Nanofibrowe plastry z empagliflozyną – przełom w leczeniu cukrzycy typu 2?

Czy nanofibrowe plastry mogą zrewolucjonizować leczenie cukrzycy typu 2?

Nanofibrowe plastry z empagliflozyną stanowią obiecującą alternatywę dla tradycyjnych form leczenia cukrzycy typu 2. Ostatnie dziesięciolecia przyniosły intensywny rozwój technologii produkcji nanofibrowych plastrów (FP), zdolnych do skutecznego zatrzymywania cząsteczek leków w strukturze polimerowej. Chociaż elektroprzędzenie (ES) pozostaje najpopularniejszą metodą wytwarzania takich plastrów, wiąże się ono z istotnymi ograniczeniami – wymaga wysokiego napięcia elektrycznego, charakteryzuje się niską wydajnością produkcyjną i wysokimi kosztami utrzymania.

Pressurized gyration (PG) to nowatorska technika produkcji plastrów nanofibrowych, która eliminuje kluczowe wady elektroprzędzenia. Metoda PG wykorzystuje zarówno siłę wirowania odśrodkowego, jak i ciśnienie gazu do generowania nanofibrowych struktur, bez konieczności stosowania pola elektrycznego. W badaniu 1 ml mieszaniny roztworu wprowadzano do naczynia ze stali nierdzewnej o wymiarach 41 × 60 mm z licznymi okrągłymi otworami o średnicy 1,0 mm. Produkcję plastrów prowadzono w różnych warunkach (wilgotność 30-60%, temperatura 20-40°C) przy prędkości obrotowej między 6000 a 12000 obr./min i ciśnieniu roboczym między 0,1 a 0,4 MPa. “Metoda PG ma liczne parametry podlegające precyzyjnej regulacji i zapewnia większą kontrolę nad morfologią końcowego produktu” – podkreślają autorzy badania. Dodatkowo, technika ta charakteryzuje się znacznie większą wydajnością produkcyjną niż tradycyjne elektroprzędzenie.

W badaniu wykorzystano biodegradowalne i biokompatybilne polimery: kwas polilaktydowy (PLA) oraz polikaprolakton (PCL). PLA jest szeroko stosowany w systemach dostarczania leków ze względu na wysoką biodegradowalność i biokompatybilność, jednak jego sztywność i kruchość ograniczają zastosowanie. PCL z kolei charakteryzuje się wysoką elastycznością, biodegradowalnością i niską toksycznością. Mieszanie tych dwóch polimerów w odpowiednich proporcjach pozwala uzyskać optymalne właściwości mechaniczne i fizykochemiczne, co ma kluczowe znaczenie dla kontrolowanego uwalniania leku. Ponadto, produkty degradacji PLA mogą obniżać lokalne pH, przyspieszać degradację polimerów poliestrowych i stymulować odpowiedź zapalną. Z tego punktu widzenia, mieszanie z PCL ma dodatkową zaletę w postaci zmniejszenia odpowiedzi zapalnej poprzez ograniczenie lokalnego zakwaszenia.

Jako substancję leczniczą wybrano empagliflozynę (EMPA) – inhibitor kotransportera sodowo-glukozowego 2 (SGLT-2), stosowany w leczeniu cukrzycy typu 2. Doustne podawanie empagliflozyny wiąże się z pewnymi ograniczeniami, takimi jak efekt pierwszego przejścia przez wątrobę i ograniczona biodostępność jelitowa. Czy aplikacja transdermalna mogłaby stanowić skuteczną alternatywę? Empagliflozyna, dzięki niskiej masie cząsteczkowej i hydrofobowemu charakterowi, wydaje się być odpowiednim kandydatem do podawania przez skórę. Poprzez transdermalne systemy dostarczania leków, substancje czynne mogą omijać metabolizm wątrobowy pierwszego przejścia. W rezultacie zmniejszają się skutki uboczne ze strony przewodu pokarmowego, a biodostępność ogólnoustrojowa wzrasta. Ponadto, możliwość regulacji szybkości uwalniania zmniejsza częstotliwość dawkowania i generalnie zwiększa przestrzeganie zaleceń przez pacjentów.

Jakie są różnice między metodami ES i PG w praktyce?

W badaniu porównano dwie metody produkcji nanofibrowych plastrów: tradycyjne elektroprzędzenie oraz innowacyjną metodę pressurized gyration. Analizowano zarówno czyste plastry PLA/PCL (PFPs), jak i plastry z dodatkiem empagliflozyny (DFPs). Badacze przeprowadzili szczegółową charakteryzację morfologiczną i funkcjonalną wytworzonych struktur, w tym spektroskopię w podczerwieni z transformacją Fouriera (FTIR), skaningową mikroskopię elektronową (SEM), test wytrzymałościowy, dyfrakcję rentgenowską proszku (XRD), różnicową kalorymetrię skaningową (DSC), test pęcznienia, wydajność enkapsulacji leku (EE), test kinetyki uwalniania leku in vitro oraz ocenę żywotności komórek za pomocą testu MTT.

Analiza właściwości fizycznych roztworów wykazała, że dodanie empagliflozyny do czystego roztworu PLA/PCL powodowało nieznaczny wzrost napięcia powierzchniowego (z 23,6 do 24,1 mN m⁻¹), spadek gęstości (z 1,31 do 1,29 g ml⁻¹), wzrost lepkości (z 386,9 do 581,0 mPa s) oraz zwiększenie przewodnictwa elektrycznego (z 1,1 do 1,6 µS cm⁻¹). Zmiany te wpłynęły na średnicę włókien w wytworzonych plastrach. Po włączeniu empagliflozyny do czystego roztworu zaobserwowano zwiększenie średnicy plastrów, co było zgodne z wcześniejszymi doniesieniami literaturowymi.

Badania morfologiczne przy użyciu skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM) wykazały, że średnica plastrów wytworzonych metodą elektroprzędzenia wynosiła od 246 ± 66 nm do 357 ± 85 nm (w zależności od stosunku PLA/PCL), podczas gdy w przypadku metody PG wartości te były wyższe: od 469 ± 123 nm do 828 ± 194 nm. Podczas produkcji plastrów metodą ES, wartości napięcia wahały się od 14 do 28 kV, natomiast przepływ wynosił od 0,05 do 3,2 ml/h. Ponadto, odległość od końcówki igły do płyty metalowej wynosiła 150 mm. Podczas gdy obserwowano wzrost wartości przyłożonego napięcia wraz ze wzrostem stosunku PLA, po dodaniu EMPA do roztworu PLA/PCL 3:1 nastąpił zauważalny spadek zarówno napięcia (26,8-14,1 kV), jak i przepływu (2,2-0,05 ml/h). Podczas produkcji plastrów metodą PG, temperatura była utrzymywana między 26°C a 28°C, a wilgotność względna wynosiła 35-50%. Wraz ze wzrostem stężenia PLA obserwowano wzrost wilgotności (37-50%) i spadek temperatury (27,5-26°C).

Co mówią badania FTIR i XRD o strukturze plastrów?

Analizy FTIR i XRD potwierdziły obecność charakterystycznych pasm PLA, PCL i empagliflozyny w wytworzonych plastrach, dowodząc skutecznej enkapsulacji leku. Charakterystyczne pasma absorpcyjne czystego PLA obejmowały: pasmo rozciągające C=O, które można zidentyfikować jako grupę estrową szkieletu PLA, zginanie przy 1747 cm⁻¹, drgania asymetryczne dla CH₃ przy 1452 cm⁻¹, asymetryczne rozciąganie estru C-O przy 1180 cm⁻¹, szczyt rozciągający C-COO przy 869 cm⁻¹, drgania zginające dla CH₃ i C-H przy 1382 i 1359 cm⁻¹, drgania rozciągające dla CH₃ i C-H odpowiednio przy 2996 i 2945 cm⁻¹.

Widma FTIR czystego PCL wykazują szczyt przy 1720 cm⁻¹ związany z rozciąganiem C=O. Charakterystyczne pasma to zginanie grupy C-H przy 1470 i 1416 cm⁻¹ oraz rozciąganie C-O w fazie krystalicznej przy 1293 cm⁻¹. Ponadto zaobserwowano symetryczne i asymetryczne rozciąganie CH₂ przy 2865 i 2940 cm⁻¹, symetryczne i asymetryczne rozciąganie C-O-C przy 1164 i 1238 cm⁻¹, zginanie O-H przy 1396 i 1364 cm⁻¹.

Charakterystyczne pasma w podczerwieni dla czystej empagliflozyny obejmowały pasmo w regionie z pikiem 1508 cm⁻¹, odpowiadające grupie aromatycznej C=C; 3419 cm⁻¹ od rozciągania O-H; 3237 cm⁻¹ od aromatycznego rozciągania C-H. Obecne były również inne piki: pasmo rozciągające C-O-C przy 1240 cm⁻¹, pasmo rozciągające =C-H przy 2952 cm⁻¹, pasmo rozciągające C-Cl przy 796 cm⁻¹, pasmo rozciągające C-H przy 2931 cm⁻¹, pasmo rozciągające CH2 przy 2867 cm⁻¹, pasmo rozciągające C=C przy 1614 cm⁻¹, zginanie C-H przy 1436 cm⁻¹ i pasmo rozciągające C=O przy 1063 cm⁻¹.

Widma plastrów z lekiem wytworzonych obiema metodami pokazują, że piki przy 1720 i 2940 cm⁻¹ należą do PCL, a piki przy 1747, 1180, 1128 i 869 cm⁻¹ należą do PLA. W porównaniu z widmami absorpcyjnymi czystego PLA i PCL, słabszy pik dla rozciągania grupy aromatycznej C=C przy 1508 cm⁻¹ w obu plastrach z lekiem dowodzi obecności empagliflozyny. Wyniki te wskazują, że skuteczna enkapsulacja leku i formulacja zostały pomyślnie zrealizowane.

Osłabienie charakterystycznych pików empagliflozyny w dyfraktogramach XRD plastrów z lekiem sugeruje zmniejszenie krystaliczności substancji czynnej, co może zwiększać szybkość rozpuszczania i biodostępność leku. Czysta empagliflozyna wykazywała charakterystyczne piki przy 14,7°, 18,9°, 20,5° i 25,3° stopni 2θ; wyniki te pokazały podobne wartości stopni 2θ jak krystaliczna forma empagliflozyny. Ostre piki obserwowane dla PLA wynosiły 21,3° i 22,2° 2θ, podczas gdy piki obserwowane dla PCL wynosiły 21,1° i 23,6° 2θ. Podobne piki zaobserwowano w wynikach XRD plastrów z lekiem wytworzonych metodą ES i PG.

Czy właściwości termiczne i mechaniczne gwarantują długotrwałe działanie?

Badania termiczne metodą DSC wykazały, że temperatura topnienia empagliflozyny nie była obserwowana w krzywej DSC plastrów z lekiem. Może to świadczyć o homogenicznym rozmieszczeniu empagliflozyny w plastrach i oddziaływaniach międzycząsteczkowych między lekiem a polimerami PLA/PCL. Podczas gdy obserwowane wartości Tg i Tm dla PLA wynosiły odpowiednio 61°C i 154°C, wartości te dla PCL wynosiły -60°C i 60°C. Wartość Tg PCL (-60°C) nie została zarejestrowana w badanym przez nas zakresie temperatur. Na krzywej DSC plastra bez leku wytworzonego metodą ES i PG zaobserwowano piki odpowiednio przy 62,4°C i 65,3°C. Ponadto wartość Tm PLA dla ES i PG wynosiła odpowiednio 155,8°C i 154,2°C. Podczas gdy wartość Tg nie była obserwowana dla empagliflozyny, wyraźny pik endotermiczny dla wartości Tm wynosił 156,2°C. Wartości Tm (59,3°C) i Tg (152°C) zmniejszyły się po dodaniu empagliflozyny do plastrów wytworzonych metodą ES. Z drugiej strony, wartości Tg i Tm pozostały prawie takie same dla plastrów wytworzonych metodą PG i ES. Wyniki próbek wytworzonych metodą ES i PG nie wykazały żadnej istotnej różnicy. Co istotne, wyniki DSC potwierdzają bezpieczeństwo stosowania wytworzonych plastrów do aplikacji transdermalnej, ponieważ nie ulegają one stopieniu w temperaturze ciała.

Badania wytrzymałościowe wykazały, że dodanie empagliflozyny znacząco poprawiło właściwości mechaniczne plastrów. Wytrzymałość na rozciąganie wzrosła z 2913,0 ± 156,3 kPa do 7878,1 ± 145,1 kPa, a wydłużenie przy zerwaniu zwiększyło się z 15,2 ± 5,1% do 52,1 ± 0,6%. W rezultacie właściwości mechaniczne plastrów wzrosły po dodaniu empagliflozyny. W badaniu stwierdzono, że wytrzymałość na rozciąganie zwiększała się wraz ze wzrostem średnicy plastrów. Jak widać na krzywych naprężenie-odkształcenie, właściwości wytrzymałościowe wzrosły po dodaniu empagliflozyny. Jak zauważają autorzy: “Właściwości mechaniczne plastrów wzrosły po dodaniu empagliflozyny, co może być związane z reakcją między substancjami w empagliflozynie a cząsteczkami w strukturze użytych polimerów”.

Kluczowym aspektem badania była ocena profilu uwalniania leku. Najpierw wygenerowano pięć różnych stężeń empagliflozyny między 2 a 10 μg ml⁻¹ i przeanalizowano ich widma UV. Wartości absorpcji empagliflozyny (R² = 0,995) uzyskane do ilościowego pomiaru uwalniania leku zostały wykorzystane do wygenerowania liniowej standardowej krzywej kalibracyjnej. Uwolnioną empagliflozynę wykryto przy 223 nm za pomocą UV. Wydajność enkapsulacji empagliflozyny była wysoka zarówno w przypadku plastrów wytworzonych metodą PG (89,7 ± 4,1%), jak i ES (88,4 ± 3,9%). Następnie przeprowadzono eksperymenty uwalniania in vitro, aby zmierzyć zachowanie uwalniania enkapsulowanej empagliflozyny w ciągu 14 dni dla plastrów wytworzonych metodą PG i ES. Eksperymenty przeprowadzono w warunkach zlewu. Profil uwalniania plastrów z lekiem badano w buforze fosforanowym (PBS) (pH 7,4, 37°C), aby naśladować warunki fizjologiczne organizmów żywych.

Plastry wytworzone metodą ES wykazywały szybsze początkowe uwalnianie leku – 55,1 ± 2,5% empagliflozyny uwolniło się w ciągu pierwszych 4 godzin, a całkowite uwolnienie (98,1 ± 2,1%) nastąpiło po 12 dniach. W przypadku plastrów wytworzonych metodą PG, 56,7 ± 1,8% leku uwolniło się w ciągu pierwszych 8 godzin, a pełne uwolnienie (98,7 ± 1,3%) trwało 14 dni, co świadczy o bardziej kontrolowanym profilu uwalniania.

Analiza kinetyki uwalniania leku wykazała, że w obu przypadkach dominującym mechanizmem była dyfuzja Ficka, co potwierdza wartość współczynnika n poniżej 0,45 w modelu Korsmeyera-Peppasa. Kinetykę uwalniania empagliflozyny z plastrów wytworzonych metodą PG i ES analizowano za pomocą pięciu głównych modeli kinetyki uwalniania: Korsmeyera-Peppasa, Higuchiego, Hixsona-Crowella, zerowego rzędu i pierwszego rzędu. Według wyników, najwyższa wartość R² pojawiła się w modelu Hixsona-Crowella dla obu metod. Podczas gdy wartość R² wynosiła 0,9949 dla PG, wartość ta wynosiła 0,9645 dla ES. Ponadto, wartości n odpowiadające różnym mechanizmom transportu zostały wykorzystane do scharakteryzowania modelu uwalniania Korsmeyera-Peppasa. Jeśli n jest mniejsze lub równe 0,45, mechanizm transportu nazywany jest mechanizmem dyfuzji Ficka, wyższy niż 0,45 i mniejszy niż 0,89 mechanizm nazywany jest transportem Ficka, równy 0,89 mechanizm nazywany jest transportem przypadku II (relaksacyjnym), a większy niż 0,89 mechanizm nazywany jest transportem Super case II. Według wyników, wartości n były poniżej 0,45 dla obu metod. Ponieważ obserwuje się 0,1917 dla ES i 0,2409 dla PG, wykazano, że empagliflozyna była uwalniana z plastrów z lekiem wytworzonych metodą PG i ES poprzez mechanizm dyfuzji Ficka. Jakie są implikacje kliniczne tego typu uwalniania? Dyfuzja Ficka zapewnia przewidywalny profil uwalniania, co jest istotne przy planowaniu terapii długoterminowej.

Jakie korzyści kliniczne oferuje transdermalne dostarczanie empagliflozyny?

Badania pęcznienia wykazały, że plastry z lekiem wytworzone metodą ES miały najwyższy wskaźnik pęcznienia (404%), podczas gdy w przypadku plastrów wytworzonych metodą PG wartość ta wynosiła 255%. Wyższy wskaźnik pęcznienia korelował z szybszym uwalnianiem leku w początkowej fazie. Zachowania związane z pęcznieniem są ważnymi parametrami do charakteryzacji plastrów nanofibrowych i ich zastosowań w leczeniu biomedycznym. Ponadto zdolność pęcznienia polimerów odgrywa rolę regulacyjną w uwalnianiu leków. Ponieważ polimery PLA i PCL są hydrofobowe, ilość wchłanianej wody jest ograniczona we wczesnych punktach czasowych. Gdy zmierzono wskaźniki pęcznienia, zaobserwowano, że plastry z lekiem wytworzone metodą ES miały najwyższy odsetek (404%) i zaobserwowano, że były około 5 razy cięższe niż początkowa waga po 24 godzinach. Z drugiej strony, najniższy odsetek zaobserwowano w plastrach bez leku wytworzonych metodą ES. Ponadto stwierdzono, że plastry bez leku i z lekiem wytworzone metodą PG miały odpowiednio 354% i 255% wskaźnika pęcznienia. Zgodnie z wynikami, średnice plastrów zwiększały się wraz ze wzrostem wskaźnika pęcznienia we wszystkich czterech grupach. Jak wspomniano w literaturze, wzrost średnicy plastrów wraz ze wzrostem procentu pęcznienia jest potwierdzony przez wyniki eksperymentu.

Test cytotoksyczności MTT na ludzkich fibroblastach skórnych wykazał, że wszystkie badane próbki charakteryzowały się wysoką żywotnością komórek (ponad 85%), bez istotnych efektów cytotoksycznych. Co więcej, żywotność komórek wzrastała wraz ze zwiększaniem stężenia leku, osiągając 97,6% dla plastrów ES i 96,4% dla plastrów PG przy najwyższym badanym stężeniu (500 nM). Analizę MTT wykorzystano do zbadania profilu cytotoksyczności wszystkich próbek w linii komórkowej ludzkich fibroblastów skórnych. Komórki traktowane medium wzrostowym wykorzystano jako grupę kontrolną. Plastry z lekiem wytworzone metodą ES i PG traktowano w trzech różnych stężeniach: 50, 100 i 500 nM. Najwyższą żywotność komórek dla plastrów z lekiem wytworzonych metodą ES i PG zaobserwowano przy stężeniu 500 nM, odpowiednio 97,6% i 96,4%. Według wyników stwierdzono, że proliferacja komórek in vitro wzrastała wraz ze wzrostem stężenia leku, ale nie było istotnej różnicy między grupami. Ogólnie wszystkie próbki wykazywały żywotność komórek powyżej 85,0% bez znaczącego efektu cytotoksycznego. Sugeruje to, że obie techniki produkcji nanowłókien nie mają negatywnego wpływu na żywotność komórek. “Wyniki MTT są zgodne z wynikami wielu badań wykazujących, że zwiększające się dawki empagliflozyny nie wykazują toksyczności wobec komórek” – podkreślają autorzy.

Warto zauważyć, że metoda PG oferuje nie tylko podobne właściwości plastrów jak tradycyjne elektroprzędzenie, ale również istotne zalety praktyczne – możliwość masowej produkcji, brak konieczności stosowania pola elektrycznego oraz bezpieczniejsze środowisko pracy. “PG ma znacznie większą zdolność produkcyjną plastrów nanofibrowych niż ES, a jej wydajność produkcyjna jest dość wysoka” – podkreślają badacze.

Wyniki tego badania są obiecujące dla rozwoju transdermalnych systemów dostarczania empagliflozyny w leczeniu cukrzycy typu 2. Metoda pressurized gyration okazała się skuteczna w produkcji nanofibrowych plastrów o pożądanych właściwościach morfologicznych i przedłużonym profilu uwalniania leku. Jakie korzyści mogą wynikać z zastosowania tej technologii w praktyce klinicznej? Transdermalne podawanie empagliflozyny może pozwolić na ominięcie efektu pierwszego przejścia przez wątrobę, zwiększenie biodostępności leku, zmniejszenie skutków ubocznych ze strony przewodu pokarmowego oraz poprawę przestrzegania zaleceń terapeutycznych przez pacjentów dzięki rzadszemu dawkowaniu.

Obserwacje mikroskopowe i pomiary średnicy włókien wskazują na interesującą zależność – dodanie empagliflozyny wpływa odmiennie na morfologię plastrów w zależności od metody produkcji. W przypadku elektroprzędzenia obserwowano znaczny wzrost średnicy włókien, natomiast w metodzie PG – niewielki spadek. Czy może to wynikać z różnych mechanizmów formowania włókien w obu metodach? W elektroprzędzeniu kluczową rolę odgrywa pole elektryczne, które może inaczej oddziaływać na roztwór zawierający lek, natomiast w metodzie PG dominują siły mechaniczne i ciśnienie gazu.

Badacze zwracają uwagę na znaczenie stopnia krystaliczności leku w transdermalnych systemach dostarczania. Amorficzna forma substancji czynnej jest zazwyczaj preferowana w plastrach transdermalnych ze względu na szybsze rozpuszczanie, większą reaktywność chemiczną i lepszą absorpcję pary wodnej w porównaniu ze stanem krystalicznym. Analiza dyfraktogramów XRD wykazała osłabienie struktury krystalicznej empagliflozyny po jej wprowadzeniu do plastrów nanofibrowych. “Poprzez zmniejszenie krystaliczności możemy zwiększyć szybkość rozpuszczania, efektywność, a tym samym biodostępność empagliflozyny” – zauważają autorzy.

Interesującym aspektem badania jest korelacja między właściwościami pęcznienia plastrów a profilem uwalniania leku. Plastry wytworzone metodą ES wykazywały większe pęcznienie i szybsze uwalnianie leku w początkowej fazie w porównaniu z plastrami wytworzonymi metodą PG. Zależność ta jest zgodna z oczekiwaniami – większa absorpcja wody ułatwia dyfuzję leku z matrycy polimerowej. Jak wskazują autorzy: “Zachowania związane z uwalnianiem i pęcznieniem okazały się bezpośrednio proporcjonalne do siebie”.

Warto zastanowić się nad potencjalnymi zastosowaniami klinicznymi opisanej technologii. Transdermalne podawanie empagliflozyny może być szczególnie korzystne dla pacjentów z zaburzeniami wchłaniania jelitowego, chorobami wątroby ograniczającymi metabolizm pierwszego przejścia, a także dla osób mających trudności z regularnym przyjmowaniem leków doustnych. Kontrolowane uwalnianie leku przez dłuższy czas (12-14 dni) mogłoby znacząco poprawić przestrzeganie zaleceń terapeutycznych, zwłaszcza u pacjentów z przewlekłymi schorzeniami, takimi jak cukrzyca typu 2.

Podsumowując, badanie to prezentuje obiecującą metodę produkcji nanofibrowych plastrów transdermalnych z empagliflozyną przy użyciu techniki pressurized gyration. W celu zaoferowania skutecznego transdermalnego rozwiązania terapeutycznego w leczeniu cukrzycy typu 2, wygenerowano plastry z lekiem za pomocą dwóch różnych metod produkcji, a mianowicie ES i PG, i przeprowadzono analizę porównawczą. Wyniki SEM ujawniły, że plastry z lekiem wytworzone metodą PG wykazywały pożądane cechy morfologiczne, charakteryzujące się mniejszymi średnicami i zwiększoną powierzchnią. Udana enkapsulacja leku, na co wskazują charakterystyczne piki empagliflozyny i polimerów, została potwierdzona przez analizę FTIR i XRD w plastrach z lekiem wytworzonych obiema metodami. Wyniki DSC potwierdziły bezpieczeństwo plastrów do podawania transdermalnego, ponieważ nie wykazywały one topnienia w temperaturze ciała. Badania in vitro dotyczące uwalniania leku wykazały, że plastry z lekiem wytworzone obiema metodami skutecznie enkapsulowały empagliflozynę w wysokich i prawie równoważnych proporcjach. Co istotne, plastry z lekiem wytworzone metodą PG wykazywały kontrolowane uwalnianie przez 14 dni, podczas gdy plastry z lekiem wytworzone metodą ES utrzymywały je przez 12 dni. Potwierdza to, że metoda PG może produkować plastry z lekiem o wydłużonym czasie kontrolowanego uwalniania. Ponadto zaobserwowano, że plastry z lekiem wytworzone metodą ES wykazywały większe zachowanie pęcznienia w porównaniu z plastrami z lekiem wytworzonymi metodą PG, a test uwalniania leku in vitro korelował z testem pęcznienia, przy czym plastry z lekiem wytworzone metodą ES uwalniały stosunkowo większe ilości leku w początkowych 24 godzinach. Wyniki testu cytotoksyczności in vitro wykazały, że komórki narażone na rosnące stężenia empagliflozyny nie wykazywały negatywnych skutków. Podsumowując, plastry z lekiem mogą być skutecznie produkowane do podawania transdermalnego za pomocą metody PG, oferując podobne cechy jak ES, ale z zaletami możliwości masowej produkcji, braku konieczności stosowania pola elektrycznego i bezpieczniejszego środowiska pracy.

Czy nanofibrowe plastry transdermalne mogą zrewolucjonizować sposób, w jaki leczymy cukrzycę typu 2?

Podsumowanie

Badanie przedstawia innowacyjną metodę wytwarzania plastrów nanofibrowych z empagliflozyną do leczenia cukrzycy typu 2, porównując dwie techniki produkcji: tradycyjne elektroprzędzenie (ES) i nowatorską metodę pressurized gyration (PG). Plastry wytworzone metodą PG wykazały kontrolowane uwalnianie leku przez 14 dni, podczas gdy metodą ES przez 12 dni, z wysoką wydajnością enkapsulacji (około 89%). Badania potwierdziły bezpieczeństwo plastrów w temperaturze ciała oraz brak efektów cytotoksycznych. Metoda PG okazała się bardziej efektywna produkcyjnie, nie wymagając pola elektrycznego i oferując bezpieczniejsze środowisko pracy. Transdermalne podawanie empagliflozyny może zwiększyć biodostępność leku, ominąć efekt pierwszego przejścia przez wątrobę oraz poprawić przestrzeganie zaleceń terapeutycznych dzięki rzadszemu dawkowaniu. Wyniki wskazują na potencjał tej technologii jako skutecznej alternatywy dla tradycyjnych form podawania leków w terapii cukrzycy typu 2.

Bibliografia

Yekeler Humeyra Betul, Kabaoglu Ilke, Guler Ece, Graça Manuel Pedro F., Gunduz Oguzhan, Kalaskar Deepak M. and Cam Muhammet Emin. A comparison of electrospinning and pressurized gyration: Production of empagliflozin-loaded polylactic acid/polycaprolactone fibrous patches. Journal of the Royal Society Interface 22(224), 1068-1087. DOI: https://doi.org/10.1098/rsif.2024.0635.