Riassunto analitico
Il flubendazolo è un farmaco antielmintico ad ampio spettro d’azione, approvato nel 1980 per il trattamento delle infezioni gastrointestinali da nematodi nell’uomo e negli animali. Negli ultimi anni vari studi hanno dimostrato l’attività antitumorale del flubendazolo in diversi tipi di cancro, tra cui il melanoma e altri tumori della pelle. Studi in vitro hanno dimostrato attività antitumorale contro varie linee cellulari di melanoma.
Il flubendazolo è stato riproposto come promettente farmaco antitumorale. Il suo riposizionamento come agente antitumorale per il trattamento topico del melanoma rappresenta un approccio vantaggioso per svariate ragioni, tra cui i benefici del riposizionamento di un farmaco ed i benefici correlati ad una terapia topica/locale, come ad esempio la riduzione di effetti collaterali, con una somministrazione topica si evita l’effetto di primo passaggio, si ottiene una maggiore compliance del paziente in quanto la terapia topica è meno invasiva paragonata alle terapie attualmente a disposizione per il trattamento del melanoma.
Tuttavia, alcune proprietà biofarmaceutiche del flubendazolo, tra cui la scarsa solubilità in acqua ed in altri solventi organici, rappresentano una vera e propria sfida nell’ambito della formulazione farmaceutica. Per questo motivo l’incorporazione del flubendazolo in un’emulsione olio-in-acqua (O/W) rappresenta una tecnologia promettente per superare il limite legato alla sua scarsa solubilità, ottenendo un sistema idoneo alla somministrazione topica del farmaco.
Data l’elevata idrofobicità del flubendazolo e la sua scarsa solubilità in acqua e vari solventi organici, la prima parte del lavoro si è incentrata su studi di preformulazione, performando uno screening di eccipienti in funzione della solubilità del flubendazolo. Successivamente una nanoemulsione olio in acqua (O/W (1:1)) costituita da Imwitor® 988, Labrasol® ALF e Transcutol® HP come fase interna, acqua Milli-Q® come fase esterna, è stata sviluppata per emulsificazione spontanea.
Il nanosistema sviluppato è stato poi caratterizzato per dimensione delle particelle (193.46 nm) e distribuzione dimensionale (indice di polidispersione, 0.207). Successivamente il farmaco è stato dissolto nella fase interna e quindi incorporato nel nanosistema. Dall’analisi dimensionale della nanoemulsione caricata con il farmaco sono risultati un indice di polidispersione di 0.209 e dimensione delle particelle di 204.1 nm, dimostrando che il caricamento del farmaco nel sistema non ha avuto impatto negativo sui due parametri misurati.
La fase esterna acquosa è stata successivamente rimpiazzata con Carbopol® ETD 1% in tampone acetato a pH 5, ottenendo così un nanoemulgel. La concentrazione finale di flubendazolo caricato nel nanoemulgel è risultata essere pari a 0.618 mg/mL. L’inclusione di un agente gelificante nella formulazione è stata necessaria per aumentare la viscosità, la spalmabilità del sistema e migliorare l’adesione alla pelle. Il tampone acetato a pH 5 è utile a fornire al sistema un valore di pH pari a 5 compatibile con il pH della pelle.
Successivamente sono stati effettuati studi di stabilità, tra cui stabilità del farmaco alla precipitazione spontanea nel sistema a temperatura ambiente, carica superficiale (espressa attraverso il potenziale z), studi di stabilità accelerata (profilo di trasmissione, indice di instabilità e velocità di creaming) mettendo a confronto la stabilità del sistema sottoforma di nanoemulsione e di nanoemulgel, con e senza farmaco.
Il nanoemugel ottenuto rappresenta un sistema di considerabile omogeneità e la cui dimensione delle goccioline lipidiche è compatibile con la somministrazione topica. Future analisi come citotossicità in vitro, futuri miglioramenti della formulazione in termini di stabilità, ed altre caratterizzazioni come morfologia, viscosità, osmolalità saranno effettuate ed investigate.
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Abstract
Flubendazole is a broad-spectrum anthelmintic drug approved in 1980 for the treatment of gastrointestinal nematode infection in veterinary and human medicine. In recent years, many studies demonstrated its antitumor activity in different types of cancer, including melanoma and other types of skin cancer. Moreover in vitro studies proved the antitumor activity of flubendazole on melanoma cell lines.
Flubendazole has been repurposed as a promising anticancer drug. The repositioning of flubendazole as an antitumor agent for topical treatment of melanoma provides benefits as drug repositioning, the benefits related to a topical/local treatment leading to reduced side effects, avoided first-pass metabolism, higher patient’s compliance and a non invasive therapy, compared to the present melanoma’s therapies.
Flubendazole is a drug with challenging biopharmaceutical properties which include poor solubility in water and various organic solvents. Its low solubility represents an issue in formulating the drug into dosage forms. For this reason the incorporation of flubendazole into an oil-in-water (O/W) nanoemulgel constitutes a promising technology to overcome its solubility issue, creating a suitable system for topical drug delivery.
Due to the high hydrophobicity of flubendazole and its poor solubility in water and various organic solvents, the first part of the work focused on preformulation studies, performing a screening of excipients according to the solubility of flubendazole.
An oil-in-water nanoemulsion composed of Imwitor® 988, Labrasol® ALF and Transcutol® HP as internal phase and Milli-Q® water as external phase was developed by spontaneous emulsification. The developed nanoemulsion was characterized for PDI (0.207) and particle size (193.46 nm). Consequently the drug was dissolved in the internal phase and thus loaded in the formulation. The nanosystem loaded with the drug showed a PDI of 0.209 and particle size of 204.1 nm, demonstrating that the drug loading has no negative impact on the measured parameter.
Subsequently the water phase was replaced with Carbopol® ETD 1% in acetate buffer pH 5 as external phase, obtaining a nanoemulgel. The inclusion of a gelling agent in the formulation has been required to increase the viscosity, the spreadability and to improve the skin adherence; the acetate buffer pH 5 has been required to obtain a topical formulation with a pH value of 5 according to the skin pH. The final concentration of flubendazole loaded in the developed nanoemulgel was 0.618 mg/mL. Following stability studies such as drug content, zeta potential, transmission profile, instability index and creaming velocity have been performed comparing the stability of the nanoemulsion and the nanoemulgel with and without the drug.
The obtained nanoemulgel presents suitable droplet size for topical delivery, considerable homogeneity and stability. Further analysis shall be conducted (morphology, viscosity, osmolality, in vitro drug release, in vitro cytotoxicity) to further characterize and improve the developed formulation.
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