Ibridi organici-inorganici a base di idrossiapatite o brushite: il caso del Tenoxicam e della Bumetanide come esempi di farmaci poco solubili

In recent years, drug delivery systems (DDS) have been the subject of numerous studies thanks to their promising application in biomedical and pharmaceutical fields, mainly in order to increase the solubility and/or the speed of dissolution of drugs, to allow their transport to the target site in the desired dose at the appropriate time and with the appropriate release rate. This thesis is based on a comparative study of a drug delivery system (DDS) based on the production of organic-inorganic hybrids and aims to identify the best combination between the two components of the hybrid, with a view to enhancing the pharmacokinetic and pharmacological properties of the drugs under study. The host systems chosen for the transport of drugs were two: Hydroxyapatite, an important calcium phosphate, produced with two different syntheses to obtain a different morphology, spherical and stick, and Brushite, a different calcium phosphate used in the production of bone cements. The model drugs were Tenoxicam, an anti-inflammatory, in the first phase, and Bumetanide, a diuretic, in the second part of the work. Both are poorly soluble in water and with low dissolution rates of the active substance. The three hybrids, Hydroxyapatite with Tenoxicam, Hydroxyapatite nanorod with Bumetanide and Brushite with Bumetanide, were synthesized and then characterized by the combination of different chemical-physical techniques. Their formation was demonstrated by EDS microanalysis showing the presence of some elements typical of the hybrid components, in particular of the drug and FT-spectroscopyIR that shows some weak bands of the drug together with those prevalent of the inorganic component. X-ray diffraction allowed us to highlight that drugs adsorbed on the surface of inorganic systems

Negli ultimi anni, i sistemi di drug delivery (DDS) sono stati oggetto di numerosi studi grazie alla loro promettente applicazione in ambito biomedico e farmaceutico, principalmente al fine di aumentare la solubilità e/o la velocità di dissoluzione dei farmaci, per consentire il loro trasporto al sito bersaglio nella dose desiderata, al momento opportuno e con l’adeguata velocità di rilascio. Il presente elaborato di tesi si basa su uno studio comparativo relativo alla ricerca di un Drug delivery system (DDS) basato sulla realizzazione di ibridi organici-inorganici e si pone come obiettivo quello di individuare la migliore combinazione tra le due componenti dell’ibrido, al fine di ottenere un potenziamento delle proprietà farmacocinetiche e farmacologiche dei farmaci oggetto di studio. I sistemi host scelti per il trasporto dei farmaci sono stati due: l’Idrossiapatite, un importante fosfato di calcio, prodotta con due diverse sintesi per ottenere una morfologia differente, sferica e a bastoncino, e la Brushite, un diverso fosfato di calcio alla base della produzione di cementi ossei. Come farmaci modello sono stati scelti il Tenoxicam, un antiinfiammatorio, nella prima fase, e la Bumetanide, un diuretico, nella seconda parte del lavoro. Entrambi sono farmaci scarsamente solubili in acqua e con bassi tassi di dissoluzione del principio attivo. I tre ibridi, Idrossiapatite con Tenoxicam, Idrossiapatite nanorod con Bumetanide e Brushite con Bumetanide, sono stati sintetizzati e in seguito caratterizzati mediante la combinazione di diverse tecniche chimico-fisiche. La loro formazione è stata dimostrata mediante microanalisi EDS che mostra la presenza di alcuni elementi tipici dei componenti dell’ibrido, in particolare del farmaco e spettroscopia FT-IR che evidenzia alcune deboli bande del farmaco assieme a quelle prevalenti della componente inorganica. La diffrazione di raggi X ci ha permesso di evidenziare che i farmaci adsorbiti sulla superficie dei sistemi inorganici, quali idrossiapatite e brushite, sono presenti in forma amorfa mentre l’analisi DSC ha permesso di valutare la stabilità termica evidenziando l’assenza, negli ibridi, dei picchi di fusione e decomposizione tipici dei farmaci in analisi. La microscopia SEM ha invece evidenziato che l’adsorbimento del farmaco non provoca variazioni nella morfologia della idrossiapatite e della brushite. I test di dissoluzione e la misura di angolo di contatto condotte in acqua e in fluidi a diversi pH, che simulano l’ambiente fisiologico del tratto gastrointestinale in presenza o assenza di cibo, hanno dimostrato un notevole miglioramento delle prestazioni degli ibridi rispetto ai farmaci nella loro forma pura, mettendo in risalto alta velocità di dissoluzione in tutti i fluidi testati in particolare per gli ibridi di Idrossiapatite con Tenoxicam e Idrossiapatite nanorod con Bumetanide. Queste evidenze suggeriscono che tali ibridi inorganici, opportunamente ottimizzati, rappresentano un sistema estremamente semplice, sicuro, veloce e poco costoso da realizzare e da impiegare in futuro anche per altre tipologie di farmaci.