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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.60.2009.tde-24122009-113337
Document
Author
Full name
Guilherme Martins Gelfuso
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Ribeirão Preto, 2009
Supervisor
Committee
Freitas, Luis Alexandre Pedro de (President)
Cunha Junior, Armando da Silva
Faccioli, Lucia Helena
Gremião, Maria Palmira Daflon
Marchetti, Juliana Maldonado
Title in Portuguese
Desenvolvimento de sistemas de liberação para a administração tópica passiva e iontoforética do minoxidil no tratamento da alopecia androgênica
Keywords in Portuguese
Alopecia Androgênica
Iontoforese
Micropartículas
Minoxidi
Penetração folicular
Abstract in Portuguese
Diante da hipótese de que micropartículas poliméricas podem atravessar a barreira epidérmica através da rota transfolicular, e baseado na evidência de que a iontoforese é um método que consegue direcionar a liberação de fármacos para os folículos pilosos, este trabalho teve como objetivo estudar in vitro a permeação cutânea do minoxidil sulfato (MXS), fármaco utilizado no tratamento da alopecia androgênica, tanto em sua forma microencapsulada como não encapsulada utilizando ou não a iontoforese, na tentativa de aumentar, controlar e direcionar a sua liberação tópica para o folículo piloso. O MXS foi primeiramente incorporado em um gel hidrofílico contendo 2,0% (m/m) do ativo e sua permeação e retenção cutânea in vitro verificada com e sem a presença de corrente elétrica durante 6 h, utilizando células de difusão e pele de orelha de porco. A quantidade de MXS retida no EC da pele foi determinada e diferenciada daquela retida nos folículos pilosos utilizando-se a técnica denominada tape stripping diferencial. Foi observado que o fluxo passivo de fármaco através da pele aumentou 150 vezes com aplicação de iontoforese anódica e que o aumento do pH da formulação de 3,5 para 5,5 restringiu 3 vezes essa permeação iontoforética e aumentou a retenção do MXS no EC e folículos pilosos. Estes resultados mostram que a iontoforese do MXS nestas condições é capaz de promover a liberação folicular do fármaco de maneira bastante significativa. Uma série de micropartículas de quitosana contendo MXS foi obtida por spray drying modificando quantidades e proporções de polímero e fármaco. O sistema selecionado para estudo foi obtido a partir de 1,50 g de polímero e 0,75 g de MXS, e apresentou alta eficiência de encapsulação (~82%), diâmetro médio igual a 3,05 µm, morfologia esférica e sem porosidades, e potencial zeta igual a + 5,87 mV. Quando incorporadas a uma formulação hidroalcoólica, essas micropartículas sofreram intumescimento, aumentando 1,5 vezes o seu diâmetro médio, mas não tiveram sua morfologia esférica alterada. Experimentos de liberação in vitro mostraram que as micropartículas obtidas foram capazes de sustentar 3,5 vezes a liberação do MXS. As micropartículas ainda restringiram a permeação passiva do fármaco, reduzindo 2 vezes seu fluxo de permeação e aumentando em 5 vezes a retenção de fármaco na região folicular, apesar das partículas em si não penetrarem a pele após administração passiva. Assim, este sistema foi capaz de promover uma liberação mais sustentada do fármaco, o que deve reduzir o número de aplicações do produto pelo paciente ao longo do dia, e garantiu a entrada de grandes quantidades do fármaco nos folículos pilosos, seu alvo de ação. A iontoforese dessas micropartículas, apesar de também não fazê-las penetrar a pele, conseguiu direcioná-las mais rapidamente para as aberturas foliculares, como mostrou os estudos de microscopia confocal de varredura a laser das micropartículas marcadas. Adicionalmente, a iontoforese aumentou 6 vezes a quantidade de MXS retida nos folículos já nas primeiras 3 h de aplicação, garantindo assim que grandes quantidades do fármaco atingissem seu local de ação mais rapidamente que quando as partículas foram aplicadas passivamente sobre a pele.
Title in English
Development of delivery systems for the topical passive and iontophoretic administration of minoxidil for the androgenic alopecia treatment
Keywords in English
Androgenic Alopecia
Follicular Penetration
Iontophoresis
Microparticles
Minoxidil
Abstract in English
Given the hypothesis that polymeric microparticles can penetrate the skin barrier along the transfollicular route, and based on the evidence that iontophoresis is a method that can direct the delivery of drugs to the hair follicles, this work aimed to study the in vitro skin permeation of minoxidil sulfate (MXS), a drug used to treat androgenic alopecia, both in its micro-encapsulated and non-encapsulated form, using or not iontophoresis, in an attempt to increase, control and direct its topical delivery to the hair follicle. The MXS was first incorporated in a hydrophilic gel containing 2.0% (w/w) MXS and its skin permeation and retention was in vitro observed with and without the presence of electric current for 6 h, using diffusion cells and skin of porcine's ears. The amount of MXS retained in EC was determined and differentiated from that retained in the hair follicles using the technique called differential tape stripping. It was observed that the passive flux of drug through the skin was increased 150-fold with the application of anodal iontophoresis and, by increasing the pH of the formulation from 3.5 to 5.5, iontophoretic permeation of MXS was 3-fold restricted, whereas it increased its retention in stratum corneum and hair follicles. These results show that iontophoresis of MXS in these conditions can promote the follicular delivery of the drug quite significantly. A series of chitosan microparticles containing MXS was obtained by spray drying, modifying quantities and proportions of polymer and drug. The system selected for study was obtained from 1.50 g of polymer and 0.75 g of MXS, and showed high encapsulation efficiency (~ 82%), mean diameter of 3.05 µm, spherical morphology without porosities, and zeta potential equal to + 5.87 mV. When incorporated into a hydro ethanolic formulation, these microparticles suffered swelling, increasing 1.5 times its diameter, but their spherical morphology was not modified. Permeation experiments showed in vitro that the microparticles obtained were able to sustain 3.5 times the release of MXS. The microparticles also restricted the passive permeation of the drug, reducing 2-fold its permeation flux and increasing by 5-fold the retention of drug in the follicular region, although the microparticles themselves did not penetrate the skin after passive administration. Thus, this system was able to promote a more sustained release of the drug, which must reduce the number of product applications by the patient throughout the day, and ensured the entry of large amounts of drug in hair follicles, their target. Iontophoresis of microparticles, although not making them penetrate the skin either, was able to direct them quickly to the follicular openings, as shown by laser confocal scanning microscopy studies of the labeled microparticles. In addition, iontophoresis increased 6-fold the amount of MXS retained in the follicles within the first 3 h of application, thereby ensuring that large quantities of the drug achieved its site of action more quickly than when the particles were applied passively to the skin.
 
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Publishing Date
2010-08-30
 
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