Development of oral and topical sucrose esters-based formulations for the delivery of lipophilic molecules

Il presente studio e il risultato della collaborazione con un'azienda produttrice di integratori alimentari (Labomar srl, Istrana) e si inserisce in un particolare tipo di dottorato definito "Apprendistato di alta formazione e ricerca". Lo scopo principale del progetto e lo sviluppo e la caratterizzazione di una piattaforma formulativa capace di veicolare principi attivi lipofili sia per via orale che topica. Trattandosi di un'azienda operante principalmente nel mercato degli integratori alimentari gli eccipienti scelti nella fase iniziale sono di grado alimentare: glicerina, acidi grassi a media catena (MCFA) e esteri del saccarosio. La prima parte dello studio riguarda lo sviluppo di una serie di formulazioni mediante l'utilizzo del design of experiment e la loro caratterizzazione mediante l'uso di tecniche quali dynamic light scattering, misure reologiche, scansione calorimetrica differenziale (DSC) e microscopia a trasmissione elettronica (TEM). Le formulazioni iniziali una volta disperse in acqua sono in grado di creare emulsioni fini; la fase interna arriva ad avere un diametro di 280nm ed e stata verificata una relazione diretta fra viscosità e concentrazione di saccarosio monopalmitato (SMP) nella formulazione. Si e scoperto inoltre che la combinazione di SMP, acqua, glicerina e MCFA in specifici rapporti può dare luogo alla formazione sia di classiche emulsioni che di emulsioni-gel, spesso chiamate high internal phase ratio emulsions (HIPREs) caratterizzate da una struttura interna a cristalli liquidi. La formulazione F03 e un HIPREs contenente il 75% di fase oleosa ed è caratterizzata da elevata viscosità. E' stata scelta come base per lo sviluppo di due forme orali: una polvere idrosolubile e una gelatina medicata. Per valutare la capacità di queste formulazioni di aumentare la solubilità in ambiente acquoso di molecole lipofile entrambe sono state caricate con due molecole modello (resveratrolo e coenzima Q10). In seguito è stato valutato il rilascio in-vitro delle due molecole modello. I profili di rilascio dalle formulazioni orali indicano un sostanziale aumento della solubilità degli attivi: la gelatina raddoppia la solubilità del resveratrolo (rispetto alla sostanza tal quale) mentre la formulazione in polvere (HIPREs-adsorbito) riesce a triplicarla in circa dieci minuti. Il coenzima Q10 tal quale è praticamente insolubile in acqua, la gelatina riesce a rilasciarne in soluzione circa il 20% (sul totale caricato), mentre l'HIPREs-adsorbito arriva al 40%. L'ultima parte dello studio riguarda lo sviluppo e la caratterizzazione di formulazioni topiche. Sono state selezionate due tra le formulazioni iniziali (F01 e F03) e vi sono stati aggiunti eccipienti per migliorare la spalmabilità e il rilascio degli attivi: etossi diglicole e polietilene glicole 400 sono stati usati come solventi mentre gliceril stearato e gomma di xantano come viscosizzanti. Dopo caratterizzazione mediante microscopia ottica e TEM, DSC e misure reologiche le formulazioni sono state caricate con resveratrolo come molecola modello per vericarne il rilascio e l'assorbimento mediante test in-vitro. E' stato verificato che il rilascio dalla maggior parte delle formulazioni testate segue una cinetica di primo ordine. Il rilascio e l'assorbimento di resveratrolo può essere modificato modulando le caratteristiche reologiche della formulazione e lo stato fisico dell'attivo; in particolare il massimo valore di assorbimento è stato registrato con la formulazione AF201, contenente etossi diglicole e gliceril stearato. In conclusione, le informazioni e i risultati ottenuti con questo studio possono facilitare lo sviluppo e la produzione di formulazioni per la veicolazione di attivi lipofili alimentari e cosmetici. L'obiettivo iniziale di sviluppare una piattaforma formulativa capace di veicolare molecole lipofile sia per via orale che topica e stato raggiunto. Una volta scelta la via di somministrazione e la molecola di interesse sarà possibile sviluppare una formulazione efficiente e dai costi contenuti, utilizzabile dall'industria alimentare, cosmetica e farmaceutica.