Physicochemical and analytical studies on the bioavailability of pharmaceuticals

Katarzyna Dymczuk

Abstract

The subject of this thesis was measuring the drug release kinetics from polymeric nanoparticles. Nimesulide was the active ingredient chosen to be encased within the nanoparticles. It is a non-steroidal anti-inflammatory drug (NSAID) with analgesic and antipyretic properties. Nimesulide operates through selective inhibition of cyclooxygenase-2, an enzyme that participates in prostaglandin synthesis. Clinical indications for Nimesulide include the treatment of acute (short term) pain and painful osteoarthritis. Two kinds of nanoparticles were prepared using one of two chosen polymers, polylactic acid - PLA and poly(lactic-co-glycolic acid) - PLGA. Due to their biodegradability they found frequent use in medicine. They are utilized in the manufacturing of drug carriers, grafts, sutures, implants and many other biomedical devices. The polimeric nanoparticles loaded with Nimesulide were prepared by the emulsion/solvent evaporation method. This method involves the preparation of an oil-in-water emulsion, where the oil phase consists of the polymer and the drug dissolved in acetone. This oil phase is added to a polar solvent containing a surfactant, in this case polyvinyl alcohol. The prepared nanoparticles were characterized using a particle size distribution analyzer and a scanning electron microscope. Two distinct nanostructures where observed - PLA nanoparticles and PLGA nanofibers. Release kinetics of Nimesulide for both kinds of nanostructures were elucidated using two techniques - Dialysis Membrane and High Throughput Screening methods. Drug concentration throughout the experiment was measured by High Performance Liquid Chromatography. The results were compiled and visualized in the form of charts presenting the change of release ratio in relation to time. It was found that both nanostructures have highly similar release kinetics. Good agreement of both analysis methods confirms that techniques performed in the micro scale are a suitable substitute for macro scale techniques. The influence on release kinetics of two additional factors was characterized: shaking speed for PLA nanoparticles and buffer pH for PLGA nanofibers.
Diploma typeMaster of Science
Author Katarzyna Dymczuk ZChF
Katarzyna Dymczuk,,
- Department Of Physical Chemistry
Title in PolishBadanie biodostępności leków z uwzględnieniem badań fizykochemicznych i analitycznych
Supervisor Aneta Pobudkowska-Mirecka ZChF
Aneta Pobudkowska-Mirecka,,
- Department Of Physical Chemistry
Certifying unitFaculty of Chemistry (FC)
Affiliation unitDepartment Of Physical Chemistry (DPC)
Languagepl polski
StatusFinished
Issue date (year)2013
Pages65
Keywords in PolishUwalnianie leków, nanocząstki, PLA, PLGA, PVA
Keywords in EnglishDrug delivery, nanoparticles, PLA, PLGA, PVA
Abstract in PolishCelem pracy było badanie uwalniania substancji leczniczej z wytworzonych wybraną metodą nanostruktur polimerowych. Substancją czynną, której uwalnianie badano był Nimesulid, należący do niesteroidowych leków przeciwzapalnych (NLPZ). Wykazuje on działanie przeciwzapalne i przeciwbólowe ponieważ jest inhibitorem cyklooksygenazy odpowiedzialnej za syntezę prostaglandyn będących mediatorami stanów zapalnych. Stosowany jest w leczeniu ostrego bólu, w tym także bólu towarzyszącego chorobie zwyrodnieniowej stawów. Do wytworzenia nanocząstek użyto dwóch polimerów: poli(D,L-kwasu mlekowego) - PLA oraz poli(D,L-laktydo-ko-glikolidu) - PLGA. Są to polimery biodegradowalne, które znalazły szerokie zastosowanie w medycynie. Pełnią funkcję nośników leków, są używane do wyrobu nici chirurgicznych oraz implantów. Metodą wykorzystaną do otrzymania nanocząstek polimerowych była metoda emulsyjna z odparowaniem rozpuszczalnika. Polega ona na wytworzeniu emulsji typu O/W, w której fazę olejową stanowił Nimesulid i polimer (PLA lub PLGA) rozpuszczony w acetonie. Substancją powierzchniowo czynną, którą rozpuszczano w fazie wodnej tej emulsji był poli(alkohol winylowy) - PVA. Wytworzone nanocząstki zbadano za pomocą analizatora wielkości cząstek oraz skaningowego mikroskopu elektronowego. Okazało się, że otrzymano dwie różne nanostruktury - nanocząstki PLA i nanowłókna PLGA. Ostatnim etapem pracy było badanie uwalniania substancji leczniczej z otrzymanych nanostruktur. W tym celu użyte zostały dwie metody - standardowa metoda membrany dializowej oraz nowa, wysokoprzepustowa metoda mikropłytki HTS. Stężenia leku podczas uwalniania badano za pomocą wysokosprawnej chromatografii cieczowej. Otrzymane wyniki przedstawiono w postaci wykresów zależności procentowej uwolnionego leku od czasu uwalniania. Otrzymano porównywalne krzywe dla obydwu badanych nanostruktur. Potwierdzono możliwość przeniesienia badań ze skali makro (metoda membrany dializowej) do mikro (metoda HTS). Dodatkowo określono zależność szybkości uwalniania leku z nanostruktur polimerowych od szybkości wytrząsania (nanocząstki PLA) oraz od pH buforu używanego do uwalniania (nanowłókna PLGA).
File
mgr_KDymczuk.pdf / 51.06 MB / mgr_KDymczuk.pdf 51.06 MB


Back