Production and characterisation of drugX electrospun fibres

Abstract

O fármacoX é um dos tratamentos atuais para a DoençaE, mas apresenta baixa estabilidade, palatibilidade e solubilidade. Adicionalmente, este tratamento requer um grande volume de água, que, não só não é adequado para recém-nascidos, como também diminui a aceitabilidade dos doentes. Para ultrapassar estes obstáculos, foram produzidas fibras através de electrofiação (“electrospinning”) a partir de duas abordagens diferentes: formando uma dispersão sólida amorfa com polivinilpirrolidona (PVP) e complexos de inclusão (IC) com a 2-hidroxipropil-gama-ciclodextrina (HPCD). A técnica de “electrospining” é um processo eletrohidrodinâmico que permite uma alta capacidade de encapsulação e incorporação de fármaco e ainda uma área superficial elevada. Para além disso, esta técnica é custo-efetiva, o que é ideal numa nova forma de tratamento para esta doença rara. A produção em si revelou ser mais instável que o previsto, especialmente para as fibras de ciclodextrinas (CD). Por esta razão, as fibras de PVP foram as únicas para as quais o processo permitiu a transposição de escala (“scale-up”) na produção. As fibras foram caracterizadas por uma ampla gama de técnicas analíticas que permitiram compreender as suas propriedades físico-químicas. Os resultados da caracterização mostram uma completa desintegração entre 15-30s e uma libertação total do fármaco na saliva artificial (SSF). A análise termogravimétrica (TGA) revelou que não estavam presentes solventes nas fibras. A análise por calorimetria diferencial (DSC) demonstrou que o FármacoX formava IC com CD nas fibras até com 2,70% de fármaco. A técnica de difração por raios X (XRD) revelou a forma amorfa do fármaco nas fibras de CD e uma mistura de forma amorfa e cristalina nas fibras de PVP. Os resultados sugerem que, particularmente as fibras de PVP, poderão ser uma alternativa viável ao tratamento atual da DoençaE, com potencial para produção em escala industrial. No entanto, é necessária ainda uma otimização na produção das fibras e ainda estudos de palatibilidade e estabilidade, nomeadamente considerando a estabilidade a longo termo e a foto-estabilidade.

DrugX is one of the current treatments for DiseaseE, but it suffers from poor stability, poor palatability and poor solubility. Additionally, this treatment is only available in a form of nutraceutical tablets that need to be crushed and dissolved in large volumes of water, that not only is unsuitable for neonates, but also decreases the patient’s acceptability of the treatment. To address these issues, electrospun fibres were produced by two different approaches: forming an amorphous solid dispersion (ASD) with polyvinylpyrrolidone (PVP) and an inclusion complex (IC) with 2-hydroxypropyl-gamma-cyclodextrin (HPCD). Electrospinning is an electrohydrodynamic process that allows for high encapsulation efficiency, high drug loadings and high surface area. Moreover, electrospinning is a cost-effective technique, which is ideal for a new form of treatment for this rare disease. The production process itself revealed to be more unstable than predicted, especially for the cyclodextrin (CD) fibres. For that reason, PVP fibres were the only ones for which the process was scaled-up. The results from fibre characterization show a full disintegration between 15-30 s and a full drug release in simulated salivary fluid (SSF). Thermogravimetric Analysis (TGA) analysis revealed that no residual solvents were present in the fibres after production. Differential Scanning Calorimetry (DSC) demonstrated that DrugX was forming CDIC in fibres with drug loadings up to 2.70%. X-Ray Diffraction (XRD) reveals the amorphous form of the drug in CD fibres, but a mix of crystalline and amorphous forms for PVP fibres. The results suggest that, in particular, PVP fibres, could be a viable alternative to the current treatment for DiseaseE with the potential for industrial scale production. However, further optimization in fibre production and studies on palatability and stability are necessary, particularly considering the long-term stability and photostability of the fibres.