UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI TORINO
Facoltà di Farmacia
PREPARAZIONE DI NANOPARTICELLE
LIPIDICHE SOLIDE DA EMULSIONI
CONTENENTI SOLVENTI PARZIALMENTE
SOLUBILI IN ACQUA
Relatore:
Candidato:
Prof. Michele
Trotta
Roberta Zappino
®
SLN
Solid Lipid Nanoparticles
•Bassa tossicità
•Possibile incorporazione di farmaci
per ottenerne un rilascio
prolungato
•Aumento della biodisponibilità dei
farmaci inglobati
Omogeneizzazione a
temperatura superiore a
quella di fusione lipidica
Produzione di SLN
Uso di sistemi
emulsionati
Diluizione a partire da
microemulsioni
SCOPO DELLA TESI:
•Preparazione di SLN attraverso la tecnica del
quenching (diluizione)
•Uso di solventi parzialmente solubili in acqua
•Temperatura inferiore a quella di fusione del
lipide
•Applicazione della tecnica di omogeneizzazione
ad alta pressione per ottenere SLN di
dimensioni inferiori
GLICERIL MONOSTEARATO
(GMS)
O
H3C
O
OH
OH
CAS number : 031566-31-1
Formula bruta : C21H42O4
P.M.: 358,57
Punto di fusione: 57°C
57°C
Log P (ottanolo-acqua): 6,62
SOLVENTI UTILIZZATI
SOLUBILITA’ IN ACQUA A 20°C
Alcol benzilico
(A)
38 g/l
Butil lattato
(B)
77 g/l
Dietil succinato
(C)
19 g/l
SOLUBILITA’ DEL GMS NEI SOLVENTI UTILIZZATI
(mg/ml)
Alcol benzilico
Alcol benzilico
Butil lattato
Dietil succinato
Dietil succinato
40°C
46,5±1,8
54±2
28,6±0,9
50°C
1820±10
1250±15
732±9
55°C
2720±20
2720±20
2030±22
1680±16
1680±16
FORMULAZIONI
Composizione emulsioni 1,2,3,4
86,5%
0,5%
0,5%
2,5%
Solvente (saturo)
GMS
Emulsionante 2
Acqua (satura)
10,0%
Emulsionante 1
EMULSIONE
COPPIE DI
EMULSIONANTI
A1, B1, C1
Tween 80/Oramix CG110
A2, B2, C2
Tween 80/Epikuron 200
A3,B3,C3
Oramix CG110/Epikuron 200
A4,B4,C4
Epikuron 200/TDC
FORMULAZIONI
Composizione emulsione A5
86,0%
1,0%
10,0%
0,5%
2,5%
Alcool benzilico (saturo)
GMS
Epikuron 200
Sodio colato
Acqua (satura)
EMULSIONE
COPPIA DI
EMULSIONANTI
A5
Epikuron 200/Sodio
colato
EMULSIONE 4
EMULSIONI
Composizione emulsione 4
A4,B4, C4
86,5%
0,5%
10,0%
0,5%
2,5%
Solvente (saturo)
GMS
TDC
Acqua (satura)
TDC
Epikuron200
200
Epikuron
(I)
(II)
(III)
(IV)
(V)
(VI)
GMS (%)
2,5%
2,5%
5%
8%
10%
12%
14%
16%
16%
ACQUA
SOLVENTE + GMS
TENSIOATTIVI
Solvente + GMS
Riscaldamento
T = 50°C
Ultra Turrax
24000 rpm, 15’’
1° STEP
2° STEP
EMULSIONE GROSSOLANA
Acqua + tensioattivi
NANOEMULSIONE
ACQUA
SOLVENTE + GMS
TENSIOATTIVI
Diluizione 1:10
3° STEP
3° STEP
NANOEMULSIONE
Ultrafiltrazione
4° STEP
SOLVENTE
NANOSOSPENSIONE
TENSIOATTIVI
Quenching
Microfotografia di
una nanosospensione
ottenuta da
un’emulsione
contenente il 5% di
lipide.
(63x12,5 ingrandimenti)
Microfotografia di
una
nanosospensione
ottenuta da
un’emulsione
contenente il 12%
di lipide.
(63x12,5 ingrandimenti)
Microfotografie ottenute con TEM della nanosospensione
A4 (IV)
GMS al 12%
Diametro medio: 850 nm
Diametri: 650 nm e 990 nm
(ingrandimento originale 21000X)
(ingrandimento originale 40000X)
DIAMETRO MEDIO (nm)
(P.I.)
POTENZIALE Z
(mV)
GMS (%)
SOSPENSIONE
A4
(Alcol benzilico)
SOSPENSIONE
B4
(Butil lattato)
SOSPENSIONE
C4
(Dietil succinato)
A4
B4
C4
2,5%
205±15
205
(0,08)
321±13
(0,09)
301±12
(0,10)
-35,57
-35,57
-21,88
-18,81
(I)
5%
291±22
(0,14)
330±15
(0,10)
440±21
(0,13)
-29,97
-29,97
-17,67
-18,81
(II)
8%
508±21
(0,14)
342±14
(0,12)
640±14
(0,16)
-30,90
-30,90
-19,48
-20,04
(III)
10%
712±19
(0,11)
413±20
(0,15)
834±13
(0,06)
-37,55
-37,55
-19,17
-21,68
(IV)
12%
898±31
(0,21)
450±16
(0,20)
850±27
(0,21)
-36,38
-36,38
-19,79
-16,61
(V)
14%
1020±45
(0,17)
530±14
(0,25)
873±29
(0,19)
-31,95
-31,95
-19,07
-17,14
(VI)
16%
1200±48
(0,17)
706±21
(0,22)
935±36
(0,23)
-31,49
-31,49
-20,54
-20,00
Emulsione
4
DETERMINAZIONE DEI RESIDUI DI SOLVENTE E
TENSIOATTIVI
EMULSIONE A4
Alcol benzilico (saturo) 10%
• CENTRIFUGAZIONE
• ULTRAFILTRAZIONE
GMS
2,5%
TDC
0,5%
• ULTRAFILTRAZIONE/
Epikuron 200
0,5%
LIOFILIZZAZIONE
Acqua (satura)
86,5%
Alcol benzilico
Epikuron 200
TDC
Centrifugato
31 ppm
4 ppm
17 ppm
Dializzato
30 ppm
3 ppm
16 ppm
Liofilizzato
28 ppm
3 ppm
15 ppm
DSC
Termogramma relativo ad una sospensione di SLN a confronto
con termogramma relativo al GMS prodotto commerciale
(riscaldamento da 25°C a 80°C a 5°C al minuto)
DEGRADAZIONE
Nanosospensione di SLN ottenute
dall’emulsione C4(IV)
Sospensione acquosa
di GMS
• 37°C
• 60°C
• pH 7,4
• pH 10,5
• TRE SETTIMANE
• CINQUE ORE
PRELIEVO
HPLC
% di acido stearico liberato
ACIDO STEARICO LIBERATO
5
Test di
degradazione a
37°C
4
3
GMS
2
SLN
1
0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
Test di
degradazione a
60°C
% di acido stearico liberato
Tempo (giorni)
5
4
3
GMS
2
SLN
1
0
0
1
2
3
Tempo (ore)
4
5
INFLUENZA DEI TENSIOATTIVI SULLA
DEGRADAZIONE
% di lipide degradato
5
4
3
GMS (senza
tensioattivi)
2
SLN (con
tensioattivi)
1
0
37°C
60°C
Temperatura (°C)
OMOGENEIZZAZIONE AD ALTA
PRESSIONE
EMULSIONE A4
•1 ciclo a 500 bar
•2 cicli a 250 bar
•2 cicli a 500 bar
TRATTAMENTO
Emulsione A4
DIAMETRO MEDIO (nm)
(P.I.)
Ultra Turrax®
205,0
(0,08)
1 ciclo a 500 bar
109,0
(0,221)
2 cicli a 250 bar
113,2
(0,202)
2 cicli a 500 bar
98,9
(0,206)
Microfotografia realizzata con
TEM della nanosospensione A4
ottenuta dall’emulsione A4
omogeneizzata ad alta pressione
Diametro medio: 101 nm
(ingrandimento originale 73000X)
CONCLUSIONI
• La tecnica del quenching per la preparazione di nanoparticelle
lipidiche solide si è dimostrata una valida alternativa alle tecniche
riportate in letteratura e ampiamente utilizzate
• L’aumento di lipide nell’emulsione iniziale è direttamente
proporzionale all’aumento dei diametri delle SLN ottenute
• La presenza di residui minimi di solvente e tensioattivi nelle SLN
dopo i trattamenti di lavaggio permette di affermare che le
nanoparticelle preparate sono sistemi a bassa tossicità
• La tecnica di omogeneizzazione ad alta pressione permette di
ottenere SLN con diametri dimezzati rispetto alla sola
omogeneizzazione rotazionale