Applicazioni delle microsfere nel rilascio del principio attivo

Il maggiore utilizzo delle microsfere di albumina è nella veicolazione di farmaci. Una caratteristica importante di tali sistemi microparticellari è che a seconda delle loro dimensioni possono localizzarsi maggiormente, dopo somministrazione, in alcuni organi specifici. Ciò consente un rilascio di farmaco molto selettivo con una notevole diminuzione della sua distribuzione in altri organi che nulla hanno a che fare con l’effetto terapeutico del farmaco. Dopo iniezione e.v. microsfere di 15-30 µm di diametro o anche più grandi, passano attraverso il cuore e poi nel letto capillare dei polmoni, dove si depositano per il 99%. Microsfere più piccole, per esempio, dell’ordine di 3 µm, passano invece attraverso il sistema reticolo endoteliale del fegato, nel quale si depositano per il 90%. Mentre microsfere di 1 µm si distribuiscono per l’80-90% nel fegato, 5-8% nella milza e 1-3% nel midollo osseo. I polmoni, il fegato e la milza sono gli unici organi che possono essere raggiunti con una certa facilità per semplici iniezioni endovena, mentre altri organi, o siti specifici di organi, o tumori solidi possono essere raggiunti dalle microsfere con metodi angiografici specifici.Le microsfere di albumina possono essere caricate anche con radioisotopi (131I, 125I, 59Fe, 99Tc) ed essere utilizzate come agenti diagnostici iniettabili endovena per valutare l’integrità di alcuni organi e vasale, per determinare la presenza di trombi o di

15 _{F.Q. Li, J.H. Hu et al., J.Microencapsul., 2001; 18: 825;}

Capitolo VIII Albumina Serica Bovina nella preparazione di sistemi di rilascio modificato di farmaci

- 155 -

tumori solidi nell’organismo, per valutare l’efficienza polmonare; sono usate anche come indicatori per la fagocitosi delle cellule di Kupffer. In alcuni casi le radiomicrosfere possono essere usate in terapie importanti come nella terapia antitumorale[17-18]. L’efficienza delle microsfere di albumina come carriers di farmaci dipende dalla quantità di farmaco che sono in grado di intrappolare e dalle modalità con cui esse lo rilasciano nell’organismo. Generalmente qualunque sia il metodo di preparazione delle microsfere di albumina è stato valutato che farmaci poco solubili in acqua, come gli steroidi, diffondono molto lentamente dalla matrice proteica, mentre la maggior parte dei farmaci idrosolubili sono rilasciati dalle microparticelle di albumina con un andamento bifasico (figura 8.11). Si distinguono una fase iniziale in cui il farmaco viene rilasciato molto rapidamente e una successiva in cui il farmaco è rilasciato più lentamente. Queste due fasi seguono una equazione cinetica del primo ordine, in cui la velocità di rilascio è proporzionale alla quantità di farmaco rimasto nelle microsfere.

-dC/dt = KC (eq.8.1)

In questa equazione C è la concentrazione di farmaco rimasto nelle microsfere; C0

è la concentrazione di farmaco al tempo t = 0; k è la costante di velocità di rilascio di farmaco.; e t è il tempo. L’equazione 8.1 può essere integrata e riarrangiata per dare l’equazione 8.2, in cui C/C0 è la frazione di farmaco rimasto

nelle microsfere al tempo t.

ln (C/C0) = - Kt ( eq.8.2)

Se si pone la concentrazione al tempo t uguale alla metà della concentrazione iniziale di farmaco nelle microsfere, il tempo t è l’emivita del farmaco nelle microsfere ed è calcolabile con l’equazione 8.3.

t ½= 0.693/K (eq.8.3)

17 _{Y.Nishiota, S.Kyotani et al, Chem. Pharm. Bull., (Tokio), 1989; 37: 1399; (PMID: 2630107);} 18 _{E.J. Truter, A.S. Santos, W.J. Ells, Cell.Biol.Int., 2001; 25:51;}

Figura 8.11

Questo andamento può essere molto utile in terapia, perché una prima fase, in cui la velocità di rilascio è molto alta, consente di portare velocemente la concentrazione ematica di farmaco a livelli ottimali, mentre una seconda fase di rilascio più lenta permette di mantenere questi livelli nel tempo.

La quantità di farmaco intrappolato nelle microsfere può essere valutata in diversi modi. Si può per esempio analizzare la quantità di farmaco rimasto nel sistema dopo la preparazione delle microsfere. La differenza fra la quantità introdotta inizialmente e quella rimasta nell’emulsione e nei lavaggi corrisponde alla quantità di farmaco inglobato nelle microsfere. Un secondo metodo è caratterizzato dall’uso di farmaco radioattivo, che consente una valutazione diretta. L’efficienza di tale metodo dipende soltanto dalla validità del composto e dall’eventuale contaminazione del sistema. Un terzo metodo consiste nel degradare le microsfere preparate con una miscela di HCl al 5% in etanolo. In questo caso un limite della valutazione è correlato alla possibile degradazione del farmaco e/o all’interferenza dei prodotti risultanti dalla demolizione delle microsfere. L’ultimo metodo, il più attendibile, è caratterizzato dalla misura della quantità di farmaco incorporato in microsfere non stabilizzate. In genere la fase di stabilizzazione delle microsfere, qualunque sia la tecnica adoperata per la loro

Capitolo VIII Albumina Serica Bovina nella preparazione di sistemi di rilascio modificato di farmaci

- 157 -

preparazione, ha un effetto insignificante sull’incorporazione del farmaco. Disciogliendo le microsfere non stabilizzate (freeze-dried) in una soluzione tampone (una fase che è quasi istantanea) si può valutare facilmente la quantità di farmaco in soluzione.

S

BSA:

P

,

9.1 Introduzione

La ricerca farmaceutica è sempre più indirizzata verso la produzione di sistemi capaci di veicolare il principio attivo, modulandone la velocità di rilascio. Tali sistemi devono essere necessariamente costituiti da materiali con opportune caratteristiche e l’albumina è molto interessante da questo punto di vista perché è facilmente reperibile, non tossica, non immunogenica, biodegradabile e biocompatibile. Un notevole limite dei sistemi microparticellari di albumina finora prodotti è rappresentato da una scarsa modulabilità delle loro proprietà che ne riduce drasticamente le applicazioni. La produzione di matrici di albumina tramite polimerizzazione di tipo radicalico consente di ottenere materiali molto versatili con proprietà modulabili. Variando le caratteristiche e la quantità del comonomero è possibile la realizzazione di sistemi microparticellari che possono trovare le più svariate applicazioni. Nei sistemi formati con tale metodologia, inoltre, le catene di albumina sono solidamente strutturate per mezzo di legami covalenti C-C; questo conferisce loro una maggiore stabilità rispetto ai sistemi in cui le stesse catene sono connesse tramite interazioni deboli e/o legami facilmente idrolizzabili. La polimerizzazione radicalica ha un meccanismo di crescita a catena che ha inizio con la formazione di radicali primari prodotti dalla scissione di un opportuno iniziatore. Affinché la reazione si propaghi sulle catene polipeptidiche, consentendone la reticolazione, è necessario che siano presenti, su tali catene, dei gruppi capaci di interagire con specie radicaliche, rendendosi essi stessi dei centri