Pourquoi des médicaments nanoformulés ?

• Les nanoémulsions ultrasoniques excellent en tant que vecteurs de médicaments en raison de leur capacité de solubilisation nettement supérieure à celle des solutions de micelles simples.
• Leur stabilité thermodynamique offre des avantages par rapport aux systèmes instables tels que les émulsions, dispersions et suspensions de grande taille.
• Les ultrasons Hielscher sont utilisés pour préparer des nanoémulsions avec des gouttelettes de moins de 10 nm. – dans la production industrielle et à petite échelle.

Nanoformulations pharmaceutiques produites par ultrasons de puissance

Les effets pharmacologiques étant principalement liés aux niveaux plasmatiques, l'absorption et la biodisponibilité des ingrédients pharmaceutiques actifs sont cruciales. La biodisponibilité des substances phytochimiques telles que les cannabinoïdes (CBD, THC, CBG et autres) ou les curcuminoïdes est limitée en raison d'une faible solubilité, d'une mauvaise perméabilité, d'une faible disponibilité systémique, d'une instabilité, d'un métabolisme de premier passage important ou d'une dégradation dans le tractus gastro-intestinal.
Les nanoformulations telles que les nano-émulsions, les liposomes, les micelles, les nanocristaux ou les nanoparticules chargées sont utilisées dans les produits pharmaceutiques et les compléments alimentaires pour améliorer et/ou cibler l'administration des médicaments. Les nano-émulsions sont connues pour être de très bons véhicules permettant d'obtenir une biodisponibilité élevée des ingrédients pharmaceutiques actifs (IPA) et des composés phytochimiques. En outre, les nanoémulsions peuvent également protéger les IPA, qui peuvent être sensibles à l'hydrolyse et à l'oxydation. Les IPA et les composés phytochimiques (par exemple, les cannabinoïdes, les curcuminoïdes) encapsulés dans des nano-émulsions H/E ont été testés dans divers essais scientifiques et sont bien établis en tant que vecteurs de médicaments avec des taux d'absorption supérieurs.

Nanoémulsification ultrasonique de médicaments administrés par voie orale

La biodisponibilité des flavonoïdes administrés par voie orale, ainsi que de nombreux autres ingrédients phénoliques actifs, est fortement limitée par la glucuronidation de premier passage. Afin de surmonter les limites de la faible biodisponibilité, des supports de taille nanométrique, tels que les nanoémulsions et les liposomes, ont été largement évalués pour divers médicaments et ont montré d'excellents résultats en termes d'amélioration de l'absorption.
Paclitaxel : Les nanoémulsions chargées de paclitaxel (un médicament de chimiothérapie utilisé dans le traitement du cancer) avaient une taille de gouttelettes comprise entre ~90,6 nm (la plus petite taille moyenne de particule) et 110 nm.
"Les résultats des études pharmacocinétiques ont indiqué que l'encapsulation du paclitaxel dans des nanoémulsions augmentait de manière significative la biodisponibilité orale du paclitaxel. L'amélioration de la biodisponibilité orale, mesurée par l'aire sous la courbe (AUC), du paclitaxel dans les nanoémulsions pourrait être attribuée à la solubilisation du médicament dans les gouttelettes d'huile et/ou à la présence d'agents tensioactifs à l'interface entre l'huile et l'eau. L'amélioration de l'absorption du paclitaxel peut également être attribuée à la protection du médicament contre la dégradation chimique et enzymatique. L'amélioration de la biodisponibilité orale de divers médicaments hydrophobes dans des émulsions de type O/W a été rapportée dans la littérature". [Tiwari 2006, 445]

Curcuminoïdes : Lu et al. (2017, p.53) rapportent la préparation de curcuminoïdes extraits par ultrasons, qui ont été émulsifiés par ultrasons dans une nanoémulsion. Les curcuminoïdes ont été extraits par sonication dans de l'éthanol. Pour la nano-émulsification, ils ont placé 5 ml d'extrait de curcuminoïdes dans un flacon et ont évaporé l'éthanol sous azote. Ensuite, 0,75 g de lécithine et 1 ml de Tween 80 ont été ajoutés et mélangés de manière homogène, puis 5,3 ml d'eau désionisée ont été ajoutés. Le mélange a été bien agité et sonifié.
La nanoémulsification ultrasonique a permis d'obtenir une nanoémulsion uniforme de curcuminoïdes avec une taille moyenne de particules de 12,1 nanomètres et une forme sphérique, qui a été déterminée par TEM (voir figure ci-dessous).

Fig.. : Distribution granulométrique DLS (A) et image TEM (B) de la dispersion de curcuminoïdes ainsi que distribution granulométrique obtenue directement à partir de l'image TEM (C).
(Image et étude : © Lu et al., 2017)

Polymers such as polylactic-co-glycolic acid (PLGA) or polyethylene glycol are often used as a major component to improve encapsulation and enhancement of both stability and oral bioavailability. However, the use of polymers is correlated with a larger particle size (often >100nm). The prepared curcuminoid nanoemulsion by Lu et al. had a substantially reduced size of 12-16nm. The shelf-life was also improved with a high stability of our curcuminoid nanoemulsion over a storage period of 6 months at 4℃ and 25℃ as indicated by a mean particle size of 12.4 ± 0.5nm and 16.7 ± 0.6nm, respectively, after prolonged storage.

Effet des excipients pharmaceutiques et de la nanoémulsification ultrasonique

Dong et al. ont étudié 21 excipients pharmaceutiques et leurs effets sur la biodisponibilité du flavonoïde modèle chrysine. Cinq excipients – à savoir Brij 35, Brij 58, labrasol, oléate de sodium et Tween20 ont inhibé de manière significative la glucuronidation de la chrysine. L'oléate de sodium était l'inhibiteur le plus puissant de la glucuronidation.

Mebudipine : Khani et al. (2016) rapportent la formulation d'une nanoémulsion chargée de mébudipine contenant de l'oléate d'éthyle, du Tween 80, du Span 80, du polyéthylène glycol 400, de l'éthanol et de l'eau DI, préparée à l'aide d'un ultrasoniseur de type sonde. Ils ont constaté que la taille des particules pour une formulation optimale était de 22,8 ± 4,0 nm, ce qui a entraîné une biodisponibilité relative de la nanoémulsion de mébudipine qui a été multipliée par 2,6 environ. Les résultats des expériences in vivo ont montré que la formulation de la nanoémulsion était capable d'améliorer la biodisponibilité de la mébudipine de manière significative par rapport à la suspension, à la solution soluble dans l'huile et à la solution micellaire.

Nanoémulsion ultrasonique pour l'administration de médicaments dans l'œil

Des nanoémulsions oculaires, par exemple pour l'administration de médicaments ophtalmiques, ont été préparées afin d'obtenir une meilleure disponibilité, une pénétration plus rapide et une plus grande efficacité.
Ammar et al (2009) ont formulé le chlorhydrate de dorzolamide dans une nanoémulsion (taille comprise entre 8,4 et 12,8 nm) afin d'augmenter les effets dans le traitement du glaucome, de réduire le nombre d'applications par jour et d'améliorer l'observance du patient par rapport aux gouttes ophtalmiques conventionnelles. Les nanoémulsions développées ont montré un début d'action rapide et un effet prolongé, ainsi qu'une meilleure biodisponibilité du médicament par rapport au produit conventionnel du marché.
d'une grande efficacité thérapeutique

Morsi et al. (2014) ont préparé des nanoémulsions chargées d'acétazolamide comme suit : 1% p/p d'acétazolamide (ACZ) a été sonifié avec des mélanges de surfactants / co-surfactants / huiles jusqu'à dissolution complète du médicament puis la phase aqueuse contenant 3% p/p de diméthylsulfoxyde (DMSO) a été ajoutée goutte à goutte pour préparer des nanoémulsions contenant 39% p/p de phase aqueuse, tandis que pour préparer des nanoémulsions à 59% de teneur en eau, la phase aqueuse contenant 20% de DMSO a été utilisée. Le DMSO a été ajouté afin d'éviter toute précipitation du médicament après l'ajout de la phase aqueuse. Les nanoémulsions ont été préparées avec une taille moyenne de gouttelettes de 23,8 à 90,2 nm. Les nanoémulsions préparées avec une teneur en eau plus élevée de 59% ont montré la plus grande libération de médicament.
L'acétazolamide nano-émulsifié a été formulé avec succès sous forme de nanoémulsion, ce qui a révélé une efficacité thérapeutique élevée dans le traitement du glaucome ainsi qu'un effet prolongé.

Ultrasons à haute performance pour la nano-émulsification et la nanoencapsulation

Hielscher Ultrasonics propose des systèmes ultrasoniques allant de l'homogénéisateur de laboratoire compact à la solution industrielle clé en main. Pour produire des nanoémulsions de la plus haute qualité pharmaceutique, un processus d'émulsification fiable est crucial. La grande variété de sonotrodes et de cellules d'écoulement Hielscher, ainsi que le Cavitateur Multiphase MPC48 en option, permettent à nos clients de mettre en place les conditions de traitement optimales pour produire des émulsions de taille nanométrique avec une qualité standardisée, fiable et constante. Les ultrasons Hielscher sont équipés d'un logiciel de pointe pour le fonctionnement et le contrôle. – garantissant une production fiable de produits pharmaceutiques standardisés et de compléments de qualité pharmaceutique.
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