Human skin drug delivery using biodegradable PLGA-nanoparticles

During the last years transdermal drug delivery has gained increasing interest due to the high acceptance of patients. However the major problem of drug delivery via the cutaneous route are the barrier properties of the skin which are located in the stratum corneum. To study the potential of polymeric biodegradable nanocarriers on drug delivery to and through the skin the well known biodegradable copolymer poly(D,L-lactide-co-glycolide) (PLGA 50:50) was used as main component of the carrier system. As model drug flufenamic acid, an antiinflamatory drug, was incorporated. Nanoparticles in the size range of 200 to 400 nm were prepared by means of a solvent extraction technique. In vitro skin transport experiments using Franz diffusion cell systems and the Saarbrücken model showed an enhancement effect for encapsulated flufenamic acid independent of particle size. Surprisingly, also the presence of drug-free nanoparticles in a preparation (hydrogel) with flufenamic acid in solution has also increased the permeated amount of drug. As mechanism of action an acidic nano-environment around the particles could be identified by confocal laser scanning microscopy and permeation experiments using buffered and non-buffered preparations. Other studies have shown that nanoparticles were able to penetrate into the hair follicles when massage was used. These results underscore the potential of polymeric biodegradable nanoparticles as carriers for transdermal drug delivery. Especially, the acidic pH of the nano-environment of the particles might be an advantage to develop special formulations designed for acidic drugs or might be used to re-establish the physiological acidic pH on the skin surface.Infolge der hohen Akzeptanz bei Patienten hat die transdermale Applikation von Arzneistoffen mittels Trägersystemen in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen. Für die kutane Arzneistoffinvasion stellen jedoch die Barriereeigenschaften der Haut, welche im Stratum corneum lokalisiert sind, ein großes Problem dar. Um das Potential polymerer, bioabbaubarer und nano-partikulärer Trägersysteme auf die Arzneistoffinvasion in und durch die Haut zu untersuchen, wurde das schon ausführlich charakterisierte sowie bioabbaubare Copolymer Poly-(D,L-lactide-co-glycolide) (PLGA 50:50) als Trägermaterial eingesetzt. Als Modellarzneistoff wurde Flufenaminsäure, eine antiinflamatorisch wirksame Substanz, in die Nanopartikel inkoorperiert. Unter Verwendung der "Lösungsmittel Extraktions Technik" wurden Partikel im Größenbereich von 200 bis 400 nm hergestellt. Durch in vitro Experimente mit Franz-Diffusionszellen und dem Saarbruecker-Penetrationsmodell konnte gezeigt werden, dass, unabhängig von der Partikelgröße, der Arzneistofftransport verkapselter Flufenaminsäure in bzw. durch die Haut erhöht war. Überraschender Weise konnte bei Zugabe arzneistofffreier Nanopartikel in eine Zubereitung (Hydro-Gel) welche Flufenaminsäure in gelöster Form enthielt ebenfalls eine erhöhte Arzneistoffpermeation beobachtet werden. Mittels Konfokaler Mikroskopie und Permeationsexperimenten wurde als Wirkungsmechanismus, sowohl für gepufferte als auch für ungepufferte Präparationen, ein saurer pH-Wert im Nanometerbereich um die Partikel herum nachgewiesen. Des weiteren konnte gezeigt werden, daß Nanopartikel unter Anwendung einer Massage in Haarfollikel penetrieren. Die Ergebnisse unterstreichen das Potential polymerer, bioabbaubarer Nanopartikel als Trägersysteme für die transdermale Anwendung. Insbesondere der saure pH-Wert im Nanometerbereich um die Partikel könnte Vorteile für die Entwicklung spezieller Formulierungen für saure Arzneistoffe bieten. Weiterhin wäre auch eine mögliche Applikation zur Wiederherstellung des physiologischen, leicht sauren pH-Wertes der Hautoberfläche im Fall pathophysiologischer Veränderungen denkbar

Human Skin Permeation Enhancement Using PLGA Nanoparticles Is Mediated by Local pH Changes

The steady improvement and optimization of transdermal permeation is a constant and challenging pharmaceutical task. In this study the influence of poly(lactide-co-glycolide) (PLGA) nanoparticles on the dermal permeation of the anti-inflammatory drug flufenamic acid (FFA) was investigated. For this aim, different vehicles under non-buffered and buffered conditions and different skin models (human heat separated epidermis and reconstructed human epidermis equivalents) were tested. Permeation experiments were performed using static Franz diffusion cells under infinite dosing conditions. Already the presence of drug-free nanoparticles increased drug permeation across the skin. Drug permeation was even enhanced when applying drug-loaded nanoparticles. In contrast, buffered vehicles with different pH values (pH 5.4–7.4) revealed the influence of the pH on the permeation of FFA. The change of the surrounding pH of the biodegradable nanoparticulate system was demonstrated and visualized using pH-sensitive fluorescent probes. While a potential contribution of hair follicles could be ruled out, our data suggest that the enhanced permeation of FFA through human skin in the presence of PLGA nanoparticles is mediated by a locally decreased pH during hydrolytic degradation of this polymer. This hypothesis is supported by the observation that skin permeation of the weak base caffeine was not affected

Encapsulation of Phenolic Compounds from a Grape Cane Pilot-Plant Extract in Hydroxypropyl Beta-Cyclodextrin and Maltodextrin by Spray Drying

Grape canes, the main byproducts of the viticulture industry, contain high-value bioactive phenolic compounds, whose application is limited by their instability and poorly solubility in water. Encapsulation in cyclodextrins allows these drawbacks to be overcome. In this work, a grape cane pilot-plant extract (GCPPE) was encapsulated in hydroxypropyl beta-cyclodextrin (HP-β-CD) by a spray-drying technique and the formation of an inclusion complex was confirmed by microscopy and infrared spectroscopy. The phenolic profile of the complex was analyzed by LC-ESI-LTQ-Orbitrap-MS and the encapsulation efficiency of the phenolic compounds was determined. A total of 42 compounds were identified, including stilbenes, flavonoids, and phenolic acids, and a complex of (epi)catechin with β-CD was detected, confirming the interaction between polyphenols and cyclodextrin. The encapsulation efficiency for the total extract was 80.5 ± 1.1%, with restrytisol showing the highest value (97.0 ± 0.6%) and (E)-resveratrol (32.7 ± 2.8%) the lowest value. The antioxidant capacity of the inclusion complex, determined by ORAC-FL, was 5300 ± 472 µmol TE/g DW, which was similar to the value obtained for the unencapsulated extract. This formulation might be used to improve the stability, solubility, and bioavailability of phenolic compounds of the GCPPE for water-soluble food and pharmaceutical applications

Applikation von Wirkstoffen auf humaner Haut mittels bioabbaubarer PLGA-Nanopartikel

During the last years transdermal drug delivery has gained increasing interest due to the high acceptance of patients. However the major problem of drug delivery via the cutaneous route are the barrier properties of the skin which are located in the stratum corneum. To study the potential of polymeric biodegradable nanocarriers on drug delivery to and through the skin the well known biodegradable copolymer poly(D,L-lactide-co-glycolide) (PLGA 50:50) was used as main component of the carrier system. As model drug flufenamic acid, an antiinflamatory drug, was incorporated. Nanoparticles in the size range of 200 to 400 nm were prepared by means of a solvent extraction technique. In vitro skin transport experiments using Franz diffusion cell systems and the Saarbrücken model showed an enhancement effect for encapsulated flufenamic acid independent of particle size. Surprisingly, also the presence of drug-free nanoparticles in a preparation (hydrogel) with flufenamic acid in solution has also increased the permeated amount of drug. As mechanism of action an acidic nano-environment around the particles could be identified by confocal laser scanning microscopy and permeation experiments using buffered and non-buffered preparations. Other studies have shown that nanoparticles were able to penetrate into the hair follicles when massage was used. These results underscore the potential of polymeric biodegradable nanoparticles as carriers for transdermal drug delivery. Especially, the acidic pH of the nano-environment of the particles might be an advantage to develop special formulations designed for acidic drugs or might be used to re-establish the physiological acidic pH on the skin surface.Infolge der hohen Akzeptanz bei Patienten hat die transdermale Applikation von Arzneistoffen mittels Trägersystemen in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen. Für die kutane Arzneistoffinvasion stellen jedoch die Barriereeigenschaften der Haut, welche im Stratum corneum lokalisiert sind, ein großes Problem dar. Um das Potential polymerer, bioabbaubarer und nano-partikulärer Trägersysteme auf die Arzneistoffinvasion in und durch die Haut zu untersuchen, wurde das schon ausführlich charakterisierte sowie bioabbaubare Copolymer Poly-(D,L-lactide-co-glycolide) (PLGA 50:50) als Trägermaterial eingesetzt. Als Modellarzneistoff wurde Flufenaminsäure, eine antiinflamatorisch wirksame Substanz, in die Nanopartikel inkoorperiert. Unter Verwendung der "Lösungsmittel Extraktions Technik" wurden Partikel im Größenbereich von 200 bis 400 nm hergestellt. Durch in vitro Experimente mit Franz-Diffusionszellen und dem Saarbruecker-Penetrationsmodell konnte gezeigt werden, dass, unabhängig von der Partikelgröße, der Arzneistofftransport verkapselter Flufenaminsäure in bzw. durch die Haut erhöht war. Überraschender Weise konnte bei Zugabe arzneistofffreier Nanopartikel in eine Zubereitung (Hydro-Gel) welche Flufenaminsäure in gelöster Form enthielt ebenfalls eine erhöhte Arzneistoffpermeation beobachtet werden. Mittels Konfokaler Mikroskopie und Permeationsexperimenten wurde als Wirkungsmechanismus, sowohl für gepufferte als auch für ungepufferte Präparationen, ein saurer pH-Wert im Nanometerbereich um die Partikel herum nachgewiesen. Des weiteren konnte gezeigt werden, daß Nanopartikel unter Anwendung einer Massage in Haarfollikel penetrieren. Die Ergebnisse unterstreichen das Potential polymerer, bioabbaubarer Nanopartikel als Trägersysteme für die transdermale Anwendung. Insbesondere der saure pH-Wert im Nanometerbereich um die Partikel könnte Vorteile für die Entwicklung spezieller Formulierungen für saure Arzneistoffe bieten. Weiterhin wäre auch eine mögliche Applikation zur Wiederherstellung des physiologischen, leicht sauren pH-Wertes der Hautoberfläche im Fall pathophysiologischer Veränderungen denkbar

Revista de estilos de aprendizaje

Resumen basado en el de la publicaciónSe pretende encontrar diferencias de género en rendimiento y estilos y estrategias de aprendizaje (EEA) en estudiantes de Química y Farmacia de la Universidad de Concepción (Chile). Se aplican los Cuestionarios de Estilos de Aprendizaje de Honey-Alonso (CHAEA) y de Preferencia Visual, Auditiva o Cinestésica (VAC) y un cuestionario abreviado sobre estrategias de aprendizaje: Adquisición, Codificación, Recuperación y Apoyo (ACRA). Se evalúa el rendimiento de las asignaturas de Farmaco-química, Tecnología Farmacéutica y Farmacología. Se observa que las mujeres tienen mayor rendimiento y usan más estrategias cognitivas que los hombres. Los estilos activo, reflexivo, teórico y pragmático resultan moderados, sin diferencias de género, pero se demuestra predominio visual en las mujeres. Se concluye que existen diferencias en rendimiento y en EEA en los estudiantes de Química y Farmacia en función del género.MadridES

Nanoparticles - An efficient carrier for drug delivery into the hair follicles

The penetration and storage behavior of dye-containing nanoparticles (diameter 320 nm) into the hair follicles was investigated. The results were compared to the findings obtained with the same amount of dye in the non-particle form. In the first part of the experiments, the penetration of the dye into the hair follicles was investigated in vitro on porcine skin, which is an appropriate model for human tissue. It was found that the nanoparticles penetrate much deeper into the hair follicles than the dye in the non-particle form, if a massage had been applied. Without massage, similar results were obtained for both formulations. Subsequently, the storage behavior of both formulations in the hair follicles was analyzed in vivo on human skin by differential stripping. Using the same application protocol, the nanoparticles were stored in the hair follicles up to 10 days, while the non-particle form could be detected only up to 4 days. Taking into consideration the surface structure of the hair follicles, it was assumed that the movement of the hairs may act as a pumping mechanism pushing the nanoparticles deep into the hair follicles