Development of Apremilast formulations for the treatment of skin and mucous membrane pathologies

[spa] Apremilast (APR) es un inhibidor selectivo de la fosfodiesterasa 4 que se administra por vía oral para el tratamiento de la psoriasis en placas de moderada a grave y la artritis psoriásica activa. La baja solubilidad y permeabilidad de este fármaco dificultan su administración dérmica. Uno de los propósitos de este estudio fue diseñar y caracterizar una microemulsión cargada con apremilast como terapia tópica para la inflamación local de la piel. Su composición se determinó mediante diagramas pseudoternarios. Se realizaron caracterizaciones físicas, químicas y biofarmacéuticas. Se estudió la estabilidad de esta formulación durante 90 días. Se evaluó la tolerabilidad de APR-ME en voluntarios sanos y se estudió su potencial antiinflamatorio mediante modelos in vitro e in vivo. Se obtuvo una formulación homogénea con comportamiento newtoniano y gotas de tamaño nanométrico y forma esférica. APR-ME liberó el fármaco incorporado siguiendo una cinética de primer orden y facilitó la retención del fármaco en la piel, asegurando un efecto local. Se observó potencial antiinflamatorio por su capacidad para disminuir la producción de IL-6 e IL-8 en el modelo in vitro. Este efecto se confirmó en el modelo in vivo histológicamente por la reducción de la infiltración de células inflamatorias e inmunológicamente por la disminución de las citocinas inflamatorias IL-8, IL-17A y TNFα. En consecuencia, estos resultados sugieren que esta formulación podría utilizarse como un atractivo tratamiento tópico para la inflamación cutánea. Por otro lado, la escasa solubilidad en agua de APR es el principal impedimento para la penetración del fármaco a través de la barrera cutánea. Otro de los objetivos del estudio era evaluar la permeabilidad de APR en diferentes soluciones enriquecidas con promotores de la penetración en muestras ex vivo de piel humana, y evaluar además su tolerancia in vivo. Para ello, se desarrollaron soluciones de APR con un 5% de promotor y se evaluó la capacidad del fármaco para penetrar en muestras de piel abdominal humana; los coeficientes de permeabilidad, las cantidades acumuladas permeadas y el flujo fueron algunos de los parámetros evaluados. Asimismo, se evaluó la tolerancia in vitro e in vivo de las soluciones. Los resultados obtenidos mostraron que las soluciones que contenían escualeno como promotor mejoraban la penetración de la APR en comparación con los otros promotores evaluados; del mismo modo, a escala in vitro en células HaCaT los promotores no resultaron tóxicos, encontrándose una viabilidad celular superior al 80% en las diferentes diluciones evaluadas. En las pruebas in vivo realizadas con APR-Escualeno presentó los mejores resultados. El escualeno se convierte en un excelente candidato para mejorar la permeabilidad del fármaco en el caso del desarrollo de una formulación tópica; además, se confirmó que este potenciador de la penetración no es ni tóxico ni irritante en contacto con la piel en ensayos in vivo.[eng] Apremilast (APR) is a selective phosphodiesterase-4 inhibitor that is administered orally for the treatment of moderate to severe plaque psoriasis and active psoriatic arthritis. The low solubility and permeability of this drug make dermal administration difficult. One of the purposes of this study was to design and characterize an apremilast-loaded microemulsion as a topical therapy for local skin inflammation. Its composition was determined using pseudoternary diagrams. Physical, chemical and biopharmaceutical characterizations were performed. The stability of this formulation was studied for 90 days. The tolerability of APR-ME was evaluated in healthy volunteers and its anti- inflammatory potential was studied by in vitro and in vivo models. A homogeneous formulation with Newtonian behavior and droplets of nanometer size and spherical shape was obtained. APR-ME released the incorporated drug following first-order kinetics and facilitated drug retention in the skin, ensuring a local effect. Anti-inflammatory potential was observed due to its ability to decrease IL-6 and IL-8 production in the in vitro model. This effect was confirmed in the in vivo model histologically by the reduction of inflammatory cell infiltration and immunologically by the decrease of inflammatory cytokines IL- 8, IL-17A and TNFα. Consequently, these results suggest that this formulation could be used as an attractive topical treatment for cutaneous inflammation. On the other hand, the poor water solubility of APR is the main impediment to the penetration of the drug through the skin barrier. Another objective of the study was to evaluate the permeability of APR in different solutions enriched with penetration promoters in ex vivo samples of human skin, and also to evaluate its in vivo tolerance. For this purpose, APR solutions with 5% promoter were developed and the ability of the drug to penetrate human abdominal skin samples was evaluated; permeability coefficients, permeated cumulative amounts and flux were some of the parameters evaluated. The in vitro and in vivo tolerance of the solutions was also evaluated. The results obtained showed that the solutions containing squalene as promoter improved the penetration of APR compared to the other promoters evaluated; likewise, at in vitro scale in HaCaT cells the promoters were not toxic, finding a cell viability higher than 80% in the different dilutions evaluated. In the in vivo tests carried out with APR-Squalene, it presented the best results. Squalene becomes an excellent candidate to improve drug permeability in the case of the development of a topical formulation; in addition, it was confirmed that this penetration enhancer is neither toxic nor irritating in contact with the skin in vivo tests

Desarrollo de formulaciones de Apremilast para el tratamiento de patologías en piel y mucosas = Development of Apremilast formulations for the treatment of skin and mucous membrane pathologies

Programa de Doctorat en Recerca, Desenvolupament i Control de Medicaments[spa] Apremilast (APR) es un inhibidor selectivo de la fosfodiesterasa 4 que se administra por vía oral para el tratamiento de la psoriasis en placas de moderada a grave y la artritis psoriásica activa. La baja solubilidad y permeabilidad de este fármaco dificultan su administración dérmica. Uno de los propósitos de este estudio fue diseñar y caracterizar una microemulsión cargada con apremilast como terapia tópica para la inflamación local de la piel. Su composición se determinó mediante diagramas pseudoternarios. Se realizaron caracterizaciones físicas, químicas y biofarmacéuticas. Se estudió la estabilidad de esta formulación durante 90 días. Se evaluó la tolerabilidad de APR-ME en voluntarios sanos y se estudió su potencial antiinflamatorio mediante modelos in vitro e in vivo. Se obtuvo una formulación homogénea con comportamiento newtoniano y gotas de tamaño nanométrico y forma esférica. APR-ME liberó el fármaco incorporado siguiendo una cinética de primer orden y facilitó la retención del fármaco en la piel, asegurando un efecto local. Se observó potencial antiinflamatorio por su capacidad para disminuir la producción de IL-6 e IL-8 en el modelo in vitro. Este efecto se confirmó en el modelo in vivo histológicamente por la reducción de la infiltración de células inflamatorias e inmunológicamente por la disminución de las citocinas inflamatorias IL-8, IL-17A y TNFα. En consecuencia, estos resultados sugieren que esta formulación podría utilizarse como un atractivo tratamiento tópico para la inflamación cutánea. Por otro lado, la escasa solubilidad en agua de APR es el principal impedimento para la penetración del fármaco a través de la barrera cutánea. Otro de los objetivos del estudio era evaluar la permeabilidad de APR en diferentes soluciones enriquecidas con promotores de la penetración en muestras ex vivo de piel humana, y evaluar además su tolerancia in vivo. Para ello, se desarrollaron soluciones de APR con un 5% de promotor y se evaluó la capacidad del fármaco para penetrar en muestras de piel abdominal humana; los coeficientes de permeabilidad, las cantidades acumuladas permeadas y el flujo fueron algunos de los parámetros evaluados. Asimismo, se evaluó la tolerancia in vitro e in vivo de las soluciones. Los resultados obtenidos mostraron que las soluciones que contenían escualeno como promotor mejoraban la penetración de la APR en comparación con los otros promotores evaluados; del mismo modo, a escala in vitro en células HaCaT los promotores no resultaron tóxicos, encontrándose una viabilidad celular superior al 80% en las diferentes diluciones evaluadas. En las pruebas in vivo realizadas con APR-Escualeno presentó los mejores resultados. El escualeno se convierte en un excelente candidato para mejorar la permeabilidad del fármaco en el caso del desarrollo de una formulación tópica; además, se confirmó que este potenciador de la penetración no es ni tóxico ni irritante en contacto con la piel en ensayos in vivo.[eng] Apremilast (APR) is a selective phosphodiesterase-4 inhibitor that is administered orally for the treatment of moderate to severe plaque psoriasis and active psoriatic arthritis. The low solubility and permeability of this drug make dermal administration difficult. One of the purposes of this study was to design and characterize an apremilast-loaded microemulsion as a topical therapy for local skin inflammation. Its composition was determined using pseudoternary diagrams. Physical, chemical and biopharmaceutical characterizations were performed. The stability of this formulation was studied for 90 days. The tolerability of APR-ME was evaluated in healthy volunteers and its anti- inflammatory potential was studied by in vitro and in vivo models. A homogeneous formulation with Newtonian behavior and droplets of nanometer size and spherical shape was obtained. APR-ME released the incorporated drug following first-order kinetics and facilitated drug retention in the skin, ensuring a local effect. Anti-inflammatory potential was observed due to its ability to decrease IL-6 and IL-8 production in the in vitro model. This effect was confirmed in the in vivo model histologically by the reduction of inflammatory cell infiltration and immunologically by the decrease of inflammatory cytokines IL- 8, IL-17A and TNFα. Consequently, these results suggest that this formulation could be used as an attractive topical treatment for cutaneous inflammation. On the other hand, the poor water solubility of APR is the main impediment to the penetration of the drug through the skin barrier. Another objective of the study was to evaluate the permeability of APR in different solutions enriched with penetration promoters in ex vivo samples of human skin, and also to evaluate its in vivo tolerance. For this purpose, APR solutions with 5% promoter were developed and the ability of the drug to penetrate human abdominal skin samples was evaluated; permeability coefficients, permeated cumulative amounts and flux were some of the parameters evaluated. The in vitro and in vivo tolerance of the solutions was also evaluated. The results obtained showed that the solutions containing squalene as promoter improved the penetration of APR compared to the other promoters evaluated; likewise, at in vitro scale in HaCaT cells the promoters were not toxic, finding a cell viability higher than 80% in the different dilutions evaluated. In the in vivo tests carried out with APR-Squalene, it presented the best results. Squalene becomes an excellent candidate to improve drug permeability in the case of the development of a topical formulation; in addition, it was confirmed that this penetration enhancer is neither toxic nor irritating in contact with the skin in vivo tests