Category Archives: Pharmaceutical Technology

Cellulose acetate butyrate microparticles

Drug Design and Action, Pharmaceutical Technology, Pharmacy, Preclinical Research
J Pharm Pharmacogn Res 8(4): 336-345, 2020.

Original Article

Characterization of microparticles prepared by the solvent evaporation method, use of alcohol-soluble cellulose acetate butyrate as a carrier

[Caracterización de micropartículas preparadas por el método de evaporación del solvente, uso de acetato butirato de celulosa soluble en alcohol como vehículo]

Aram Ibrahim, Rebaz Ali*

College of Pharmacy, University of Sulaimani, City Center Campus, Sulaimani, Kurdistan Region, Iraq.
Abstract

Context: Cellulose esters such as cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, and cellulose acetate propionate are used in solid pharmaceutical dosage forms for controlling drug delivery. The property of cellulose acetate butyrate (CAB) varies according to butyryl, acetyl and hydroxyl level. These polymers are soluble in flammable organic solvents such as acetone. CAB-553-0.4, however, is characterized by its solubility in a less harmful organic solvents such as low molecular weight alcohol.

Aims: To evaluate the use of CAB-553-0.4 as a new carrier for the preparation of microparticles by solvent evaporation method and comparing the result to the well-known carrier i.e., ethylcellulose (EC).

Methods: The polymer organic phase containing carbamazepine or propranolol HCl was dispersion in an aqueous media containing polyvinyl alcohol (PVA). Percent of encapsulation efficiency, EE%, was calculated and in vitro drug release from the microparticles was investigated.

Results: EE% of EC microparticles was relatively high (71%) for carbamazepine and low for propranolol HCl. However, the EE% of propranolol HCl increased by two folds when CAB used as a carrier. EE% of carbamazepine was decreased by increasing the volume of the aqueous phase from EC- and unchanged from CAB-microparticles. The optimum concentration of PVA was 0.25% w/v and the EE% was decreased with increasing temperature. Carbamazepine release from EC- and CAB-microparticles was similar, however, propranolol HCl release was slower from CAB- microparticles than EC microparticles.

Conclusions: CAB-553-0.4 is an interesting carrier for the formulation of microparticles, loaded with a water-soluble drug, by solvent evaporation.

Keywords: cellulose acetate butyrate; drug release; encapsulation efficiency; microparticles; solvent evaporation.

Resumen

Contexto: Los ésteres de celulosa tales como el acetato de celulosa, el butirato acetato de celulosa y el propionato acetato de celulosa se usan en formas farmacéuticas sólidas para controlar la administración de fármacos. La propiedad del butirato acetato de celulosa (CAB) varía según el nivel de butirilo, acetilo e hidroxilo. Estos polímeros son solubles en solventes orgánicos inflamables como la acetona. CAB-553-0.4, sin embargo, se caracteriza por su solubilidad en solventes orgánicos menos dañinos como el alcohol de bajo peso molecular.

Objetivos: Evaluar el uso de CAB-553-0.4 como un nuevo vehículo para la preparación de micropartículas por el método de evaporación del solvente y comparar el resultado con el vehículo conocido, es decir, etilcelulosa (EC).

Métodos: La fase orgánica del polímero que contenía carbamazepina (CZ) o propranolol HCl (PP) se dispersó en un medio acuoso que contenía alcohol polivinílico (PVA). Se calculó el porcentaje de eficiencia de encapsulación, %EE, y se investigó la liberación in vitro del fármaco desde las micropartículas.

Resultados: El %EE de las micropartículas de EC fue relativamente alto (71%) para CZ y bajo para PP. Sin embargo, el %EE del PP aumentó en dos veces cuando se usó CAB como vehículo. El %EE de CZ disminuyó al aumentar el volumen de la fase acuosa de las micropartículas CAB y sin cambios de las micropartículas CAB. La concentración óptima de PVA fue de 0,25% p/v y el %EE disminuyó al aumentar la temperatura. La liberación de CZ desde las micropartículas EC y CAB fue similar, sin embargo, la liberación de PP fue más lenta desde las micropartículas CAB que las micropartículas EC.

Conclusiones: CAB-553-0.4 es un vehículo interesante para la formulación de micropartículas, cargadas con un fármaco soluble en agua, por evaporación del disolvente.

Palabras Clave: acetato butirato de celulosa; eficiencia de encapsulación; evaporación de solvente; liberación de drogas; micropartículas.

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Citation Format: Ibrahim A, Ali R (2020) Characterization of microparticles prepared by the solvent evaporation method, use of alcohol-soluble cellulose acetate butyrate as a carrier. J Pharm Pharmacogn Res 8(4): 336–345.

© 2020 Journal of Pharmacy & Pharmacognosy Research (JPPRes)

HPLC/MS analysis of ethylenediaminetetraacetic acid

Alternative Methods, Analytical Chemistry, Pharmaceutical Science, Pharmaceutical Technology, Validation
J Pharm Pharmacogn Res 8(4): 299-307, 2020.

Original Article

Rapid qualitative and quantitative HPLC/MS analysis of ethylenediaminetetraacetic acid in a pharmaceutical product without prior sample preparation

[Rápido análisis cualitativo y cuantitativo por HPLC/MS del ácido etilendiaminotetraacético en un producto farmacéutico sin preparación previa de la muestra]

Stanislav V. Yefimov*

Pharmetric Laboratory, 11880 28th St N #210, 33716, St. Petersburg, FL, United States of America.
Abstract

Context: Sodium calcium ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) is used to bind metal ions in the practice of chelation therapy, such as treating mercury and lead poisoning. This therapy is used to treat the complication of repeated blood transfusions, as would be applied to treat thalassemia. The work is devoted to the analysis of EDTA in pharmaceutical products.

Aims: To develop and validate a fast method for qualitative and quantitative estimation of EDTA in pharmaceutical products without derivatization.

Methods: The Agilent 6125 C SQ LS/MS instrument was used. Mass Spectrometer was chosen to detect EDTA directly without derivatization and any preliminary sample preparation.

Results: The method was validated in accordance with International Conference on Harmonization guidelines. Total run time was 1.0 min. EDTA was eluted with a retention time of 0.23 ± 0.01 min. The limit of detection was 0.09 μg EDTA. Recovery varied from 100 to 113% and the relative standard deviation varied from 0 to 6%. In positive Electrospray ionization mode, the spectra showed the predominant signals at m/z of 293.2 which corresponds to cation (EDTAH+) and 315.2, which corresponds to cation (EDTANa+).

Conclusions: The developed HPLC/MS method for the determination of EDTA in pharmaceutical preparations containing various other ingredients, including excipients (NaOH and benzyl alcohol), was validated for linearity, accuracy/recovery, precision and selectivity, as well as low detection limit and quantification. The method provides a fast, simple, sensitive and reproducible means of determining the pharmaceutical compositions of EDTA without derivatization and prior sample preparation.

Keywords: EDTA disodium; LC/MS; RP-HPLC; validation.

Resumen

Contexto: El ácido etilendiaminotetraacético de sodio y calcio (EDTA) se usa para unir iones metálicos en la práctica de la terapia de quelación, como el tratamiento del envenenamiento por mercurio y plomo. Esta terapia se usa para tratar las complicaciones de las transfusiones de sangre repetidas, como se aplicaría para tratar la talasemia. El trabajo está dedicado al análisis de EDTA en productos farmacéuticos.

Objetivos: Desarrollar y validar un método rápido para la estimación cualitativa y cuantitativa del ácido etilendiaminotetraacético en productos farmacéuticos sin derivatización.

Métodos: Se utilizó el instrumento Agilent 6125 C SQ LS/MS. Se eligió el espectrómetro de masas para detectar EDTA directamente sin derivatización y cualquier preparación de muestra preliminar.

Resultados: El método fue validado de acuerdo con las pautas de la Conferencia Internacional sobre Armonización. El tiempo total de ejecución fue de 1,0 min. El EDTA se eluyó con un tiempo de retención de 0,23 ± 0,01 min. El límite de detección fue de 0,09 μg de EDTA. La recuperación varió del 100 al 113% y la desviación estándar relativa varió del 0 al 6%. En el modo positivo de ionización por Electrospray, los espectros mostraron las señales predominantes a m/z de 293,2 que corresponde al catión (EDTAH+) y 315,2, que corresponde al catión (EDTANa+).

Conclusiones: El método desarrollado por HPLC/MS para la determinación de EDTA en preparaciones farmacéuticas que contienen varios otros ingredientes, incluidos los excipientes (NaOH y alcohol bencílico), fue validado para linealidad, precisión/recuperación, precisión y selectividad, así como bajo límite de detección y cuantificación. El método proporciona un medio rápido, simple, sensible y reproducible para determinar las composiciones farmacéuticas de EDTA sin derivatización y preparación previa de la muestra.

Palabras Clave: EDTA disódico; LC/MS; RP-HPLC; validación.

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Citation Format: Yefimov SV (2020) Rapid qualitative and quantitative HPLC/MS analysis of ethylenediaminetetraacetic acid in a pharmaceutical product without prior sample preparation. J Pharm Pharmacogn Res 8(4): 299–307.

© 2020 Journal of Pharmacy & Pharmacognosy Research (JPPRes)

SNEDDS for oral delivery of Garcinia kola

antimicrobial activity, Drug Design and Action, Herbal Medicine, Malaria, Medicinal Plants, nanoparticles, Pharmaceutical Technology, Preclinical Research
J Pharm Pharmacogn Res 8(3): 177-190, 2020.

Original Article

Self-nanoemulsifying drug delivery systems (SNEDDS) for oral delivery of Garcinia kola seeds ethanolic extract: formulation and in vivo antimalarial activity

[Sistemas de administración de fármacos auto-nanoemulsificantes (SNEDDS) para administración oral de extracto etanólico de semillas de Garcinia kola: formulación y actividad antipalúdica in vivo]

Grady K. Mukubwa1,a, Christian I. Nkanga2,a, Aristote B. Buya1, Jérémie K. Mbinze3, Rui W.M. Krause2, Patrick B. Memvanga1,*

1University of Kinshasa, Faculty of Pharmaceutical Sciences, Laboratory of Pharmaceutics and Phytopharmaceutical Drug Development, B.P. 212, Kinshasa XI, Democratic Republic of the Congo.
2Rhodes University, Department of Chemistry, Center for Chemico- and Bio-Medicinal Research, PO Box 94, Grahamstown 6140, Eastern Cape, South Africa.
3University of Kinshasa, Faculty of Pharmaceutical Sciences, Laboratory of Drug Analysis, B.P. 212, Kinshasa XI, Democratic Republic of the Congo.
aThese authors have equally contributed to this article.
Abstract

Context: Garcinia kola seeds are widely used in Congolese traditional medicine to treat uncomplicated malaria. While the ethanolic extract of these seeds (GK) is reputed for oral antimalarial activity, some of its constituents have shown poor water solubility, which might compromise further phytopharmaceutical developments.

Aims: To develop a self-nanoemulsifying drug delivery system (SNEDDS) for oral delivery of GK, since SNEDDS are promising vehicles for enhancing drug product solubility.

Methods: GK was loaded into liquid SNEDDS (solution and suspension) and solid SNEDDS (S-SNEDDS), and the resultant formulations were characterized using dynamic light scattering and electron microscopy. The antimalarial activity of SNEDDS (200 mg/kg × 4 days, oral) was evaluated in Plasmodium berghei-infected mice using a conventional four-day suppressive test.

Results: The characterization of SNEDDS formulations revealed the presence of nanosized structures of spherical morphology and negative surface charge. Data from in vivo study showed reduced parasite growth by 77.9, 73.8 and 74.2% for GK-SNEDDS solution, GK-SNEDDS suspension and GK-S-SNEDDS, respectively. The activity of GK-SNEDDS was found to be greater than that of a licensed GK-based syrup (N’sansiphos®) used at the same dose (p<0.05).

Conclusions: These findings demonstrate the potential of SNEDDS formulations as a promising alternative for enhancing the antimalarial efficacy of GK following oral administration. The SNEDDS technology holds the promise of improving the oral delivery of herbal-based products for malaria therapy.

Keywords: antimalarial activity; ethanolic extract; Garcinia kola; liquid SNEDDS; solid SNEDDS.

Resumen

Contexto: Las semillas de Garcinia kola se usan ampliamente en la medicina tradicional congoleña para tratar la malaria no complicada. Si bien el extracto etanólico de estas semillas (GK) tiene fama de actividad antipalúdica oral, algunos de sus componentes han demostrado una baja solubilidad en agua, lo que podría comprometer el desarrollo de fitofármacos.

Objetivos: Desarrollar un sistema de suministro de fármacos auto-nanoemulsionantes (SNEDDS) para el suministro oral de GK, como vehículos para mejorar la solubilidad del producto farmacológico.

Métodos: Se cargó GK en SNEDDS líquido (solución y suspensión) y SNEDDS sólido (S-SNEDDS). Las formulaciones resultantes se caracterizaron usando dispersión dinámica de luz y microscopía electrónica. La actividad antipalúdica de SNEDDS (200 mg/kg × 4 días, oral) se evaluó en ratones infectados con Plasmodium berghei utilizando una prueba de supresión convencional de cuatro días.

Resultados: La caracterización de las formulaciones de SNEDDS reveló la presencia de estructuras nanométricas de morfología esférica y carga superficial negativa. Los datos del estudio in vivo redujeron el crecimiento del parásito en 77,9; 73,8 y 74,2% para la solución GK-SNEDDS, la suspensión GK-SNEDDS y GK-S-SNEDDS, respectivamente. Se descubrió que la actividad de GK-SNEDDS es mayor que la de un jarabe a base de GK con licencia (N’sansiphos®) utilizado en la misma dosis (p<0,05).

Conclusiones: Estos hallazgos demuestran el potencial de las formulaciones de SNEDDS como una alternativa para mejorar la eficacia antipalúdica de GK después de la administración oral. La tecnología SNEDDS promete mejorar la administración oral de productos a base de hierbas para la terapia de la malaria.

Palabras Clave: actividad antipalúdica; extracto etanólico; Garcinia kola; SNEDDS líquido; SNEDDS sólidos.

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Citation Format: Mukubwa GK, Nkanga CI, Buya AB, Mbinze JK, Krause RWM, Memvanga PBSI (2020) Self-nanoemulsifying drug delivery systems (SNEDDS) for oral delivery of Garcinia kola seeds ethanolic extract: formulation and in vivo antimalarial activity. J Pharm Pharmacogn Res 8(3): 177–190.

© 2020 Journal of Pharmacy & Pharmacognosy Research (JPPRes)

Transfersome of Parkia speciosa extract

Analytical Chemistry, Biopharmacy, Medicinal Plants, Natural Products, Pharmaceutical Technology, Traditional Medicine
J Pharm Pharmacogn Res 8(3): 167-176, 2020.

Original Article

Ethanol extract of Parkia speciosa Hassk. loaded transfersome: Characterization and optimization

[Transfersoma cargado con extracto etanólico de Parkia speciosa Hassk.: caracterización y optimización]

Fitrya Fitrya1*, Najma Annuria Fithri1, Mesri Winda1, Muharni Muharni2

1Pharmacy Department, Sriwijaya University, Palembang, Indonesia.
2Chemical Department, Sriwijaya University, Palembang, Indonesia.
Abstract

Context: Parkia speciosa is a species which contains hydrophilic compounds such as flavonoids and phenolics. These compounds are difficult to penetrate lipophilic biological membranes. Transfersome is a targeted dosage form that can overcome the limitations of phytomedicine.

Aims: To improve the ability of extracts to penetrate biological membranes.

Methods: Transfersome was formulated with soya lecithin and Tween-80 as independent variables using factorial design 32. The influence of factor compositions and factor interactions on transfersome characteristics was observed based on efficiency absorption percentage (%EE), polydispersity index (PDI), stability, and pH.

Results: Analysis with DX® 10 produced optimum formula with 0.85 g of lecithin and 0.15 g of tween-80. The optimum formula characteristics’ results analysis was as follows: %EE (91.6884 ± 0.0261%), particle size (495.6 nm), PDI (0.484), and zeta potential (-21.4 mV) and spherical vesicle shape. Stability testing showed that transfersome was more stable compared to the pure extracts. Diffused transfersome percentage (6.6253 ± 0.5817 %) on the minute 360 was better than the pure extracts (1.8800 ± 0.0187 %). Compartmental transfersome analysis with WinSAAM™ software followed lag compartment model (p<0.05). Interaction test using FTIR showed that there was no chemical interaction between extract and excipients.

Conclusions: The finding result in this investigation shows that transfersome loaded with ethanol extract of Parkia speciosa is more stable and more easily diffused compare to the pure extract.

Keywords: factorial design; Parkia speciosa Hassk; soya lecithin; transfersome; Tween-80.

Resumen

Contexto: Parkia speciosa es una especie que contiene compuestos hidrofílicos como flavonoides y fenoles. Estos compuestos son difíciles de penetrar en las membranas biofilofílicas. Transfersoma es una forma de dosificación dirigida que puede superar las limitaciones de la fitomedicina.

Objetivos: Mejorar la capacidad de los extractos para penetrar las membranas biológicas.

Métodos: Transfersoma se formuló con lecitina de soja y Tween-80 como variables independientes utilizando el diseño factorial 32. La influencia de las composiciones de factores y las interacciones de los factores en las características de los transfersomas se observó en función del porcentaje de absorción de eficiencia (%EE), índice de polidispersidad (PDI), estabilidad y pH.

Resultados: El análisis con DX® 10 produjo una fórmula óptima con 0,85 g de lecitina y 0,15 g de Tween-80. El análisis de resultados de las características óptimas de la fórmula fue el siguiente: %EE (91,6884 ± 0,0261%),  tamaño  de  partícula (495,6 nm), PDI (0,484) y potencial zeta (-21,4 mV) y forma de vesícula esférica. Las pruebas de estabilidad mostraron que el transfersoma era más estable en comparación con los extractos puros. El porcentaje transferido difuso (6,6253 ± 0,5817%) en el minuto 360 fue mejor que los extractos puros (1,8800 ± 0,0187%). El análisis de transferencia de compartimentos con el software WinSAAM ™ siguió el modelo de compartimiento de retraso (p<0,05). La prueba de interacción con FTIR mostró que no había interacción química entre el extracto y los excipientes.

Conclusiones El resultado del hallazgo en esta investigación muestra que el transfersoma cargado con extracto etanólico de Parkia speciosa es más estable y se difunde más fácilmente en comparación con el extracto puro.

Palabras Clave: diseño factorial; lecitina de soya; Parkia spaciosa; transfersoma; Tween-80.

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Citation Format: Fitrya F, Fithri NA, Winda M, Muharni M (2020) Ethanol extract of Parkia speciosa Hassk. loaded transfersome: Characterization and optimization. J Pharm Pharmacogn Res 8(3): 167–176.

© 2020 Journal of Pharmacy & Pharmacognosy Research (JPPRes)

Quercetin-PVP K30 spray dried solid dispersion

Alternative Methods, Analytical Chemistry, Flavonoids, Pharmaceutical Technology, Preclinical Research
J Pharm Pharmacogn Res 8(2): 127-134, 2020.

Original Article

Preparation and characterization of quercetin-polyvinylpyrrolidone K-30 spray dried solid dispersion

[Preparación y caracterización de dispersión sólida de quercetina-polivinilpirrolidona K-30 secada por rociado]

Febriyenti, Peki Indra, Erizal Zaini, Friardi Ismed, Henny Lucida*

Faculty of Pharmacy, Andalas University, Padang, 25163, Indonesia.
Abstract

Context: The use of quercetin as a potential active pharmaceutical ingredient is limited by low aqueous solubility leading to low bioavailability. A spray-dried solid dispersion technique is used to increase the solubility and dissolution profiles of quercetin.

Aims: To prepare and characterize quercetin solid dispersion using polyvinylpyrrolidone (PVP) K-30.

Methods: Solid dispersions (SDs) were prepared by spray drying technique at quercetin/PVP K-30 ratios of 10/90, 20/80, 30/70, 40/60 and 50/50. A physical mixture of quercetin/PVP K-30 (50/50) and pure quercetin were used as comparisons. The SDs were characterized by powder X-Ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), Fourier-transform IR (FTIR) spectroscopy, solubility and dissolution studies. The effect of the drug/polymer ratio on the solubility of quercetin was also studied.

Results: Quercetin SDs appeared as amorphous form as confirmed by XRD. Quercetin was better dispersed as the drug/polymer ratio decreased. SD with ratio 10/90 showed regular spherical particles in the size range of 0-35 µm. The solubility of quercetin increased with decreasing drug/polymer ratio. Preparation of SDs influence the solubility significantly (p<0.01). The increase in solubility is probably due to a hydrogen bond between quercetin and PVP K30 as confirmed by FTIR spectra. SD with ratio 10/90 showed a high dissolution rate (95.12 ± 1.83%) within 120 min in comparison to pure quercetin (19.37 ± 0.58%) or physical mixture (37.85 ± 0.85%).

Conclusions: Preparation of quercetin SDs with PVP K30 by spray drying technique results in amorphous spherical particles. There was an increase in solubility and percent dissolved with a decrease in drug/polymer ratio.

Keywords: dissolution profile; polyvinylpyrrolidone; quercetin; solid dispersion; solubility.

Resumen

Contexto: El uso de quercetina como un ingrediente farmacéutico activo potencial está limitado por una baja solubilidad acuosa que conduce a una baja biodisponibilidad. Se utiliza una técnica de dispersión sólida secada por pulverización para aumentar los perfiles de solubilidad y disolución de la quercetina.

Objetivos: Preparar y caracterizar la dispersión sólida de quercetina usando polivinilpirrolidona (PVP) K-30.

Métodos: Las dispersiones sólidas (SD) se prepararon mediante una técnica de secado por pulverización en proporciones de quercetina/PVP K-30 de 10/90, 20/80, 30/70, 40/60 y 50/50. Una mezcla física de quercetina/PVP K-30 (50/50) y quercetina pura se utilizaron como comparaciones. Las SD se caracterizaron por difracción de rayos X en polvo (XRD), microscopía electrónica de barrido (SEM), espectroscopía IR de transformada de Fourier (FTIR), estudios de solubilidad y disolución. También se estudió el efecto de la relación fármaco/polímero sobre la solubilidad de la quercetina.

Resultados: Las SD de quercetina aparecieron como una forma amorfa según lo confirmado por XRD. La quercetina se dispersó mejor a medida que disminuyó la relación fármaco/polímero. SD con relación 10/90 mostró partículas esféricas regulares en el rango de tamaño de 0-35 μm. La solubilidad de la quercetina aumentó al disminuir la relación fármaco/polímero. La preparación de SD influye significativamente en la solubilidad (p<0,01). El aumento en la solubilidad probablemente se deba a un enlace de hidrógeno entre la quercetina y PVP K30 según lo confirmado por los espectros FTIR. La SD con una relación 10/90 mostró una alta velocidad de disolución (95,12 ± 1,83%) en 120 minutos en comparación con la quercetina pura (19,37 ± 0,58%) o la mezcla física (37,85 ± 0,85%).

Conclusiones: La preparación de SD de quercetina con PVP K30 mediante la técnica de secado por pulverización da como resultado partículas esféricas amorfas. Hubo un aumento en la solubilidad y porcentaje disuelto con una disminución en la relación fármaco/polímero.

Palabras Clave: dispersión sólida, perfil de disolución; polivinilpirrolidona, quercetina, solubilidad.

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Citation Format: Febriyenti, Indra P, Zaini E, Ismed F, Lucida H (2020) Preparation and characterization of quercetin-polyvinylpyrrolidone K-30 spray dried solid dispersion. J Pharm Pharmacogn Res 8(2): 127–134.

© 2020 Journal of Pharmacy & Pharmacognosy Research (JPPRes)

Liquid crystal system for cervical cancer

Analytical Chemistry, Biosurfactants, Cancer, Natural Products, Pharmaceutical Technology
J Pharm Pharmacogn Res 7(6): 441-453, 2019.

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Development and evaluation of liquid crystal systems of combination of 5-fluorouracil and curcumin for cervical cancer cell line

[Desarrollo y evaluación de sistemas de cristal líquido de una combinación de 5-fluorouracilo y curcumina en una línea celular de cáncer cervical]

Sheba R David1, Syahira Abdul Refai2, Koh Rhun Yian2, Chun-Wai Mai2, Sanjoy Kumar Das3, Rajan Rajabalaya1*

1PAPRSB Institute of Health Sciences, Universiti Brunei Darussalam, Jalan Tungku Link BE1410, Bandar Seri Begawan, Brunei Darussalam.
2School of Pharmacy, International Medical University, No. 126, Jalan Jalil Perkasa 19, Bukit Jalil, 57000 Kuala Lumpur, Malaysia.
3Institute of Pharmacy, Jalpaiguri, Pin 735101, West Bengal, India.
Abstract

Context: Liquid crystalline gel, self-assembled vesicular systems covered with nonionic surfactants, are promising for use in drug delivery.

Aims: To develop and evaluate the liquid crystal (LC) systems of a combination of 5-fluorouracil and curcumin for a cervical cancer cell line.

Methods: The LC was formulated using water, surfactant, and glycerin. Optimization was carried out by using different surfactants. The formulations were chosen for various studies, such as pH determination, environmental scanning electron microscopy (eSEM), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and dissolution study. The synergism of the combination of 5-FU and curcumin on cervical cancer HeLa cell line was then analyzed using CompuSyn software.

Results: The formulations with 60% surfactant, the average particle size was in the ranges from 15.68 – 26.35 nm whereas with 40% surfactant, were 11.27 – 21.35 nm. The percentage of dissolution of 5-FU at pH 7 (PBS) A2: 40.23 > B2: 47.39 > X2: 50.36 > Y2: 56.36 compared to at pH 4 (vaginal simulated fluid, VSF) were A2: 36.23 > B2: 43.64 > X2: 45.67 > Y2: 49.01. The percentage of dissolution of curcumin of different formulations were at pH 7 (PBS) A2: 44.85 > B2: 51.36 > X2: 58.61 > Y2: 64.38 compared to at pH 4 (VSF) were A2: 41.03 > B2: 49.37 > X2: 57.85 > Y2: 68.75.

Conclusions: The combination of the drugs showed that there was a synergistic effect when it was being administered together. The combination of drugs in LC system had a sustained release as well as it was effective against cervical cancer HeLa cell line.

Keywords: cervical cancer; curcumin; 5-fluorouracil; HeLa cell line; liquid crystal.

Resumen

Contexto: El gel cristalino líquido, los sistemas vesiculares autoensamblados cubiertos con tensioactivos no iónicos, son prometedores para su uso en la administración de fármacos.

Objetivos: Desarrollar y evaluar los sistemas de cristal líquido (LC) de una combinación de 5-fluorouracilo y curcumina para una línea celular de cáncer cervical.

Métodos: El LC se formuló usando agua, tensioactivo y glicerina. La optimización se llevó a cabo utilizando diferentes tensioactivos. Las formulaciones se eligieron para diversos estudios, como la determinación del pH, la microscopía electrónica de barrido ambiental (eSEM), la espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) y el estudio de disolución. Luego se analizó la sinergia de la combinación de 5-FU y curcumina en la línea celular HeLa de cáncer de cuello uterino utilizando el software CompuSyn.

Resultados: Para las formulaciones con 60% de tensioactivo, el tamaño de partícula promedio estuvo en el rango de 15,68 – 26,35 nm mientras que con 40% de tensioactivo, fueron 11,27 – 21,35 nm. El porcentaje de disolución de 5-FU a pH 7 (PBS) A2: 40,23 > B2: 47,39 > X2: 50,36 > Y2: 56,36 en comparación con pH 4 (fluido simulado vaginal, VSF) fueron A2: 36,23 > B2: 43,64 > X2: 45,67 > Y2: 49,01. El porcentaje de disolución de curcumina de diferentes formulaciones fue a pH 7 (PBS) A2: 44,85 > B2: 51,36 > X2: 58,61 > Y2: 64,38 en comparación con pH 4 (VSF) fueron A2: 41,03 > B2: 49,37 > X2: 57,85 > Y2: 68,75.

Conclusiones: La combinación de los compuestos mostró que había un efecto sinérgico cuando se administraba en conjunto. La combinación de fármacos en el sistema LC tuvo una liberación sostenida y fue eficaz contra la línea celular HeLa del cáncer de cuello uterino.

Palabras Clave: cáncer de cuello uterino; cristal líquido; curcumina; 5-fluorouracilo; línea celular HeLa.

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Citation Format: David SR, Refai SA, Yain KR, Mai C-W, Das SK, Rajabalaya R (2019) Development and evaluation of liquid crystal systems of combination of 5-fluorouracil and curcumin for cervical cancer cell line. J Pharm Pharmacogn Res 7(6): 441–453.

© 2019 Journal of Pharmacy & Pharmacognosy Research (JPPRes)

Optimizing the immobilization of biosurfactant-producing

Alternative Methods, Biosurfactants, Microbiology, Optimization, Pharmaceutical Technology
J Pharm Pharmacogn Res 7(6): 413-420, 2019.

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Optimizing the immobilization of biosurfactant-producing Pseudomonas aeruginosa in alginate beads

[Optimización de la inmovilización de Pseudomonas aeruginosa productora de biosurfactantes en perlas de alginato]

Gholamreza Dehghannoudeh1,2, Kioomars Kiani1, Mohammad Hassan Moshafi1, Negar Dehghannoudeh3, Majid Rajaee1, Soodeh Salarpour1, Mandana Ohadi2*

1Department of Pharmaceutics, Faculty of Pharmacy, Kerman University of Medical Sciences, Kerman, Iran.
2Pharmaceutics Research Center, Institute of Neuropharmacology, Kerman University of Medical Sciences, Kerman, Iran.
3Faculty of Arts and Science, University of Toronto, 100 St George St, M5S3G3, Toronto, Ontario, Canada.
Abstract

Context: Biosurfactants are amphipathic molecules that reduce surface tension. The major reasons to economically production of the biosurfactant are their health, safety, environmental management, and promising applications.

Aims: To optimize the immobilization of Pseudomonas aeruginosa as a biosurfactant producer in alginate beads.

Methods: Biosurfactant production by P. aeruginosa was confirmed through the hemolysis test, emulsification index, and surface activity measurement. Calcium alginate encapsulation technique was used in order to entrap the P. aeruginosa cells. Full factorial design was employed to optimize bead preparation. Furthermore, the morphology and the stability of beads were evaluated.

Results: It was proved that immobilized cells can be preserved the viability and biosurfactant production. Application of full factorial design indicated that the values of three parameters sodium alginate 3%, CaCl2 1% (w/v), and hardening time of 35 min, was found to be too stable for minimum surface tension and stable alginate gel beads.

Conclusions: The alginate gel beads showed stability during the growing process and the immobilized cells efficiently were viable. Alginate source, hardening time, and the interaction between CaCl2 concentration and hardening time influenced on the bead preparation.

Keywords: alginate beads; biosurfactants; immobilization; optimizing; Pseudomonas aeruginosa.

Resumen

Contexto: Los biosurfactantes son moléculas anfipáticas que reducen la tensión superficial. Las principales razones para la producción económica del biosurfactante son la salud, seguridad, gestión ambiental y aplicaciones prometedoras.

Objetivos: Optimizar la inmovilización de Pseudomonas aeruginosa como productora de biosurfactantes en perlas de alginato.

Métodos: La producción de biosurfactantes por P. aeruginosa se confirmó mediante la prueba de hemólisis, el índice de emulsión y la medición de la actividad de la superficie. Se utilizó la técnica de encapsulación de alginato de calcio para atrapar las células de P. aeruginosa. Se empleó un diseño factorial completo para optimizar la preparación de las perlas de alginato. Además, se evaluó la morfología y la estabilidad de las perlas.

Resultados: Se demostró que las células inmovilizadas pueden preservar la viabilidad y la producción de biosurfactantes. La aplicación del diseño factorial completo indicó que los valores de tres parámetros de alginato de sodio al 3%, CaCl2 al 1% (p/v), y un tiempo de endurecimiento de 35 min, resultaron ser estables para una tensión superficial mínima y perlas de gel de alginato estables.

Conclusiones: Las perlas de gel de alginato mostraron estabilidad durante el proceso de crecimiento y las células inmovilizadas fueron viables de manera eficiente. La fuente de alginato, el tiempo de endurecimiento y la interacción entre la concentración de CaCl2 y el tiempo de endurecimiento influyeron en la preparación de las perlas.

Palabras Clave: biosurfactantes; inmovilización; optimización; perlas de alginato; Pseudomonas aeruginosa.

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Citation Format: Dehghannoudeh G, Kiani K, Moshafi MH, Dehghannoudeh N, Rajaee M, Salarpour S, Ohadi M (2019) Optimizing the immobilization of biosurfactant-producing Pseudomonas aeruginosa in alginate beads. J Pharm Pharmacogn Res 7(6): 413–420.

© 2019 Journal of Pharmacy & Pharmacognosy Research (JPPRes)

Optimization of a chitosan ointment

Chitosan, Complementary Medicine, Dermatology and Cosmetic Science, Drug Design and Action, Marine Pharmacognosy, Natural Products, Pharmaceutical Technology, Preclinical Research, Wound healing
J Pharm Pharmacogn Res 7(4): 297-309, 2019.

Original Article | Artículo Original

Optimization, physical-chemical evaluation and healing activity of chitosan ointment

[Optimización, evaluación físico-química y actividad cicatrizante del ungüento de quitosana]

Dania Pérez1, Nilia de la Paz2, Mirna Fernández1*, Niurys Mantilla2, Mariela Peña1, Addis Menéndez2

 

1Instituto de Farmacia y Alimentos (IFAL). Universidad de La Habana. Calle 23 No. 21425 e/ 214 y 222. La Habana. Cuba.
2Centro de Investigación y Desarrollo de Medicamentos (CIDEM). Ave. 26 # 1605 e/ Puentes Grandes y Boyeros. La Habana, Cuba.

*E-mail: mirnafc@ifal.uh.cu

Abstract

Context: Chitosan has received attention as a functional, sustainably renewable, nontoxic and biodegradable biopolymer for pharmaceutical applications such as healing agent.

Aims: To design a semisolid pharmaceutical form (ointment), employing 1% chitosan as an active pharmaceutical ingredient.

Methods: The formulation was carried out through D-optimal mixing design, with a linear model. Variation components evaluated were the concentration of sodium hydroxide, water and anhydrous lanolin. Variables included those of response pH and extensibility. Three batches were produced, and the physical and chemical stability of the ointment was assessed through stress and shelf-life tests for 24 months. Physical-chemical parameters studied included organoleptic characteristics, chitosan content, rheological behavior, apparent viscosity, pH and extensibility. Wound healing activity was also tested for burns damage model in rats.

Results: The mixture design showed that the best formulation was the one containing 0.12% sodium hydroxide, 20.0% anhydrous lanolin and 40.0% water, with the mechanical-structural behavior characteristics of a semisolid product. This product had healing effects and showed adequate physical chemical stability during the time under study.

Conclusions: The results of this study suggest that 1% chitosan ointment design favors scarring in the second-degree burn damage model in rats skin applied for 14 days at the rate of daily administration.

Keywords: chitosan; D-optimal mixing design; healing effect; ointment.

Resumen

Contexto: La quitosana ha recibido gran atención al ser un biopolímero funcional, biodegradable, renovable y no tóxico con múltiples aplicaciones farmacéuticas, entre ellas como agente cicatrizante.

Objetivos: Diseñar una forma farmacéutica semisólida (ungüento), empleando quitosana al 1% como ingrediente farmacéutico activo.

Métodos: El diseño de formulación se llevó a cabo a través de un diseño de mezcla D-optimal, modelo lineal, evaluándose como componentes de variación la concentración de hidróxido de sodio, agua y lanolina anhidra y como variables respuesta el pH y la extensibilidad. Se elaboraron tres lotes y se evaluó la estabilidad la estabilidad física y química de los mismos durante 24 meses. Como parámetros fisicoquímicos se estudiaron las características organolépticas, concentración de quitosana, comportamiento reológico, viscosidad aparente, pH y extensibilidad. La actividad cicatrizante se evaluó mediante el modelo de daño por quemaduras en ratas.

Resultados: El diseño de mezclas arrojó que la mejor formulación resultó ser la que contenía 0,12% de hidróxido de sodio, 20,0% de lanolina anhidra y 40,0% de agua, coincidiendo con la formulación 6 del diseño, con un comportamiento mecánico-estructural característico de un producto semisólido, mostrando efecto cicatrizante y una adecuada estabilidad durante el tiempo de estudio.

Conclusiones: Los resultados de este estudio sugieren que el ungüento de quitosana al 1% diseñado favorece la cicatrización en quemaduras de segundo grado, al ser administrado en ratas durante 14 días.

Palabras Clave: diseño de mezcla D-optimal; efecto cicatrizante; quitosana; ungüento.

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Citation Format: Pérez D, de la Paz N, Fernández M, Mantilla N, Peña M, Menéndez A (2019) Optimization, physical-chemical evaluation and healing activity of chitosan ointment. J Pharm Pharmacogn Res 7(4): 297–309.

© 2019 Journal of Pharmacy & Pharmacognosy Research (JPPRes)

Glutathione loaded-alginate microspheres for topical antiaging

Antioxidant, Oxidative Stress, Pharmaceutical Technology
J Pharm Pharmacogn Res 7(3): 223-233, 2019.

Original Article | Artículo Original

Design, optimization and characterization of glutathione loaded-alginate microspheres for topical antiaging

[Diseño, optimización y caracterización de microesferas de glutatión cargado de alginato para el antienvejecimiento tópico]

Dewi Melani Hariyadi*, Noorma Rosita, Asti Rahayu

Pharmaceutics Department, Faculty Pharmacy, Airlangga University, Surabaya, Indonesia.
Abstract

Context: Glutathione in the reduced form (GSH) is the predominant intracellular form, which acts as a strong antioxidant. However, it has low skin permeability due to the high hydrophilicity. Hence, the objective of this study was to prepare GSH by using microspheres delivery system and adding surfactant to overcome the barrier function of the skin.

Aims: To investigate the effect of polymer and surfactant on the characteristics and release profile of GSH–alginate microspheres.

Methods: GSH-alginate microspheres were prepared using ionotropic gelation method by aerosolisation. A randomized full factorial design was applied to prepare four different formulations of glutathione loaded alginate microspheres. Design was applied for all formulations to study about effect of independent variables of polymer and crosslinker on the entrapment efficiency (EE), drug loading (DL), particle size, yield, and in vitro drug release profile. For release study, microspheres formulas were also compared to microspheres, which applied into gel base.

Results: The GSH-alginate microspheres had a high EE ranging from 34.74 ± 0.07% to 56.63 ± 0.36%, with small particle sizes ranging from 1.89 ± 0.03 µm to 2.42 ± 0.08 µm, and drug loading ranging from 5.72 ± 0.05% to 6.23 ± 0.02%. The kinetic analysis of all release profiles was found to follow Higuchi’s diffusion model. EE, DL, particle size, and yield variables had a significant effect on the dependent variables (p<0.05), and flux had no significant effect on the dependent variables (p>0.05).

Conclusions: All formulas produced high yield and encapsulation efficiency and small size particles. From the 22 randomized full factorial design, there was showed that the combination of the use of surfactant and polymer concentration significantly affected DL and EE.

Keywords: characteristics; design; glutathione-alginate microspheres; release profile; surfactant.

Resumen

Contexto: El glutatión en la forma reducida (GSH) es la forma intracelular predominante, que actúa como un fuerte antioxidante. Sin embargo, tiene una baja permeabilidad de la piel debido a la alta hidrofilicidad. Por lo tanto, el objetivo de este estudio fue preparar GSH mediante el uso de un sistema de suministro de microesferas y agregar surfactante para superar la función de barrera de la piel.

Objetivos: Investigar el efecto del polímero y el surfactante sobre las características y el perfil de liberación de las microesferas de alginato de GSH.

Métodos: Se prepararon microesferas de alginato de GSH usando un método de gelificación ionotrópica por aerosolización. Se aplicó un diseño factorial completo al azar para preparar cuatro formulaciones diferentes de microesferas de alginato cargadas con glutatión. El diseño se aplicó a todas las formulaciones para estudiar el efecto de las variables independientes de polímero y reticulante en la eficiencia de atrapamiento (EE), la carga del fármaco (DL), el tamaño de partícula, el rendimiento y el perfil de liberación del fármaco in vitro. Para el estudio de liberación, las fórmulas de microesferas también se compararon con las microesferas que se aplicaron en la base de gel.

Resultados: Las microesferas de alginato de GSH tenían una EE alta en el rango de 34,74 ± 0,07% a 56,63 ± 0,36%, con pequeños tamaños de partículas que variaron de 1,89 ± 0,03 µm a 2,42 ± 0,08 µm, y la carga de fármaco varió de 5,72 ± 0,05% a 6,23 ± 0,02%. Se encontró que el análisis cinético de todos los perfiles de liberación sigue el modelo de difusión de Higuchi. Las variables de EE, DL, tamaño de partícula y rendimiento tuvieron un efecto significativo en las variables dependientes (p<0,05), y el flujo no tuvo un efecto significativo en las variables dependientes (p>0,05).

Conclusiones: Todas las fórmulas produjeron alto rendimiento y eficiencia de encapsulación y partículas de pequeño tamaño. A partir del diseño factorial completo aleatorizado 22, se demostró que la combinación del uso de surfactante y la concentración de polímero afectó significativamente a DL y EE.

Palabras Clave: características; diseño; microesferas de glutatión-alginato; perfil de liberación; surfactante.

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Citation Format: Hariyadi DM, Rosita N, Rahayu A (2019) Design, optimization and characterization of glutathione loaded-alginate microspheres for topical antiaging. J Pharm Pharmacogn Res 7(4): 223–233.

© 2019 Journal of Pharmacy & Pharmacognosy Research (JPPRes)

Development of ketoprofen lysine nanomedicine

Drug Design and Action, Nanomedicine, nanoparticles, Pain Management, Pharmaceutical Technology, Pharmacy
J Pharm Pharmacogn Res 7(1): 47-58, 2019.

Original Article | Artículo Original

Development of nano-sized ketoprofen lysine incorporated Eudragit® S100 nanomedicine by double emulsion solvent evaporation and in vitro characterization

[Desarrollo de un nanofármaco de ketoprofeno lisina de tamaño nanométrico con Eudragit® S100 incorporado mediante doble evaporación del disolvente de emulsión y su caracterización in vitro]

A. Alper Öztürk1*, Nur İlge Çinar2, Evrim Yenilmez1

1Department of Pharmaceutical Technology, Faculty of Pharmacy, Anadolu University, Eskişehir, Turkey.
2Department of Pharmaceutical Technology, Graduation School of Health Sciences, Anadolu University, Eskişehir, Turkey.

*E-mail: aaozturk@anadolu.edu.tr

Abstract

Context: Pain has a very important effect on the biological, psychological, sociological and economic situation of a patient. Nanoparticles (NPs) are being extensively investigated as drug delivery systems worldwide for pharmaceutical applications.

Aims: To design and compare the release characteristics of sustained-release formulations of ketoprofen lysine (KL) NPs.

Methods: KL-Eudragit® S100 NPs were produced by double emulsion solvent evaporation method. The physicochemical characteristics of NPs were studied.

Results: Particle size of NPs prepared was in the range of 99 and 141 nm. Encapsulation efficiency (%) was obtained (76%) for NP formulations prepared. Weibull models were determined to be the most appropriate kinetic models for NP containing KL. KL-loaded NPs demonstrated nanostructural character and NPs showed extended release of KL.

Conclusions: NPs developed were found to be stable and representing a promising system for sustained delivery of KL.

Keywords: Eudragit® S100; ketoprofen lysine; nanoparticle.

Resumen

Contexto: El dolor tiene un efecto muy importante en la situación biológica, psicológica, sociológica y económica de un paciente. Las nanopartículas (NP) están siendo ampliamente investigadas como sistemas de administración de fármacos en todo el mundo para aplicaciones farmacéuticas.

Objetivos: Diseñar y comparar las características de liberación de formulaciones de liberación sostenida de NP de ketoprofeno lisina (KL).

Métodos: Las NP de KL-Eudragit® S100 se produjeron por el método de evaporación con doble emulsión de disolvente. Se estudiaron las características fisicoquímicas de las NP.

Resultados: El tamaño de partícula de las NP preparadas estaba en el intervalo de 99 y 141 nm. Se obtuvo la eficiencia de encapsulación (76%) para las formulaciones de NP preparadas. Se determinó que los modelos cinéticos de Weibull son los más apropiados para NP que contienen KL. Las NP cargadas con KL demostraron carácter nanoestructural y una liberación extendida de KL.

Conclusiones: Se encontró que las NP desarrolladas son estables y representan un sistema prometedor para la administración sostenida de KL.

Palabras Clave: Eudragit® S100; ketoprofeno lisina; nanopartícula.

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Citation Format: Öztürk AA, Çinar NI, Yenilmez E (2019) Development of nano-sized ketoprofen lysine incorporated Eudragit® S100 nanomedicine by double emulsion solvent evaporation and in vitro characterization. J Pharm Pharmacogn Res 7(1): 47–58.

© 2019 Journal of Pharmacy & Pharmacognosy Research (JPPRes)