Desarrollo y caracterización de sistemas de transporte y liberación de fármacos utilizados para el tratamiento de patologías infecciosas

Abstract

El presente trabajo de investigación se centró en el desarrollo y caracterización de sistemas de transporte y liberación de rifampicina. Este fármaco ha demostrado ser eficaz en el tratamiento de la leishmaniasis asi como también de infecciones bacterianas. Sin embargo, rifampicina presenta algunas propiedades subóptimas como baja solubilidad, biodisponibilidad variable y problemas de estabilidad. Por lo tanto, se procedió a la obtención de nuevos sistemas supramoleculares conteniendo rifampicina, ciclodextrinas y aminoácidos con el propósito de mejorar las propiedades fisicoquímicas, biofarmacéuticas y microbiológicas de este principio activo. Las ciclodextrinas seleccionadas fueron β-ciclodextrina y γ-ciclodextrina. Los aminoácidos empleados fueron ácido aspártico, ácido glutámico, arginina, leucina, prolina y valina. En relación al diseño y desarrollo experimental, se evaluó la solubilidad del fármaco frente al agregado de los diferentes compuestos mediante estudios de solubilidad. El mecanismo de interacción se estableció mediante espectroscopia de resonancia magnética nuclear de protones y modelado molecular. La caracterización fisicoquímica en estado sólido se realizó utilizando espectroscopia infrarroja con transformada de Fourier, análisis térmico, difracción de rayos X de polvos y microscopía electrónica de barrido. La disolución de los sistemas sólidos se evaluó mediante ensayos de disolución. La estabilidad fue estudiada empleando un procedimiento analítico indicativo de estabilidad por cromatografía líquida de alta eficacia. Finalmente, se investigó la actividad antibacteriana, antibiofilm y antiparasitaria in vitro del fármaco puro y de los sistemas supramoleculares desarrollados mediante métodos de difusión en discos de agar, ensayos de viabilidad celular, y ensayos de tinción y análisis morfológico. Como conclusión, los estudios realizados confirmaron la obtención de nuevos sistemas supramoleculares de rifampicina con propiedades fisicoquímicas, biofarmacéuticas y antimicrobianas mejoradas, lo cual representa un importante hallazgo para futuras investigaciones relacionadas al desarrollo de nuevas formulaciones farmacéuticas destinadas al tratamiento de diferentes enfermedades infecciosas y, en particular, para el tratamiento de la leishmaniasis

This research work was based on the development and characterization of rifampicin drug delivery systems. This antimicrobial drug has been shown to be effective in the treatment of leishmaniasis as well as bacterial infections. However, rifampicin presents some suboptimal properties such as low solubility, variable bioavailability, and stability problems. Therefore, new pharmaceutical systems containing rifampicin, cyclodextrins, and amino acids were developed with the aim of improving the physicochemical, biopharmaceutical and microbiological properties of this drug. The selected cyclodextrins were β-cyclodextrin and γ-cyclodextrin. The amino acids tested were aspartic acid, glutamic acid, arginine, leucine, proline, and valine. In relation to the experimental design and development, the drug solubility was evaluated against the addition of the different compounds through phase-solubility studies. The mechanism of interaction was established through proton nuclear magnetic resonance spectroscopy and molecular modeling. Physicochemical characterization was investigated by Fourier transform infrared spectroscopy, thermogravimetric analysis, differential scanning calorimetry, X-ray powder diffraction, and scanning electron microscopy. The dissolution properties were evaluated by dissolution assays. To investigate stability, a high performance liquid chromatography analytical method was developed and validated. Finally, both the antibacterial and antiparasitic activity of the drug and the systems were investigated by agar disk diffusion methods, cell viability assays, and staining assays and microscopic analysis. As a general conclusion and based on our studies, we confirm the obtaining of new rifampicin pharmaceutical systems with improved physicochemical, biopharmaceutical and antimicrobial properties, which represents an important finding for future research related to the development of new pharmaceutical formulations for the treatment of different infectious diseases and, in particular, for the treatment of leishmaniasis.