Sistemas Dispersos

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Evaluación biofarmacéutica de la vía
cutánea
Asignatura Reología y estabilidad Carrera
de Especialización en Producción de Cosméticos

Srta. Natalia Faiden
Dra Adriana Carlucci
Farmacotecnia I - FFyB - UBA
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Semisólidos de aplicación tópica

• Grupo de preparados muy heterogéneo,
  caracterizados por su consistencia semisólida.
  Están destinadas a ser aplicadas sobre la piel
  con el fin de ejercer una acción local emoliente
  o protectora, y no dar lugar a la penetración
  cutánea de los componentes que contienen.
• Constan de un excipiente, sencillo o complejo, en
  cuyo seno se disuelven o se dispersan los
  componentes.Tienen aspecto homogéneo
• 1) Bases monofásicas
• Hidrófobas no pueden absorber más que pequeñas
  cantidades de agua. Las sustancias que se emplean
  con más frecuencia son vaselina, parafina,
  aceites vegetales, glicéridos sintéticos, ceras y
  siliconas
• Absorbentes de agua pueden absorber grandes
  cantidades de este líquido. Sus excipientes son
  los de las pomadas hidrófobas a las cuales se
  incorporan emulgentes de tipo W/O, como la
  lanolina, los alcoholes de grasa de lana, ésteres
  de sorbitano, y alcoholes grasos.
• Hidrófilas se elaboran con excipientes miscibles
  en agua, tales como polietilenglicoles líquidos y
  sólidos.

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Semisólidos de aplicación tópica (cont)
2) Cremas Hidrófobas la fase externa es la fase
lipófila debido a la presencia en su composición
de emulgentes tipo W/O Hidrófilas la fase
externa es de naturaleza acuosa debido a la
presencia en su composición de emulgentes tipo
O/W, tales como jabones sódicos o de alcoholes
grasos sulfatados y polisorbatos, a veces
combinados en proporciones convenientes con
emulgentes tipo W/O. 3) Geles Hidrófobos
(oleogeles) están constituidos por excipientes
como la parafina líquido adicionada de
polietileno, aceites grasos gelificados con
sílice coloidal o por jabones de aluminio o
zinc. Hidrófilos (hidrogeles) se elaboran con
excipientes hidrófilos como el agua, el glicerol
y propilenglicol, gelificados con sustancias como
goma de tragacanto, almidón, derivados de la
celulosa, polímeros carboxivinílicos, silicatos
de magnesio y aluminio.
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Características de los excipientes

• Buena tolerancia (no irritación, ni
  sensibilización)
• Inercia frente a componentes y al material de
  acondicionamiento
• Estabilidad frente a factores ambientales

• Caracteres organolépticos agradables
• Mantener las características físicas y químicas
  de la piel normal

Representación esquemática de la piel
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Estabilidad y ensayos

• Estabilidad de activos
• Estabilidad de coadyuvantes
• Comportamiento reológico consistencia,
  extensibilidad, penetómetro de Mahler
• Pérdida de agua y otros componentes volátiles
• Homogeneidad separación de fases, formación de
  exudados
• Tamaño de partícula de la fase dispersa
  distribución de tamaño
• pH aparente
• Contaminaciones partículas extrañas,
  microorganismos
• Liberación de determinado componente

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Clasificación según grado de penetración
Epidérmicas o tópicas Se busca una acción local
sobre el estrato córneo, sin penetración y
absorción del fármaco. Se usa en cosmetología y
en terapéutica especialmente de antibióticos y
antifúngicos. Dérmicas o endodérmicas La difusión
del fármaco llega hasta la dermis, pero no
alcanza la circulación sistémica. La principal
aplicación son los antiinflamatorios,
especialmente corticoides. Subdérmicas o
transdérmicas En este caso la piel es una ruta
real de administración y el fármaco difundirá
desde el estrato córneo hasta la hipodermis y
alcanzará la circulación sistémica. Los parches
transdérmicos pueden ser definidos como nuevas
formas farmacéuticas, aplicados sobre la piel,
que tienen el objeto de administrar el fármaco y
alcanzar un efecto sistémico.
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Evaluación biofarmacéutica de la vía cutánea

• Los métodos para medir absorción dérmica y
  liberación transdermal pueden ser divididos en
  dos categorías
• Métodos in vivo
• Generación de cinética sistémica
• Información sobre el metabolismo
• Métodos in vitro
• Empleo de piel de humanos y de otras especies
• Repetir mediciones en un mismo sujeto
• No requiere de animales vivos
• Permite evaluar los posibles daños que ocasione
  una formulación a la piel evitando problemas
  éticos

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Aplicaciones de los métodos in vitro

• Estudiar la liberación del fármaco desde la forma
  farmacéutica
• Evaluar la difusión del fármaco a través de
  membranas para simular o correlacionar los
  resultados in vitro con el comportamiento in vivo

Correlación in vivo-in vitro de vía cutánea

• Clasificación según el nivel de penetración del
  fármaco en la piel
• Relación entre la liberación y la difusión in
  vitro y un nivel de penetración in vivo
• Relación entre la liberación in vitro y los
  niveles plasmáticos
• Son aproximaciones diferentes con distintos
  protocolos experimentales

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Estudios de liberación in vitro

• Aplicaciones
• Determinar la liberación del fármaco desde la
  forma farmacéutica
• Estudio de la difusión del fármaco a través de
  diferentes capas de la piel
• Estudiar la cinética de liberación (modelo)
• Estudiar el comportamiento biofarmacéutico in
  vitro del sistema.
• Controlar la calidad, asegurar la
  reproducibilidad y la conformidad de la forma
  farmacéutica
• Seleccionar ingredientes apropiados
• Desarrollar productos
• Llevar adelante estudios de seguridad

Los sistemas in vitro varían en complejidad desde
una simple celda de difusión estática de dos
compartimentos hasta celdas de flujo.
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Métodos de liberación in vitro

• Métodos in vitro fundamentos
• La validez de emplear biopsias de piel para
  estudios in vitro de absorción/penetración han
  sido demostrados en varios trabajos
• La viabilidad de la piel no es un prerequisito
  para los estudios de penetración. El proceso es
  por difusión pasiva
• Las propiedades de barrera de la piel se
  mantienen luego de la excisión y puede
  almacenarse a -20C por varios meses.
• La biotransformación carece de relevancia para la
  mayoría de los principios activos.
• El artículo 4 de la 7 enmienda de la EU
  Cosmetics Directive de marzo de 2003 fuerza a la
  industria a substituir los ensayos en animales
  para evaluar materias primas y productos
  terminados por métodos alternativos antes de
  marzo 2009

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Correlación in vitro - in vivo (cont)
Correlación in vitro- in vivo (USP) Se refiere al
establecimiento de una relación racional entre
una propiedad biológica o un parámetro derivado
de una propiedad biológica producida por una
forma farmacéutica (C max, AUC) y una propiedad
fisicoquímica o característica de la misma forma
farmacéutica (comportamiento de disolución in
vitro, ejemplo de fármaco liberado dentro de un
período de tiempo determinado).
Penetración percutánea in vitro de capsaicina
aplicada tópicamente en relación a respuestas
sensoriales in vivo OBJ explorar las respuestas
y sensaciones in vivo de capsaicina y comparar
los resultados con la absorción percutánea in
vitro de la sustancia. Determinar una correlación
in vivo-in vitro
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Correlación in vitro - in vivo capsaicina
Diseño Experimental La capsaicina fue aplicada
en el antebrazo de 12 voluntarios y fue evaluada
en una celda de flujo continuo con membranas
epidérmicas humanas escindidas. Los niveles de
penetración del estado estacionario percutáneo
fueron evaluados usando un fluido receptor
consistente del 4 de albúmina bovina en buffer
fosfato o 50 de etanol en agua.
Sensaciones reportadas luego de la aplicación
tópica. Mostradas en función del tiempo
(intervalos 1). de sujetos que sufrieron la
sensación vs tiempo
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Correlación in vitro - in vivo (cont)
Sensaciones reportadas luego de la aplicación
tópica. de sujetos que sufrieron la sensación a
un determinado tiempo
Penetración in vitro evaluada en membranas
epidérmicas en 4 individuos en fluido receptor 4
BSA en PBS
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Correlación in vivo- in vitro 2
Correlación de eficacias de tópicos in vivo con
predicciones in vitro usando formulaciones de ACV
en el tratamiento de infecciones HSV-1 en ratones
sin pelos evaluación del valor predictivo del
concepto C OBJ examinar el concepto C para
predicción de eficacia tópica antiviral de
formulaciones ACV en un modelo de ratón sin pelo
para el tratamiento de infecciones cutáneas de
herpes simplex tipoI Se estimó la concentración
de droga libre en el sitio de acción (C) el cual
se presume que es la capa celular basal de la
epidermis. Cinco distintas formulaciones fueron
examinadas en un régimen de dosificación múltiple
de dos dosis diarias para simular la situación
clínica Para determinar C in vitro se estudiaron
los flujos de ACV a través de piel de ratón sin
pelo. Luego, las eficacias antivirales in vivo
fueron evaluadas 1 día después de la inoculación.
Sobre un amplio rango de eficacias, las
predicciones basadas en C (estimadas a partir de
flujos experimentales) están de acuerdo con la
eficiencia antiviral in vivo.
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Sistemas de dos compartimentos
Los sistemas tienen dos compartimentos uno
donante en el que se aplica la forma farmacéutica
y uno receptor en el cual se cuantifica la
droga. El sistema entero es homogéneo y se
mantiene a una dada Tº. La membrana puede ser
animal, humana o sintética

• Celda de Franz
• Parámetros que influyen en la difusión del
  fármaco
• El compartimento receptor, su temperatura y
  velocidad de agitación
• El medio receptor debe permitir mantener la
  vitalidad celular. Debe ser un buen medio de
  disolución para el fármaco
• El tipo y naturaleza de la membrana

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Celda de Franz (continuación)
Descripción del método Diseño de la celda ?
material inerte y no absorbente (vidrio o poli-
tetrafluoroetileno) Fluido receptor ?
no debe afectar la integridad de la membrana
- Buffer fosfato - Albúmina sérica (si droga
muy hidrofóbica) ? Debe mojar
constantemente la membrana Membrana ? Piel
humana, piel de cerdo (oreja), piel de
rata Integridad de la membrana ? se evalúa por
pérdida transdérmica de agua Sustancia por
evaluar ? conocer pKa, Coeficiente de
partición ? el fluído receptor debe
solubilizarla Preparación de la dosis Aplicación
de la formulación
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Celda de Franz (continuación)
Temperatura ? 32ºC (temperatura de la piel)
? controlar r.p.m. del agitador Duración del
estudio ? generalemente 24 hs Muestreo ? Se debe
reestablecer el volumen extraído con solución
receptora Análisis ? CG, HPLC, UV
Tratamiento de los datos

• Aceptada por UE y la Organización para la
  Cooperación Económica y de Desarrollo
• Es considerable la experiencia existente en
  formulaciones transdermales permiten comparar
  prototipos de formulaciones y optimizar su
  composición. En uso tópico permite estudiar el
  modulado de la liberación en el sitio blanco de
  la piel donde se desea su efecto.

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Celda de Franz (continuación)
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Celda de Flujo Continuo
D Compartimento donor R Compartimiento
receptor M Memebrana Frec Flujo fluído
receptor
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Métodos automáticos

• Equipo de difusión con siete celdas de flujo en
  línea
• El protocolo de validación se dividió en dos
  partes
• 1) validación de cada componente que constituye
  el equipo completo
• estudio de la variabilidad estadística de los
  volúmenes internos entre las células, la
  temperatura en las diferentes cámaras,
  velocidades de flujo y bombeo, variabilidad de
  volúmenes de muestreo, evaporación del fluido
  receptor a partir de las muestras colectadas.
• 2) Una serie de estudios de permeación se
  hicieron comparando la performance del sistema
  contra una célula de difusión de Franz clásica.
• Ketoprofeno se usó como droga modelo
• Se probó la baja variabilidad de las réplicas
  obtenidas con las células de difusión a través de
  flujo
• Las mejores condiciones de trabajo como velocidad
  de flujo en la cámara del receptor, temperatura,
  etc, así como el mejor approach matemático para
  los datos de difusión fueron determinados.

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Sistema de liberación transdermal (USP)

• Aparato 5 Paleta sobre disco
• Usar la paleta y el vaso descripto en el aparato
  2, con el agregado de un disco de acero
  inoxidable diseñado para sostener el sistema
  transdermal en el fondo del vaso.
• Temperatura 32 - 0.5 C
• Una distancia de 25 - 2mm entre el eje-paleta y
  la superficie del disco se debe mantener durante
  todo el test
• Cubrir el vaso
• La superficie de liberación del fármaco debe ser
  lo más plana posible
• Al disco se le aplica un adhesivo que lo une al
  sistema
• Se puede usar una membrana para sostener el
  semisólido

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Esquema del Aparato 5

Esquema que representa la ubicación de la paleta
sobre el disco
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Relación entre la difusión in vitro y la
permeación in vivo

• Métodos directos las concentraciones cutáneas
  son determinadas en el tejido, órgano o sangre.
  El método de remoción permite determinar la
  cantidad de fármaco en el estrato córneo. Este
  consiste en, después de la aplicación y el lavado
  de la superficie de la piel, remover con una
  cinta
• adhesiva cada zona de aplicación y determinar la
  cantidad de fármaco en esta. Con los animales la
  penetración del fármaco es evaluada por métodos
  histológicos. (Sustitución en cosmética antes de
  marzo 2009)

Métodos indirectos para preparaciones
epidérmicas, se determina la cantidad de fármaco
residual después de un tiempo definido de
aplicación, para demostrar la no absorción del
fármaco. Para preparados tópicos se puede aplicar
la determinación de los efectos farmacológicos o
farmacodinámicos.
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Relación entre la difusión in vitro y la
permeación in vivo (cont)
Absorción del estrato córneo Representa la
cantidad de principio activo aplicado, a través
de la formulación en estudio, que es hallado en
el estrato córneo luego de terminada la
experiencia. Esta cantidad no es sistémicamente
disponible
Absorción dermal Representa la cantidad de
principio activo aplicado, a través de la
formulación en estudio, que es encontrado en la
epidermis, excluido el estrato córneo, y en la
dermis luego de terminada la experiencia. Esta
cantidad es considerada sistémicamente
disponible Penetración percutánea Representa la
cantidad de principio activo tópicamente
aplicado, a través de la formulación en estudio,
que es valorado en el fluido receptor luego de
terminada la experiencia. Esta cantidad es
considerada sistémicamente disponible
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Precauciones durante la evaluación

• Los resultados demuestran que las condiciones de
  los sistemas de test in vitro influencian el pH
  en la piel, que, por su parte, influenciará la
  difusión de drogas y su distribución en las
  diferentes capas de la piel.
• Por otro lado, dependiendo de las propiedades
  ácidas o alcalinas de la droga investigada, su
  solubilidad diferirá completamente de las
  condiciones in vivo.
• Los componentes del medio aceptor con una alta
  volatilidad, pueden causar un cambio del pH no
  solo en el DSL, sino también en la SC y por lo
  tanto, un cambo en el grado de ionización de los
  ácidos grasos dentro de SC, que puede conducir a
  reorganización de los lípidos SC y también
  afectarán la permeación de drogas.
• Como conclusión es necesario reconsiderar el uso
  de tales medios acuosos aceptores y ser más
  críticos acerca de los resultados obtenidos a
  partir de los sistemas de test in vitro

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Relación entre la difusión in vitro y la
permeación in vivo (cont)
La comparación de los resultados de difusión
determinados mediante estos dispositivos y los
estudios in vivo, permite que el modelo in vitro
sea validado y empleado para predecir el
comportamiento de la fórmula cosmética. Este
tipo de aproximación es importante para
cuantificar la influencia de promotores de
absorción, la influencia cuali y cuantitativa de
los excipientes y de otras variables del proceso
tecnológico
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Bibliografía
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flow-through diffusion equipment for in vitro
permeation studies. M. Córdoba-Díaz y col.
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Pharmaceutics and Biopharmaceutics 55 (2003)
57-65 Correlation of in vivo topical efficacies
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infections in hairless mice an evaluation of the
predictive value of the C concept. P. Patel
Antiviral Research 29 (1996) 279-286 In vitro
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capsaicin in relation to in vivo sensation
responses. B. M. Magnusson. International Journal
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