediante análisis de varianza.

This paper presents the studies carried out about the standardization of the operational conditions of some Franz Cells; this system allows evaluating the drug release, among others. To this purpose, two Eudragit E- benzoic acid complexes were selected and characterized, as models due to their solubility. After that, the outstanding operational variables were established and evaluated at different levels. The delivery profiles analysis applying the Korsmeyer-Peppas model showed that the release mechanism of benzoic acid was Fick diffusion, in some cases. The operational conditions: benzoic concentration in the complex dispersion in the donor compartment, 0,07%; agitation speed, 400 rpm; volume (1 mL) and frequency sampling according to specific scheme, were determined. The delivery assay reproducibility was demonstrated in the established operational conditions by statistically analysis (ANOVA).