Characterization of porcine intestinal mucus as model to evaluate the diffusion of drugs

The estimation of drug diffusion through mucus barriers is crucial for the predicting process of drug absorption and efficacy in the gastrointestinal tract. To conduct solubility and permeability studies, it is essential to determine which mucus model system is going to mimic the human gastrointestinal tract's function. In this study we focused on the characterization of the porcine small intestinal mucus (PIM) as a model system to approximate the diffusion through the intestinal mucus layer, since it resembles human mucus in composition and structure. First, we collect and characterized the rheological profile of the PIM. Next, the impact of temperature on the macrorheological profile of the PIM was investigated. Lastly, Permeation studied were conducted using three positively charged and three neutral dextrans with different sizes. Our studies showed that increasing temperature (from 25 ± 0.1 °C to 37 ± 0.1 °C ) has resulted in a decrease in the flow behaviour index of the PIM, while it maintained its pseudoelastic behavior at different temperatures of 10, 25, and 37 °C. The permeation studies revealed that compounds' size and charge play a role in their diffusion through the mucus layer, with size being more significant.

Poter dare una stima della diffusione di un farmaco nel tratto gastro intestinale è di fondamentale importanza nel processo di previsione dell'assorbimento e dell'efficacia del farmaco nel tratto gastrointestinale. Per condurre studi di solubilità e permeabilità utili a tale determinazione, è essenziale la scelta del modello di muco che andrà a simulare la funzione del muco umano nel tratto gastrointestinale. In questo studio ci siamo concentrati sulla caratterizzazione del muco intestinale suino (PIM) come modello di sistema per la previsione del processo di diffusione attraverso lo strato di muco intestinale umano, per la somiglianza col muco umano da un punto di vista di composizione e struttura. In prima istanza abbiamo raccolto e caratterizzato il profilo reologico del PIM. Successivamente, è stato studiato l'impatto della temperatura sul suo profilo macroreologico. Infine, sono stati svolti sudi di permeabilità utilizzando tre destri a carica positiva e tre destri neutri, di diverse dimensioni. I nostri studi in conclusione hanno evidenziato che un aumento della temperatura (da 25 ± 0.1 °C a 37 ± 0.1 °C ) provoca una diminuzione dell'indice di andamento del flusso del PIM, mentre mantiene il suo comportamento pseudoelastico alle diverse temperature di 10,25, and 37 °C. Gli studi di permeazione invece hanno dimostrato come dimensione e carica dei composti abbiano un ruolo nella loro diffusione attraverso lo strato di muco, con effetto significativo delle dimensioni.