Mucoadhesive buccal films of tramadol for effective pain management / Filmes bucais mucoadesivos de tramadol para o controle eficaz da dor

Abstract Background and objectives: Tramadol hydrochloride is a centrally-acting synthetic opioid analgesic binding to specific opioid receptors. It is used in the management of chronic pain and is recommended as first line drug in the treatment of postoperative or orthopedic injury induced acute pain. The present work is designed to prepare and evaluate mucoadhesive buccal film of tramadol hydrochloride as a novel form of prolonged analgesia for patients with orthopedic injuries. Methods: Buccal films of tramadol hydrochloride were prepared by solvent casting method. The prepared films were evaluated for the various evaluation parameters like thickness, surface pH, weight uniformity, content uniformity, folding endurance, swelling index, in vitro drug release study, in vitro test for mucoadhesion and in vivo studies (primary mucosal irritancy test and analgesic activity). Results: All the formulations exhibited good results for physicochemical characterizations. In in vitro drug release study the films exhibited controlled release more than 12 hours. The formulation BFT2 (containing chitosan and PVP K-90) showed no irritant effect on buccal mucosa and elicit the significant in vivo analgesic activity with 57.14% analgesia against that of standard (61.04%). It was concluded that the mucoadhesive films of tramadol hydrochloride can be effectively used to alleviate the severe pain of orthopedic injuries with prompt onset and prolonged action.

Resumo Justificativa e objetivos: O cloridrato de tramadol é um analgésico opioide de ação central que se liga a receptores opioides específicos. É usado no tratamento de dor crônica e recomendado como fármaco de primeira linha para o tratamento no pós-operatório ou em dor aguda induzida por lesão ortopédica. O presente estudo visa a preparar e avaliar o filme bucal mucoadesivo de cloridrato de tramadol como uma nova forma de analgesia prolongada para pacientes com lesões ortopédicas. Método: Filmes bucais de cloridrato de tramadol foram preparados pelo método de evaporação de solvente. Os filmes preparados foram avaliados para os vários parâmetros de avaliação, como espessura, pH da superfície, uniformidade do peso, uniformidade do conteúdo, resistência a dobras, índice de intumescimento, estudo de liberação da droga in vitro, teste in vitro para mucoadesão e estudos in vivo (teste de irritação da mucosa primária e atividade analgésica). Resultados: Todas as formulações apresentaram bons resultados para caracterizações físico-químicas. Em estudo de libertação de droga in vitro, os filmes exibiram liberação controlada por mais de 12 horas. A formulação de BFT2 (com quitosana e PVP K-90) não mostrou efeito irritante sobre a mucosa bucal e provocou uma atividade analgésica significativa in vivo com 57,14% de analgesia versus a do padrão (61,04%). Concluiu-se que os filmes mucoadesivos de cloridrato de tramadol podem ser usados eficazmente para aliviar a dor intensa de lesões ortopédicas com início rápido e ação prolongada.

[Mucoadhesive buccal films of tramadol for effective pain management]. / Filmes bucais mucoadesivos de tramadol para o controle eficaz da dor.

BACKGROUND AND OBJECTIVES: Tramadol hydrochloride is a centrally-acting synthetic opioid analgesic binding to specific opioid receptors. It is used in the management of chronic pain and is recommended as first line drug in the treatment of postoperative or orthopedic injury induced acute pain. The present work is designed to prepare and evaluate mucoadhesive buccal film of tramadol hydrochloride as a novel form of prolonged analgesia for patients with orthopedic injuries. METHODS: Buccal films of tramadol hydrochloride were prepared by solvent casting method. The prepared films were evaluated for the various evaluation parameters like thickness, surface pH, weight uniformity, content uniformity, folding endurance, swelling index, in vitro drug release study, in vitro test for mucoadhesion and in vivo studies (primary mucosal irritancy test and analgesic activity). RESULTS: All the formulations exhibited good results for physicochemical characterizations. In in vitro drug release study the films exhibited controlled release more than 12hours. The formulation BFT2 (containing chitosan and PVP K-90) showed no irritant effect on buccal mucosa and elicit the significant in vivo analgesic activity with 57.14% analgesia against that of standard (61.04%). It was concluded that the mucoadhesive films of tramadol hydrochloride can be effectively used to alleviate the severe pain of orthopedic injuries with prompt onset and prolonged action.

Mucoadhesive microemulsion of ibuprofen: design and evaluation for brain targeting efficiency through intranasal route

This study aimed at designing mucoadhesive microemulsion gel to enhance the brain uptake of Ibuprofen through intranasal route. Ibuprofen loaded mucoadhesive microemulsion (MMEI) was developed by incorporating polycarbophil as mucoadhesive polymer into Capmul MCM based optimal microemulsion (MEI) and was subjected to characterization, stability, mucoadhesion and naso-ciliotoxicity study. Brain uptake of ibuprofen via nasal route was studied by performing biodistribution study in Swiss albino rats. MEI was found to be transparent, stable and non ciliotoxic with 66.29 ± 4.15 nm, -20.9 ± 3.98 mV and 98.66 ± 1.01% as average globule size, zeta potential and drug content respectively. Transmission Electron Microscopy (TEM) study revealed the narrow globule size distribution of MEI. Following single intranasal administration of MMEI and MEI at a dose of 2.86 mg/kg, uptake of ibuprofen in the olfactory bulb was around 3.0 and 1.7 folds compared with intravenous injection of ibuprofen solution (IDS). The ratios of AUC in brain tissues to that in plasma obtained after nasal administration of MMEI were significantly higher than those after intravenous administration of IDS. Findings of the present investigation revealed that the developed mucoadhesive microemulsion gel could be a promising approach for brain targeting of ibuprofen through intranasal route.

O objetivo deste trabalho foi planejar microemulsão/mucoaesiva em gel a fim de melhorar a captação cerebral de ibuprofeno por via intranasal. A microemulsão para mucoadesão com ibuprofeno (MMEI) foi desenvolvida pela incorporação de policarbofil como polímero mucoadesivo em microemulsão otimizada (MEI) com base em Capmul (MCM) e foi submetida à caracterização, estabilidade, mucoadesão e naso-ciliotoxicidade. A captação cerebral de ibuprofeno pela via nasal foi estudada por meio de estudo de biodistribuição em ratos albinos suíços. MEI se mostrou transparente, estável e não ciliotóxica, com 66,29 ± 4,15 nm, -20,9 ± 3,98 mV e 98,66 ± 1,01%, respectivamente, de tamanho médio dos glóbulos, potencial zeta e conteúdo do fármaco. O estudo revelou o estreita distribuição do tamanho dos glóbulos de MEI. Após administração intranasal única de MMEI e MEI, em dose de 2,86 mg/kg, a captação de ibuprofeno no bulbo olfativo foi em torno de 3,0 e 1,7 vezes maior, comparativamente, à injeção endovenosa de ibuprofeno (IDS). As taxas de ASC em tecido cerebral em relação ao plasma, obtidas após administração da MMEI nasal, foram, significativamente, mais elevadas do que aquelas observadas após a administração intravenosa de IDS. Os resultados do presente estudo mostraram que a microemulsão/mucoadesiva em gel poderia ser uma abordagem promissora para o direcionamento cerebral de ibuprofeno por via intranasal.

Screening of mucoadhesive vaginal gel formulations

Rational design of vaginal drug delivery formulations requires special attention to vehicle properties that optimize vaginal coating and retention. The aim of the present work was to perform a screening of mucoadhesive vaginal gels formulated with carbomer or carrageenan in binary combination with a second polymer (carbomer, guar or xanthan gum). The gels were characterised using in vitro adhesion, spreadability and leakage potential studies, as well as rheological measurements (stress and frequency sweep tests) and the effect of dilution with simulated vaginal fluid (SVF) on spreadability. Results were analysed using analysis of variance and multiple factor analysis. The combination of polymers enhanced adhesion of both primary gelling agents, carbomer and carrageenan. From the rheological point of view all formulations presented a similar behaviour, prevalently elastic and characterised by loss tangent values well below 1. No correlation between rheological and adhesion behaviour was found. Carbomer and carrageenan gels containing the highest percentage of xanthan gum displayed good in vitro mucoadhesion and spreadability, minimal leakage potential and high resistance to dilution. The positive results obtained with carrageenan-xanthan gum-based gels can encourage the use of natural biocompatible adjuvants in the composition of vaginal products, a formulation field that is currently under the synthetic domain.

O planejamento racional de formulações para a liberação vaginal de fármacos requer atenção especial às propriedades do veículo, que otimizem o revestimento e a retenção vaginal. O objetivo do presente trabalho foi realizar uma triagem de géis vaginais mucoadesivos formulados com carbomero ou carragenina em combinação binária com um segundo polímero (carbomero, goma guár ou xantana). Os géis foram caracterizados usando estudos in vitro de aderência, espalhabilidade e potencial de vazamento, bem como medições reológicas (testes de varredura de tensão e frequência) e o efeito de diluição com fluido vaginal simulado (SVF) na espalhabilidade. Os resultados foram analisados utilizando a análise de variância e de fator múltiplo. A combinação de polímeros reforçou a adesão de ambos os agentes gelificantes primários, carbomero e carragenina. Do ponto de vista reológico todas as formulações apresentaram comportamento semelhante, predominantemente elástico e caracterizado por valores de tangente de perda bem abaixo de 1. Não se encontrou correlação entre as medições reológicas e o comportamento de adesão. Os géis de carbomero e carragenina contendo o maior porcentual de goma xantana apresentaram melhor mucoadesão e espalhabilidade, menor potencial de vazamento e maior resistência à diluição in vitro. Os resultados positivos obtidos com géis de carragenina-goma xantana podem incentivar o uso de adjuvantes biocompatíveis naturais na composição dos produtos vaginais, um campo de formulação atualmente sob o domínio de produtos sintéticos.

Synthesis and characterization of a cysteine xyloglucan conjugate as mucoadhesive polymer

The aim of this study was to improve the mucoadhesive potential of xyloglucan polymer by the covalent attachment of cysteine as thiol moiety. The parent polymer xyloglucan was chemically modified by introducing sulphydryl bearing compound L-cysteine HCl. Different batches of xyloglucan-cysteine conjugates were prepared at varying reaction pH (2-6) and evaluated for optimum thiol incorporation, disulphide group content, swelling behavior, rheological properties and mucoadhesive properties. The obtained conjugates characterized in vitro by quantification of immobilized thiol groups; showed maximum thiol incorporation on xyloglucan (7.67 ± 0.14 %) at pH 5. The disulphide group content was found maximum (2.83 ± 0.12) at pH 6. The water uptake at end of 4 h was 5.0 for xyloglucan and was found to decrease in thiolated derivatives with increase in thiolation. Mucoadhesion studies revealed that mucoadhesion of xyloglucan-cysteine conjugate increased more than twice compared to the unmodified polymer. The viscosity of thiomer was more than that of xyloglucan because of formation of disulphide bonds.

O objetivo deste estudo foi melhorar o potencial mucoadesivo do polímero xiloglicano pela ligação covalente de cisteína como unidade de tiol. O polímero xiloglicano foi quimicamente modificado pela introdução de cloridrato de cisteína como grupo contendo sulfidrila. Prepararam-se diferentes lotes de conjugados cisteína-xiloglicano em pH variando de 2 a 6, avaliando-se a incorporação ótima de tiol, o conteúdo de dissulfeto, o comportamento de inchamento, as propriedades reológicas e mucoadesivas. Os conjugados obtidos foram caracterizados in vitro pela quantificação de grupos tiol, mostrando máxima incorporação na xiloglicana (7.67 ± 0.14 %) em pH 5. O conteúdo de grupos dissulfeto foi máximo (2.83 ± 0.12) em pH 6. O índice de inchamento em % no fim de 4 h foi 83.87 para o xiloglicano e diminuiu para os derivados tiolados. O conteúdo foi mínimo para TH2 (78.26), aumentou pouco até TH5 (83.33) e diminuiu, posteriormente, para TH6 (80.13). Os estudos de mucoadesão revelaram que o conjugado xiloglicano-cisteína aumentou mais que duas vezes comparativamente ao polímero não modificado. A viscosidade do tiômero foi maior do que a do xiloglicano devido à formação das ligações dissulfeto.

Formulation and evaluation of mucoadhesive buccal patch of acyclovir utilizing inclusion phenomenon

Mucoadhesive buccal patch releasing drug in the oral cavity at a predetermined rate may present distinct advantages over traditional dosage forms, such as tablets, gels and solutions. A buccal patch for systemic administration of acyclovir in the oral cavity was developed using polymers hydroxy propyl methyl cellulose (K4M), hydroxy propyl methyl cellulose (K15M), sodium carboxy methyl cellulose and poly vinyl pyrolidone (K30), plasticizer poly ethylene glycol (400) and a backing membrane of Eudragit (RL100). The films were evaluated in terms of swelling, residence time, mucoadhesion, release, and organoleptic properties. The optimized films showed lower release as compared to controlled drug delivery systems. Hence, an inclusion complex of acyclovir was prepared with hydrophilic polymer hydroxylpropyl beta-cyclodextrin in the molar ratio of 1:1. The inclusion complex was characterized by optical microscopy, FAB mass spectroscopy, and FTIR spectroscopy. Patches formulated with the acyclovir inclusion complex were evaluated along the same lines as those containing acyclovir alone. The in vitro release data revealed a substantial increase from 64.35 percent to 88.15 percent in the case of PS I and PS II batches, respectively, confirming the successful use of inclusion complexes for the formulation of buccal patch of acyclovir.

Mucoadesivos bucais liberadores de fármacos para a cavidade oral com taxa de liberação pré-determinada podem apresentar distintas vantagens em relação às formas farmacêuticas convencionais como comprimidos, géis e soluções. Neste trabalho, um adesivo bucal para administração sistêmica de aciclovir através da cavidade oral foi desenvolvido empregando-se os polímeros hidroxipropilmetil celulose (K4M), hidroxipropilmetil celulose (K15M), carboximetil celulose sódica e polivinil pirrolidona (K30), polietilenoglicol plastificado (400) e uma membrana suporte de Eudragit (RL100). Os filmes obtidos foram avaliados em termos de intumescimento, tempo de residência, mucoadesão, liberação e propriedades organolépticas. Os filmes otimizados apresentaram liberação mais lenta em comparação a outros sistemas de liberação controlada. Desta maneira, um complexo de inclusão de aciclovir foi preparado com o polímero hidrofílico hidroxipropil beta-ciclodextrina em proporções molares 1:1. O complexo de inclusão foi caracterizado por microscopia ótica, espectrometria de massas FAB e espectroscopia FTIR. Os adesivos formulados com o complexo de inclusão de aciclovir foram avaliados em paralelo com adesivos contendo aciclovir isolado. Os dados de liberação in vitro revelaram um aumento substancial, de 64,34 por cento para 88,15 por cento, nos lotes PS I e PS II, respectivamente, confirmando o sucesso do uso de complexos de inclusão para a formulação de adesivos bucais de aciclovir.

Mucoadhesive drug delivery systems / Sistemas de entrega de drogas mucoadesiva

Drug actions can be improved by developing new drug delivery systems, such as the mucoadhesive system. These systems remain in close contact with the absorption tissue, the mucous membrane, releasing the drug at the action site leading to a bioavailability increase and both local and systemic effects. Mucoadhesion is currently explained by six theories: electronic, adsorption, wettability, diffusion, fracture and mechanical. Several in vitro and in vivo methodologies are proposed for studying its mechanisms. However, mucoadhesion is not yet well understood. The aim of this study was to review the mechanisms and theories involved in mucoadhesion, as well as to describe the most-used methodologies and polymers in mucoadhesive drug delivery systems.

O efeito de fármacos pode ser potencializado através do desenvolvimento de novos sistemas de liberação como os sistemas mucoadesivos. Estes sistemas permanecem em contato íntimo com o tecido de absorção, as mucosas, liberando o fármaco no local de ação, com o consequente aumento da biodisponibilidade, podendo promover efeitos locais e sistêmicos. A mucoadesão, atualmente, é explicada por seis teorias, a eletrônica, da adsorção, da molhabilidade, da difusão, da fratura e a mecânica. Para estudar seus mecanismos e quantificá-la, são propostas várias metodologias in vitro e in vivo. Porém, a mucoadesão ainda não é totalmente compreendida. Esse trabalho tem por objetivo revisar os mecanismos e as teorias envolvidas na mucoadesão, além de descrever as metodologias e os polímeros mais utilizados em sistemas mucoadesivos para liberação de fármacos.

Desenvolvimento e caracterização de sistemas semi-sólidos para liberação de própolis na cavidade bucal / Development and characterisation of semisolid systems to deliver propolis in the oral cavity

Pharmaceutical formulations containing poloxamer 407 (P407), Carbopol 934P (C934P) or gelatin (GELA), with ethanolic propolis extract (PE), were designed for the treatment of oral mucosal diseases. PE was produced and its quality was assessed by measuring its specific gravity, pH, weight of dry residue and total flavonoid content. Monopolymeric and binary polymeric formulations were prepared and their gelling temperature (Tsol/gel), pH, continuous flow rheology and mucoadhesion were studied. PE exhibited good quality and the formulations were easy to prepare and showed a wide range of consistency. Most of the formulations showed thermoresponsive behaviour and only those containing 15% P407, plus 0.20% C934P or 1.0 % GELA, displayed Tsol/gel suitable for application to the oral mucosa. Monopolymeric formulations, containing C934P or GELA, and binary formulations exhibited pseudoplastic flow and low degrees of thixotropy. Monopolymeric formulations containing P407 exhibited pseudoplastic flow and rheopexy. The mucoadhesive properties of the systems could not be assessed. Fragments of formulation were found to remain stuck to parts of the mucin disc, owing to cohesive failure of the samples and of the sample/mucin interface. The data obtained on these formulations indicate a potentially useful role in the treatment of oral mucosal diseases

Formulações farmacêuticas contendo poloxamer 407 (P407), Carbopol 934P (C934P) ou gelatina (GELA), e extrato de própolis (EP) foram desenvolvidos para o tratamento de doenças da mucosa oral. EP foi produzido e sua qualidade foi avaliada quanto ao resíduo seco e ao teor de flavonóides totais. Formulações monopoliméricas e poliméricas binárias foram produzidas e a temperatura de gelificação (Tsol/gel), o pH, a reologia, assim como a mucoadesão das mesmas foram avaliados. O EP apresentou boa qualidade, as preparações foram fáceis de produzir e apresentaram uma ampla variação de consistência. A maioria das preparações apresentou comportamento de resposta térmica e apenas as formulações contendo 15% P407 e 0,20% C934P ou 1,0% GELA apresentaram Tsol/gel adequada para a administração na mucosa oral. Formulações monopoliméricas, contendo C934P ou GELA, e binárias exibiram comportamento de fluxo pseudoplástico e baixo grau de tixotropia. Formulações monopoliméricas de P407 exibiram fluxo pseudoplástico e reopexia. As propriedades mucoadesivas dos sistemas não puderam ser avaliadas. Fragmentos de formulações foram encontrados aderidos em alguns lugares do disco de mucina devido à falha de coesão das amostras e da interface amostra/mucina. Os resultados obtidos com essas formulações indicam a utilidade das mesmas no tratamento de doenças da mucosa oral.

Estudos de mucoadesão no trato gastrointestinal para o aumento da biodisponibilidade oral de fármacos: [revisão] / Mucoadhesion studies in the gastrointestinal tract to increase oral drug bioavailability: [revision]

A biodisponibilidade oral de muitos fármacos é limitada pelo tempo de residência das formas farmacêuticas ao longo do trato gastrointestinal. A mucoadesão tem sido proposta como forma de prolongar o tempo de residência em determinada zona, contribuindo para o aumento do efeito terapêutico dos fármacos. O estômago e o intestino delgado têm sido preferencialmente os alvos de estudo da mucoadesão, tendo sido observados resultados promissores em ensaios in vitro. Contudo, alguns ensaios em humanos, usando a técnica de γ-cintigrafia, têm revelado o insucesso da mucoadesão como forma de aumentar o tempo de contacto de formulações no trato gastrointestinal superior. A falta de correlação in vitro/in vivo pode ser atribuída à complexidade do trato gastrointestinal humano. Muitos dos modelos in vitro reproduzem apenas em parte as condições observadas in vivo. Outros fatores, tais como a motilidade, o pH, a espessura e a taxa de renovação de muco, presença de enzimas e alimentos, não têm sido simulados em ensaios in vitro. A taxa de renovação do muco, a sensibilidade aos estímulos secretores e a motilidade são mais baixas no cólon que no estômago e intestino delgado. Portanto, a mucoadesão no cólon poderá constituir um conceito mais bem sucedido. Contudo, são necessários mais estudos quer em modelos animais quer em humanos para avaliar o seu verdadeiro potencial. Além disso, são necessários estudos de farmacocinética para determinar a libertação e posterior absorção do fármaco a partir do sistema mucoadesivo.

The oral bioavailability of many drugs can be limited by the residence time of pharmaceutical dosage forms in the gastrointestinal tract. Mucoadhesion has been proposed as a method to increase residence time at a specific area, hence increasing the therapeutic effect of drugs. Most research efforts on mucoadhesion have focused on the stomach and small intestine, with promising results observed from in in vitro studies. However, γ-scintigraphy data obtained in human studies have revealed the lack of success of mucoadhesion approaches in order to increase the contact time of formulations in the upper gut. The lack of in vitro/in vivo correlation can be attributed to the complex nature of the human gastrointestinal tract, with most in vitro models providing little resemblance to the in vivo situation, such as motility, pH, mucus thickness and mucus turnover, presence of enzymes and food. In the colon, the mucus turnover, the sensibility to mucus secretory stimulus and motility are lower than in the stomach and small intestine. Therefore, colonic mucoadhesion may be a more successful approach. Nevertheless, more studies in animals and humans are needed to evaluate its potential, as well as, pharmacokinetic studies to investigate drug release and absorption from mucoadhesive systems.