Sistemas de recubrimiento entérico para la liberación colónica de mesalazina. Avances en el tratamiento de la enfermedad inflamatoria intestinal.

UNIVERSIDAD DE SEVILLA Facultad de Farmacia SISTEMAS DE RECUBRIMIENTO ENTÉRICO PARA LA LIBERACIÓN COLÓNICA DE MESALAZINA. AVANCES EN EL TRATAMIENTO DE LA ENFERMEDAD INFLAMATORIA INTESTINAL Laura López Márquez UNIVERSIDAD DE SEVILLA FACULTAD DE FARMACIA TRABAJO DE FIN DE GRADO SISTEMAS DE RECUBRIMIENTO ENTÉRICO PARA LA LIBERACIÓN COLÓNICA DE MESALAZINA. AVANCES EN EL TRATAMIENTO DE LA ENFERMEDAD INFLAMATORIA INTESTINAL GRADO EN FARMACIA LAURA LÓPEZ MÁRQUEZ Facultad de Farmacia, 16 de Julio de 2024 Departamento de Farmacia y Tecnología FarmacéuHca Tutora: Carmen Ferrero Rodríguez Trabajo bibliográfico 1 ÍNDICE RESUMEN .............................................................................................................................. 2 ABSTRACT ............................................................................................................................. 3 1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................................. 4 1.1 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS SISTEMAS DE LIBERACIÓN DE FÁRMACOS A NIVEL COLÓNICO ...................................................................................................................... 6 2. OBJETIVOS .................................................................................................................... 8 2.1 OBJETIVOS ESPECÍFICOS .............................................................................................. 8 3. METODOLOGÍA ............................................................................................................. 9 4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN ........................................................................................... 11 4.1 ESTRATEGIAS Y SISTEMAS DEPENDIENTES DEL pH .................................................. 11 4.2 ESTRATEGIAS Y SISTEMAS DEPENDIENTES DE ENZIMAS .......................................... 16 4.3 ESTRATEGIAS Y SISTEMAS DEPENDIENTES DEL TIEMPO .......................................... 20 4.4 SISTEMAS BASADOS EN LA COMBINACIÓN DE DIFERENTES ESTÍMULOS ................ 21 4.4.1 DEPENDIENTES DE pH Y TIEMPO .......................................................................... 21 4.4.2 DEPENDIENTES DE TIEMPO y ENZIMAS ............................................................... 23 4.4.3 DEPENDIENTES DE pH Y ENZIMAS ....................................................................... 27 4.4.4 DEPENDIENTES DE TIEMPO, pH y ENZIMAS ......................................................... 29 5. CONCLUSIONES ........................................................................................................... 33 6. BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................................. 34 2 RESUMEN La enfermedad inflamatoria intes5nal (EII) es una enfermedad en creciente aumento que afecta a millones de personas de todo el mundo. La ineficacia del tratamiento ha conducido a que haya múl5ples líneas de inves5gación para el desarrollo de nuevos sistemas y/o estrategias de liberación del fármaco. Éstas se centran en mejorar la eficacia terapéu5ca, así como evitar los posibles efectos secundarios asociados. Los diferentes estudios revisados proponen el desarrollo de sistemas de recubrimiento entéricos para administración oral que permiten dirigir la liberación del fármaco mesalazina, primera línea de tratamiento en la EII, a la región localizada del colon. Para ello, se han u5lizado diferentes mecanismos de acción basados en esPmulos como el 5empo, pH o la presencia de enzimas y en sus combinaciones. Se ha demostrado que el enfoque de un solo esPmulo resulta menos eficaz que las estrategias basadas en la combinación de varios esPmulos. En lo que se refiere al 5po de sistema, los sistemas mul5par5culados, como los pellets recubiertos, se distribuyen mejor a lo largo del tracto intes5nal, ofreciendo la ventaja de una menor variabilidad interindividual en comparación con los comprimidos recubiertos. En la mayor parte de los casos, los sistemas mul5par5culados se elaboran por la técnica de extrusión-esferonización y el recubrimiento por lecho fluido. En lo que se refiere al estudio de disolución in vitro de los sistemas recubiertos, los ensayos se llevan a cabo en medios que simulan las condiciones de pH del tracto gastrointes5nal, en presencia o ausencia de enzimas, y con dis5ntas velocidades de agitación para simular el efecto de la mo5lidad intes5nal. El 5po y proporción de polímero u5lizado en el recubrimiento, así como el espesor de la película de recubrimiento han demostrado ser factores clave en el control de la liberación del fármaco. PALABRAS CLAVE: Sistemas de recubrimiento entérico, liberación colónica, mesalazina, enfermedad inflamatoria intes5nal. 3 ABSTRACT Inflammatory bowel disease (IBD) is a growing disease affec5ng millions of people worldwide. Ineffec5ve treatment has led to mul5ple lines of research into the development of new drug delivery systems and/or strategies. These focus on improving therapeu5c efficacy and avoiding poten5al associated side effects. The different studies reviewed propose the development of enteric coa5ng systems for oral administra5on to target the release of the drug mesalazine, the first-line treatment for IBD, to the colonic region. Different mechanisms of ac5on based on s5muli such as 5me, pH or the presence of enzymes and combina5ons thereof have been used. The single-s5mulus approach has been shown to be less effec5ve than strategies based on the combina5on of several s5muli. In terms of system type, mul5par5culate systems, such as coated pellets are be[er distributed along the intes5nal tract and offer the advantage of less interindividual variability compared to coated tablets. In most cases, mul5par5culate systems are produced by extrusion-spheronisa5on and fluid bed coa5ng. In vitro dissolu5on studies of coated systems are carried out in media simula5ng the pH condi5ons of the gastrointes5nal tract, in the presence or absence of enzymes and at different s5rring speeds to simulate the effect of intes5nal mo5lity. The type and propor5on of polymer used in the coa5ng and the thickness of the coa5ng film have also been shown to be key factors in controlling drug release. KEYWORDS: Enteric coa5ng systems, colonic release, mesalazine, inflammatory bowel disease. 4 1. INTRODUCCIÓN La enfermedad inflamatoria intes5nal (EII) es una inflamación crónica y recurrente de la mucosa del tracto gastrointes5nal (TGI) que puede afectar a una gran área del TGI desde la boca hasta el ano (Enfermedad de Crohn -EC-) o limitarse a la región del colon y el recto (Coli5s ulcerosa-CU-) (Shahdadi Sardou et al., 2022). Se caracteriza porque generalmente se presenta con diarrea, sangrado rectal, dolor abdominal, fa5ga y pérdida de peso. La CU es una enfermedad inflamatoria crónica potencialmente debilitante que, junto con la EC, afecta a más de 3 millones de personas en Europa y América del Norte y actualmente presenta una tendencia creciente en los países en desarrollo de las regiones no occidentales (Foppoli et al., 2019). Se asocia con la expresión desregulada de varios genes, así como con factores microbianos y ambientales (Oshi et al., 2021). Las opciones de tratamiento dependen de la gravedad de la enfermedad, el si5o de la inflamación y la respuesta del paciente. Lograr niveles terapéu5cos de fármacos en el si5o de la inflamación requiere la liberación dirigida de fármacos al íleon distal y al colon (Gareb et al., 2016). El colon es el si5o preferido para la absorción de fármacos debido a su baja ac5vidad enzimá5ca, el pH casi neutro, una concentración mínima de sales biliares y 5empo de tránsito prolongado que pueden mejorar la estabilidad, liberación y permeabilidad del fármaco (Alghurabi et al., 2023). Además, se considera adecuado para la administración de moléculas tanto convencionales como lábiles, y el si5o donde se dan algunas enfermedades específicas como la CU, EC y algunas infecciones que requieren la acción local del fármaco (Trendafilova et al., 2016). La liberación de fármacos a nivel colónico se traduce en una alta concentración local del fármaco en el si5o afectado del colon, lo que conlleva una mejora de la eficacia terapéu5ca y ayuda a reducir los efectos secundarios (Pawar and Gautam, 2016). Las diferentes estrategias de liberación se basan en el uso de diferentes parámetros fisiológicos del TGI como el pH, la microbiota y su ac5vidad enzimá5ca, el 5empo de tránsito gastrointes5nal y la presión luminal (Moutaharrik et al., 2023). Sea cual sea el mecanismo de liberación u5lizado, hay que tener en cuenta que las condiciones fisiopatológicas del colon de pacientes que padecen EII pueden variar con respecto a los individuos sanos, pudiendo modificarse el pH del contenido del TGI, la calidad y can5dad de la microflora y los 5empos de tránsito en los dis5ntos segmentos del TGI (Karrout et al., 2009). El pH intes5nal puede estar influenciado por varios factores como la dieta, enfermedad, presencia 5 de gases, ácidos grasos y otros productos de la fermentación. También el 5empo de tránsito es muy variable, estando influenciado por varios factores como la calidad y can5dad de alimentos presentes en el estómago, la edad y el estado emocional del paciente. El desarrollo de formas orales de dosificación con liberación específica del fármaco a nivel colónico requiere que el fármaco incorporado se libere exclusivamente en el colon sin degradación química o enzimá5ca en el TGI superior (estómago e intes5no delgado), permi5endo alcanzar la máxima can5dad de fármaco y tener un mayor control de la enfermedad (Desai and Momin, 2020). Hay que tener en cuenta que, tras la administración oral de formas farmacéu5cas, como comprimidos o gránulos, el 5empo de tránsito en el estómago (pH 1,2) es 1,5 - 2 horas, aproximadamente. A con5nuación, ingresa en el duodeno (pH 6,5), donde permanece durante 1 hora, y pasa al yeyuno (pH 6,5 y 5empo de residencia 2 horas) y finalmente al íleon terminal (pH 7,2 y 5empo de residencia 1 hora). Por tanto, desde que se administra la forma de dosificación hasta que llega a la parte inicial del colon (pH 6,8) tarda entre 5 y 6 horas, permaneciendo allí durante al menos 10 horas, aproximadamente (Sardou et al., 2023). Por tanto, para lograr una liberación específica del fármaco a nivel colónico, la forma de dosificación desarrollada debe: a) evitar la liberación del fármaco a pH < 6,5, b) liberar entre el 50% y 70% de fármaco a pH 6,8 en el periodo de 10 horas desde la administración, y c) presentar una liberación gradual y sostenida del fármaco en el rango de pH 6,8 – 7,2 (Shahdadi Sardou et al., 2022). Como primera línea de tratamiento en la EII se u5lizan fármacos an5inflamatorios como la mesalazina (5-aminosalicílico), un an5inflamatorio intes5nal del grupo de los aminosalicilatos. Actúa como un agente an5inflamatorio al inhibir la ciclooxigenasa, reducir la producción de prostaglandinas y bloquear la producción de interleucina-1 y el factor de necrosis tumoral alfa (TNF-α) (Bahekar & Wadher, 2019). El 5-ASA está clasificado como un fármaco de clase 5po IV según el Sistema de Clasificación Biofarmacéu5ca (BCS), es decir, con baja solubilidad y baja permeabilidad. Su mecanismo de acción no está claro, pero existe evidencia considerable de que actúa localmente en el colon y es captado por las células epiteliales, y que sus efectos terapéu5cos están relacionados con la captación celular y concentración en la mucosa (Alghurabi et al., 2023). Cuando se administra por vía oral, la mayor parte del fármaco se absorbe en el tracto gastrointes5nal superior y sólo una pequeña can5dad llega al colon (Brunner et al., 2006; Sardou et al., 2023). Como se ha comentado anteriormente, para lograr una acción farmacológica adecuada, es necesario 6 transportar el fármaco a la concentración necesaria y sin que se libere antes de llegar a la parte superior del colon (Quinteros et al., 2010). Hasta ahora, se han comercializado diferentes formas orales de dosificación de 5-ASA, por ejemplo, Asacol® y Pentasa®. Aunque están siendo u5lizadas para el tratamiento de la EII, a veces 5enen un efecto terapéu5co limitado, debido a un perfil de liberación del fármaco inadecuado, sobre todo en pacientes donde están afectadas diferentes partes del intes5no delgado y colon. Asacol® es un comprimido de liberación retardada con un perfil de liberación que depende del pH, dando lugar a un aumento en la liberación de 5-ASA al alcanzar un pH > 7. Sin embargo, presenta la desventaja de que, a veces, no se libera el fármaco si hay un pH inferior a 7. Por otro lado, Pentasa® es un comprimido de liberación sostenida que presenta el inconveniente de que una gran parte del contenido de 5-ASA se libera y se absorbe en el estómago e intes5no delgado, lo que impide que llegue la can5dad suficiente de 5-ASA al colon (Shahdadi Sardou et al., 2021). Es por esto por lo que se siguen inves5gando nuevas estrategias con el fin de dirigir la liberación del fármaco específicamente a nivel colónico. 1.1 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS SISTEMAS DE LIBERACIÓN DE FÁRMACOS A NIVEL COLÓNICO Se resumen, a con5nuación, algunas de las principales ventajas y desventajas de los sistemas de liberación de fármacos a nivel colónico (Sarangi et al., 2021). ¨ VENTAJAS - Permiten una liberación del fármaco modificada y específica. - Previenen la degradación del fármaco en el estómago por el ambiente ácido o enzimas, y la suscep5bilidad del fármaco al metabolismo de primer paso. - Permiten administrar fármacos que presentan efectos locales a nivel del colon. - Se consiguen combinaciones estables de dosis fijas de fármacos, y hay menos riesgo de liberación brusca del fármaco. - Se puede mejorar la biodisponibilidad de fármacos con baja absorción gracias al mayor 5empo de retención en el colon y mejor estabilidad. - La liberación selec5va del fármaco en el colon reduce la dosis requerida, disminuyendo así los efectos secundarios asociados a dosis altas. - La farmacociné5ca es más predecible, con baja variabilidad intra o interindividual. 7 ¨ DESVENTAJAS O LIMITACIONES - El bajo volumen de líquido luminal colónico, la mayor viscosidad y el pH neutro pueden dar lugar a una reducción de la solubilidad del fármaco, lo que dificulta su absorción colónica. - El contenido colónico (residuos de la dieta, secreciones intes5nales, mucus) o la materia fecal pueden influir nega5vamente en la estabilidad del fármaco. - La presencia de alimentos, enzimas metabólicas, variabilidad del pH, volúmenes de fluido y 5empos de tránsito del TGI conducen a una complejidad fisiológica que dificulta la liberación específica a nivel colónico. - La biodisponibilidad del fármaco puede ser baja por su unión, de manera no específica, a residuos de la dieta, secreciones intes5nales, mucus o material fecal. - Una limitación importante de la técnica de recubrimiento sensible a pH es la incer5dumbre de la ubicación y el entorno en el que el recubrimiento comienza a disolverse, lo que puede dar lugar a una pérdida de eficacia o a la aparición de efectos secundarios. - Mayores costes de producción debido al uso de excipientes más caros en las formulaciones y la necesidad de equipos y procesos más sofis5cados. 14 Para la preparación de los pellets también u5lizaron la técnica de extrusión-esferonización y se recubrieron por lecho fluido usando como solución de recubrimiento dispersiones acuosas con diferentes proporciones de Eudragit® S100 y Eudragit® L100 y trie5lcitrato (TEC) como plas5ficante. Los ensayos de liberación in vitro se llevaron a cabo usando el método de ces5llos a una velocidad de agitación de 100 rpm. Como medio de disolución se u5lizó HCl (pH 1,2) durante 2 horas, seguido de tampones fosfato a pH 6,0 (1 hora) y 7,2 (5 horas) para simular el gradiente de pH del TGI. Se observó que la proporción de Eudragit® L100:Eudragit® S100 en el recubrimiento influía de forma importante en el comportamiento de liberación. Cuando se emplea una proporción 1:4 p/p, la liberación de 5-ASA fue inferior al 1% tras 2 horas a pH 1,2 (fluido gástrico simulado), inferior al 3% tras 1 hora a pH 6 (fluido duodenal simulado) y más del 80% tras 1.5 horas a pH 7,2 (fluido simulado del intes5no delgado inferior y del colon). Cuando los pellets se recubrieron con proporciones de Eudragit® L100:Eudragit® S100 1:0, 4:1 y 1:1 p/p, el porcentaje de fármaco liberado a pH 6 aumentó considerablemente, debido a la disolución de Eudragit® L100 y a la formación de canales en la película de recubrimiento. Por tanto, cuanto mayor proporción de Eudragit® L100 hay en la formulación, mayor número de canales se forman y mayor es la liberación de 5-ASA. Por otro lado, cuando se u5lizó sólo Eudragit® S100 en el recubrimiento, la liberación del fármaco fue tan lenta que no superó el 10% tras 1,5 horas a pH 7,2. Ello se debe al lento proceso de disolución de la película de recubrimiento. También se analizó el efecto del nivel de recubrimiento (0-25%) para la combinación Eudragit® L100:Eudragit® S100 1:4, observándose que, a medida que aumentaba el nivel de recubrimiento y el espesor, mejoraba la capacidad de resistencia al medio ácido. Por tanto, los autores concluyen que la formulación con una proporción de Eudragit® L100:Eudragit® S100 1:4 y un nivel de recubrimiento del 25%, sería una buena candidata como sistema de liberación de fármaco a nivel colónico pH-dependiente. Además, los pellets presentan ventajas sobre los preparados convencionales (comprimidos), debido a que están menos influenciados por factores fisiológicos como el vaciado gástrico y el tránsito intes5nal. Por otro lado, los pellets pueden distribuirse más amplia y uniformemente en la superficie del TGI, aumentando la superficie de contacto y mejorando la biodisponibilidad. 15 Para solventar el problema de la variabilidad del pH intes5nal en pacientes con coli5s ulcerosa, Tenjarla and Abinusawa (2011) propusieron un sistema dependiente del pH siguiendo la tecnología Mul2 Matrix System® (MMX). Esta tecnología permite la combinación de un mecanismo de ac5vación del pH con una estrategia de liberación prolongada. El fármaco se incorpora en pequeñas matrices lipófilas embebidas en una matriz hidrófila de mayor tamaño, formando así un sistema matricial doble, que se recubre con una película entérica (Awad et al., 2022). Mesalamina MMX es una formulación oral de alta potencia (1,2 g de 5-ASA por comprimido) que se administra 1 vez al día. Este sistema presenta un recubrimiento entérico basado en Eudragit® combinado con un núcleo MMX formador de hidrogel. El recubrimiento entérico está diseñado para retrasar la liberación de 5-ASA durante el tránsito a través del TGI superior y la presencia de excipientes hidrófilos y lipófilos en el núcleo permiten prolongar la liberación de 5-ASA en el colon una vez disuelto el recubrimiento. Se evaluó el efecto del espesor y la uniformidad del recubrimiento y el efecto de la velocidad de agitación en el comportamiento de liberación. En un primer estudio, la liberación del fármaco a par5r de los comprimidos se evaluó u5lizando un aparato de disolución USP II (paletas) y medios de disolución que simulan las variaciones de pH del TGI: una primera etapa ácida (2 horas en HCl 0,1N, pH 1,2), seguida de una etapa en tampón fosfato (pH 6) durante 1 hora y, finalmente, hasta 12 horas en tampón fosfato (pH 7,2). En un segundo experimento, se analizó el efecto de la velocidad de agitación de las paletas (rango 50-100 rpm) para simular los movimientos peristál5cos, dado que la mo5lidad colónica puede verse afectada en pacientes con coli5s ulcerosa, sobre todo en aquellos con diarrea. Los resultados obtenidos mostraron una buena uniformidad del espesor de la capa de recubrimiento entre lotes. Durante el ensayo de disolución, los comprimidos permanecieron intactos durante la etapa ácida y la primera fase tamponada, por lo que la liberación del fármaco fue mínima (< 1%). A pH 7,2, se rompió la cubierta pelicular, produciéndose la liberación del fármaco, que aumentó con el incremento de velocidad de las paletas, pero manteniendo una liberación prolongada y constante (Figura 3). Una vez disuelto el recubrimiento, la matriz 5po hidrogel contribuyó a lograr una liberación sostenida y predecible a pH 7,2. Los autores concluyen que el sistema desarrollado sería beneficioso para los pacientes, independientemente del 5empo de tránsito intes5nal y mo5lidad colónica. 16 Figura 3. Efecto del aumento en la velocidad de agitación de las paletas (simula incremento en la motilidad intestinal) en la velocidad de liberación de 5-ASA a pH 7.2 a partir del sistema MMX (Tenjarla and Abinusawa, 2011). 4.2 ESTRATEGIAS Y SISTEMAS DEPENDIENTES DE ENZIMAS La microbiota del colon se caracteriza porque se desarrolla en condiciones anaerobias y es capaz de fermentar una amplia variedad de disacáridos, oligosacáridos y polisacáridos no absorbibles (Quinteros et al., 2010). Esto puede aprovecharse para la liberación específica de fármacos a nivel colónico, desarrollando formulaciones recubiertas por materiales sensibles a los microorganismos. Como las can5dades de bacterias en el estómago e intes5no delgado son menores en comparación con el colon, los recubrimientos poliméricos permanecen intactos y poco permeables. Sin embargo, una vez que alcanzan el colon, son degradados por las enzimas secretadas por las bacterias, volviéndose permeables (Ferraro et al., 2024). Generalmente, los polímeros u5lizados son económicos y están disponibles en una variedad de estructuras con diferentes propiedades. Además, la mayoría se pueden modificar química y/o bioquímicamente y son estables, seguros, no tóxicos y biodegradables. Entre los más comunes se encuentran los obtenidos a par5r de plantas (goma guar, almidón, amilosa, inulina, pec5na), animales (quitosano, sulfato de condroi5na), algas (alginatos) o microorganismos (dextranos) (Awad et al., 2022; Quinteros et al., 2010). Entre los polisacáridos de origen vegetal, destaca el almidón, debido a su bajo coste y alta disponibilidad a par5r de diversas fuentes. El almidón que no se hidroliza en el intes5no delgado, pero puede ser degradado por los microorganismos del colon, se denomina almidón resistente 17 (RS) y se clasifica en 5 5pos (RS1, RS2, RS3, RS4 y RS5). Los gránulos de almidón na5vo son una buena fuente de RS2, que presenta una alta resistencia enzimá5ca y puede ser hidrolizado lentamente por las α-amilasas. El almidón retrogradado (RS3) es un almidón modificado ~sicamente, también con u5lidad para liberación colónica (Chen et al., 2018). Par5endo de estos dos almidones, Chen et al. (2018) desarrollaron microparPculas recubiertas con una película polimérica a base de RS2/RS3. Las microparPculas se elaboraron a par5r de celulosa microcristalina y almidón medicinal en una proporción 3:1, con un contenido en 5-ASA del 16% p/p, mediante la técnica de extrusión-esferonización. A con5nuación, se preparó la suspensión acuosa de recubrimiento a par5r de mezclas de parPculas de almidón na5vo (RS2) y pastas de RS3. Estas pastas se prepararon mediante un tratamiento de alta temperatura/presión (HTP), seguido de desramificación enzimá5ca y retrogradación. Las microparPculas se recubrieron en un lecho fluido hasta alcanzar un espesor de recubrimiento comprendido entre el 16-50% p/p. Los ensayos de liberación in vitro se llevaron a cabo en un aparato de disolución a una velocidad de agitación de 100 rpm. Como medio de disolución se u5lizó fluido gástrico simulado durante 2 horas, seguido de fluido intes5nal simulado durante 6 horas. Para evaluar el potencial de la pasta de almidón RS3 para formar una película polimérica firme y compacta, se comparó su comportamiento con películas poliméricas que u5lizaban aglu5nantes comúnmente u5lizados como PVC y HPMC, incorporados a los gránulos RS2. Se observó que la liberación del fármaco 5- ASA a par5r de las microparPculas fue similar, demostrándose así que la capacidad aglu5nante de RS3 era comparable a la de los aglu5nantes Ppicos. Sin embargo, la liberación fue rápida (casi un 69% tras 2 horas en fluido gástrico simulado), por lo que se optó por un doble recubrimiento para conseguir una liberación colónica (Figura 4). 18 Figura 4. Efecto del 5po de polímero (PVP, HPMC y RS3) y número de capas de recubrimiento en el perfil de liberación de 5-ASA (Chen et al., 2018). También se evaluó el efecto del contenido en RS2 (almidón de maíz con alto contenido en amilosa) (3-10% p/p) y del espesor de la película de recubrimiento en el control de la liberación del fármaco. La liberación de 5-ASA disminuyó con el incremento en el contenido de RS2, debido a la alta resistencia enzimá5ca de este almidón y a la mejora de la resistencia mecánica de la película polimérica. Se consideró que un contenido del 10% p/p era óp5mo para conseguir una liberación colónica (Figura 5). El espesor de la película de recubrimiento fue otro factor importante en el control de la liberación, dado que el porcentaje de fármaco liberado disminuyó al aumentar el espesor de la película y, en consecuencia, la longitud de difusión. Para lograr una liberación colónica, se optó por el recubrimiento al 50% (Figura 6). Figura 5. Efecto del contenido en RS2 de la película de recubrimiento (3-10% p/p) en el perfil de liberación de 5-ASA (Chen et al., 2018). 19 Figura 6. Efecto del espesor de la película de recubrimiento en el perfil de liberación de 5-ASA (Chen et al., 2018). Por otra parte, se llevó a cabo un ensayo de liberación in vivo en ratones con microparPculas dosificadas con isocianato de fluoresceína, u5lizando un sistema de análisis de imagen para evaluar el 5empo de residencia de la formulación a lo largo del TGI. Las microparPculas no recubiertas mostraron una rápida liberación en el estómago e intes5no delgado. En comparación, las microparPculas recubiertas mostraron una fluorescencia menor en el estómago e intes5no delgado, lo que sugiere que la película RS2/RS3 presenta una alta resistencia e inhibe la liberación de fluoresceína en el TGI superior. Entre los 80 minutos y las 24 horas tras la administración, la fluorescencia en el colon se hace más intensa, incluso mayor que en el caso de las microparPculas no recubiertas, lo que indica la fermentación de los almidones resistentes por la microflora anaerobia del colon. La pec5na es otro de los polisacáridos de origen natural que se encuentra en las paredes celulares de las plantas. Dependiendo del grado de esterificación con metanol, se dis5nguen pec5nas poco y altamente metoxiladas con diferentes propiedades ~sico-químicas. Debido a su capacidad gelificante, se pueden u5lizar como formador de matriz y material de recubrimiento, para conseguir una liberación específica a nivel del colon (Maroni et al., 2013). En cuanto a los polisacáridos de origen animal, destaca el quitosano, de alto peso molecular, derivado de la qui5na natural mediante desace5lación alcalina. Es uno de los polisacáridos más 20 abundantes, atóxico, biocompa5ble y biodegradable, y no es digerido por las enzimas de la parte superior del TGI, pero sí es degradado por la microflora colónica (Sarangi et al., 2020). 4.3 ESTRATEGIAS Y SISTEMAS DEPENDIENTES DEL TIEMPO Estas estrategias intentan aprovechar el periodo de 5empo entre la administración de la forma farmacéu5ca y la llegada al colon. Sin embargo, el 5empo de tránsito gastrointes5nal es bastante variable. Cabe destacar que las mujeres 5enen un vaciado gástrico retrasado y 5empos de tránsito intes5nal y colónico más prolongados que los hombres. Además, hay que tener en cuenta que también puede afectar la edad y el índice de masa corporal (IMC). Por tanto, este 5po de formulaciones basadas en el 5empo presentan limitaciones y deben u5lizar valores medios de tránsito gastrointes5nal basados en estas variaciones (Awad et al., 2022). A pesar de las altas fluctuaciones en el 5empo de residencia gástrico, los sistemas 5empo- dependiente deben permanecer completamente intactos a nivel estomacal y el aumento de pH en el duodeno no debe provocar la liberación del fármaco. Normalmente se aplica al sistema un recubrimiento entérico externo a base de polímeros hinchables y erosionables cuyo 5empo de disolución debe ser equivalente o superior al 5empo de tránsito promedio del intes5no delgado (Awad et al., 2022). Los sistemas 5empo-dependiente se suelen agrupar en disposi5vos de 5po reservorio, capsulares u osmó5cos. A su vez, los sistemas de 5po reservorio se pueden dividir en función de las caracterís5cas de la capa de recubrimiento, que puede funcionar como una barrera rompible, erosionable o difusiva. Los sistemas reservorio con membrana difusiva han sido uno de los primeros sistemas 5empo-dependiente u5lizados y la fase que desencadena la liberación del fármaco coincide con la penetración total de agua a través de la capa difusiva externa, que ocurre después del tránsito a través del TGI superior (Awad et al., 2022) Los polímeros más utilizados en este tipo de sistemas son: • Hidroxipropil metilcelulosa (HPMC): polímero hidrofílico que forma geles en contacto con el agua y permite la liberación del fármaco mediante difusión a través del gel (Turkoglu and Ugurlu, 2002). • Etilcelulosa: polímero insoluble en agua que permite la difusión del fármaco. La velocidad de liberación del fármaco puede ajustarse variando el grosor del recubrimiento o combinándolo con otros polímeros hidrofílicos (Wilson and Basit, 2005). 21 • Eudragit® RL y RS: Eudragit® RL es un copolímero de metacrilato de amonio que permite una liberación rápida del fármaco debido a su alta permeabilidad e hidrofilia. Eudragit® RS es parecido al RL pero con menor permeabilidad, lo que permite una liberación más prolongada y controlada del fármaco (Gupta et al., 2001; Kaffash et al., 2021; Shahdadi Sardou et al., 2019). Foppoli et al. (2019) recubrieron comprimidos de liberación inmediata de 5-ASA (dosis 400 mg) con una capa de HPMC de baja viscosidad (rango de ganancia en peso 10-50%) con objeto de obtener un periodo de latencia antes de la liberación. A los sistemas con una ganancia en peso del 50% (espesor aproximado de 750 µm) se les aplicó un segundo recubrimiento entérico a base de Eudragit® L-30D, incrementándose el espesor del recubrimiento en, aproximadamente, 60 µm. En ambos casos, el recubrimiento se llevó a cabo en lecho fluido. El ensayo de liberación del fármaco in vitro se llevó a cabo en un aparato de disgregación en lugar de un aparato de disolución para evitar la adhesión de la capa hinchada de HPMC a los vasos de disolución. Como medios de disolución se utilizó una solución de HCl a pH 1,2 durante 2 horas (sólo para los sistemas gastrorresistentes) y/o tampón fosfato a pH 6,8. Se observó que existía una correlación entre el nivel de recubrimiento y el periodo de latencia a pH 6,8, de manera que, a mayor nivel de recubrimiento de HPMC más se retrasaba la liberación del fármaco. Además, el sistema con doble recubrimiento pudo resistir las 2 horas en medio ácido. Por otra parte, se llevó a cabo un estudio in vivo en voluntarios sanos usando la técnica de escintigrafía para estudiar el tránsito de la formulación con doble recubrimiento a lo largo del TGI y el sitio y tiempo de liberación del fármaco. Se confirmó que el sistema permanecía intacto durante el tránsito por el estómago e intestino delgado y que la liberación se produjo principalmente en el colon. 4.4 SISTEMAS BASADOS EN LA COMBINACIÓN DE DIFERENTES ESTÍMULOS 4.4.1 DEPENDIENTES DE pH Y TIEMPO Como se ha comentado anteriormente, los sistemas de liberación colónica dependientes del pH 5enen el inconveniente de que la similitud ente el pH del intes5no delgado y del colon puede dar lugar a una liberación prematura del fármaco. Por otro lado, los sistemas dependientes del 5empo pueden verse afectados por la variabilidad interindividual en el 5empo de tránsito GI y 22 las condiciones fisiopatológicas. Para superar esta limitación, se ha propuesto la combinación de polímeros dependiente de pH con los dependientes de 5empo en el mismo sistema (Pawar and Gautam, 2016). Algunas propuestas se presentan como sistemas unitarios (cápsulas o comprimidos) recubiertos, pero recientemente hay un gran interés en el desarrollo de sistemas mul5par5culados (microesferas, gránulos o pellets) recubiertos. Pawar and Gautam (2016) desarrollaron comprimidos matriciales para la liberación colónica de mesalazina u5lizando los polímeros Eudragit® RSPO, RLPO y combinaciones de ambos. Los comprimidos se elaboraron por el método de granulación húmeda y, posteriormente, se recubrieron con diferentes concentraciones de Eudragit® S100 u5lizando un método de inmersión. Los estudios de liberación in vitro se llevaron a cabo en un aparato de disolución USP II a 50 rpm y usando una técnica de disolución secuencial a pHs 1,2 (HCl 0,1N), 6,8 y 7,4 (tampones fosfato), con o sin contenido cecal de rata. Cuando se combinó Eudragit® RLPO y RSPO, los resultados mostraron que la liberación máxima se producía antes de llegar al colon, debido a la permeabilidad de Eudragit® RLPO. Cuando Eudragit® RLPO entra en contacto con el medio de disolución, se forman poros que facilitan la penetración del medio de disolución y la liberación rápida del fármaco. En el caso de las formulaciones que sólo contenían Eudragit® RSPO, la liberación del fármaco disminuía a nivel colónico tras 24h, debido a su naturaleza poco permeable. Por tanto, se vio que, para conseguir una liberación dirigida y sostenida, los sistemas matriciales debían recubrirse con Eudragit® S100. Los comprimidos de Eudragit® RLPO recubiertos con Eudragit® S100 en la proporción 1% (formulación F2) mostraron el mejor patrón de liberación sostenida, con una can5dad máxima de fármaco liberado del 95% en 24h (Figura 7), que aumentó al 98,5% con la adición de contenido cecal. Además, el perfil de liberación fue similar al del producto comercializado Octasa® MR (Figura 8). Los autores concluyen que la combinación de un polímero dependiente del pH (Eudragit® S100) con un polímero independiente del pH (Eudragit® RLPO) permite la liberación dirigida y sostenida de mesalazina a nivel colónico durante 24h. 23 Figura 7 Perfiles de liberación de los sistemas matriciales de mesalazina elaborados a partir de las formulaciones con Eudragit® RLPO (F1) y combinaciones de Eudragit® RLPO y Eudragit® S100 (formulaciones F2, F3, F4, F5 con concentraciones de recubrimiento 1%, 1.5%, 2%, 2.5%, respectivamente) (Pawar and Gautam, 2016). Figura 8. Comparación de los perfiles de liberación in vitro de la formulación F2 optimizada y la formulación comercializada Octasa® MR (Pawar and Gautam, 2016). 4.4.2 DEPENDIENTES DE TIEMPO y ENZIMAS Uno de los componentes del almidón, la amilosa, puede hacerse resistente a las enzimas pancreá5cas mediante la formación de una estructura amorfa (amilosa amorfa) que puede ser degradada por las bacterias presentes en el colon. La amilosa puede formar recubrimientos mediante gelificación y, en combinación con un polímero insoluble en agua, como la e5lcelulosa, 30 transfirió a tampón Tris-HCl (pH 6,8) durante 3 horas (etapa II) y, por úl5mo, a tampón acetato (pH 5,0) hasta las 24 horas (etapa III). Como se muestra en la Figura 12, las mezclas de polímeros de recubrimiento controlaron la liberación del fármaco, con 5empos de latencia comprendidos entre 4 y 10 horas. Se observó que, a medida que aumentaba la proporción de CSA, la velocidad de liberación del fármaco aumentó, pero el 5empo de latencia disminuyó. En las proporciones de 60:40 y 50:50 el 5empo de latencia durante la primera y segunda etapas fue de, aproximadamente, 5-6 horas, considerado suficiente para llegar al colon. El retraso en la liberación del 5-ASA durante el 5empo de latencia se debió fundamentalmente al hinchamiento con disolución gradual de HPMC (mecanismo 5empo-dependiente). CSA también hincha formando un gel que se disuelve parcialmente en las primeras 2 horas en HCl 0,1N, pero la disolución disminuye cuando el sistema se transfiere al medio de pH 6,8. En la tercera etapa a pH 5, se liberó más del 90% de fármaco en 14 horas, lo que se atribuyó a la rápida disolución del gel de CSA en el medio ácido colónico. Figura 12. Perfiles de liberación de 5-ASA a partir de comprimidos recubiertos con varias proporciones de HPMC:CSA durante las etapas I, II y III (n=3) (Nunthanid et al., 2008). Para evaluar el efecto enzimá5co sobre la liberación del fármaco, se seleccionó el comprimido recubierto con una proporción HPMC:CSA 60:40 y se añadió ß-glucosidasa al medio de pH 5,0 al comienzo de la úl5ma etapa. Tras la adición de la enzima, aumentó la velocidad de liberación del fármaco, debido a la degradación del CSA y a la erosión del material del recubrimiento. No se observó efecto de la enzima en la degradación de HPMC (Figura 13). 31 Figura 13. Perfiles de liberación de 5-ASA a partir de comprimidos recubiertos con HPMC:CSA 60:40 con y sin adición de β-glucosidasa en la etapa III (n = 3)(Nunthanid et al., 2008). El efecto del pH del medio en la liberación del fármaco se evaluó en medios colónicos que simulan las condiciones de los pacientes con EII (pH 5) e individuos sanos (pH 7). La liberación más lenta del fármaco se observó al pH colónico más alto debido a la menor solubilidad de CSA a pH más elevado (Figura 14). Figura 14. Perfiles de liberación de 5-ASA a par5r de comprimidos recubiertos con HPMC:CSA 60:40 a pH 5 y pH 7 (etapa III) (Nunthanid et al., 2008). Se concluye, por tanto, que los mecanismos de retraso de la liberación del fármaco están controlados por el 5empo y el pH a través de la erosión de los geles de ambos polímeros y la solubilidad del CSA a pH alto, respec5vamente. La solubilidad de este polímero a bajo pH juega un papel importante para desencadenar la liberación del fármaco en el fluido ácido colónico. El 32 control enzimá5co del sistema se manifiesta en la degradación del CSA por la ß-glucosidasa, que aumenta la velocidad de liberación del fármaco en el colon. 33 5. CONCLUSIONES • Los sistemas de recubrimiento entérico han demostrado ser efec5vos en la liberación controlada de mesalazina en el colon, lo cual es crucial para el tratamiento de la EII. Entre los sistemas propuestos, destacan los comprimidos y los pellets recubiertos, mostrando estos úl5mos una menor variabilidad inter-individual. • La selección adecuada de los polímeros de recubrimiento, su proporción y el espesor de la película son factores fundamentales para asegurar que la mesalazina no se libere prematuramente en el tracto gastrointes5nal superior, sino que alcance directamente el colon, de manera que aumente la concentración del fármaco en el lugar de acción, reduciendo así los efectos secundarios sistémicos. Entre los polímeros más u5lizados están los derivados acrílicos (Eudragit®), los derivados celulósicos (HPMC, EC) y polisacáridos (almidón y derivados, inulina, pec5na, quitosano). • Los avances en la formulación y en las tecnologías de recubrimiento entérico han permi5do el desarrollo de sistemas de liberación colónica más precisos y eficientes. Aunque los sistemas dependientes de un solo esPmulo (pH, 5empo o enzimas) han demostrado un gran potencial para la liberación específica de mesalazina a nivel colónico, hoy en día se apuesta por la combinación de varios mecanismos de acción para evitar la liberación prematura del fármaco y maximizar la respuesta terapéu5ca. 34 6. BIBLIOGRAFÍA • Alghurabi H, Jassim Muhammad H, Tagami T, Ogawa K, Ozeki T. Op5miza5on, cellular uptake, and in vivo evalua5on of Eudragit S100-coated bile salt-containing liposomes for oral colonic delivery of 5-aminosalicylic acid. 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