J Pharm Pharmacogn Res 9(2): 182-194, 2021.

Original Article

Formulation and release of timolol maleate from ocusert based on gelatin-N-(3-dimethylaminopropyl)-N-ethylcarbodiimide polymer

[Formulación y liberación de maleato de timolol de ocusert a base de polímero gelatina-N-(3-dimetilaminopropil)-N-etilcarbodiimida]

Mohammed Q. Kanaan, Nawfal A. Numan, Ashok K. Shakya*, Fatima A. Tawfiq

Pharmacological and Diagnostic Research Center, Department of Pharmaceutical Sciences, Faculty of Pharmacy, Al-Ahliyya Amman University, Amman, Jordan.

*E-mail: ak_shakya@ammanu.edu.jo

Abstract

Context: Glaucoma is a disease of the eyes characterized by an increase in the intraocular pressure. Timolol maleate is commonly used as eye drops for chronic glaucoma treatment.

Aims: To formulate an ocusert (novel ophthalmic drug delivery systems) in order to overcome disadvantages of eye drops such as patient’s noncompliance and drainage of the administered solution. Also, to improve treatment outcomes by keeping sustained release of constant amount of timolol maleate and to avoid repeated administration of conventional eye drops.

Methods: Timolol maleate ocuserts were formulated using cross-linked gelatin polymer which was prepared using N-(3-dimethylaminopropyl)-N-ethylcarbodiimide (EDC) and N-hydroxysuccinamide (NHS). Different ocusert formulas were prepared (M1-M17) by varying concentrations of EDC, different temperatures and time for the cross linking as per central composite design. Physicochemical characteristics of drug loaded ocuserts were investigated.

Results: Selected formula (M8) exhibited an excellent in vitro drug release results which was extensively evaluated. Fourier transform infrared spectral scan indicates no incompatibility exists between the drug and the polymer used. M8 formula was evaluated in vivo by assessing the eye irritancy, drug release and therapeutic effect when placed in the cul-de-sac of rabbit’s eyes and was compared with conventional eye drops therapy.

Conclusions: There was a correlation between in vivo and in vitro release of timolol maleate which is associated with a decrease of glaucoma induced by dexamethasone eye drops in experimental rabbits. The data established the potential of ocusert to improve the therapeutic delivery of timolol maleate and offers a promising option in glaucoma treatment.

Keywords: animal studies; glaucoma; gelatin; ocusert; N-(3-dimethylaminopropyl)-N-ethylcarbodiimide; N-hydroxysuccinamide; timolol maleate.

Resumen

Contexto: El glaucoma es una enfermedad de los ojos caracterizada por un aumento de la presión intraocular. El maleato de timolol se usa comúnmente como gotas para los ojos para el tratamiento del glaucoma crónico.

Objetivos: Formular un ocusert (nuevos sistemas de administración de fármacos oftálmicos) para superar las desventajas de las gotas para los ojos, como el incumplimiento del paciente y el drenaje de la solución administrada. Además, para mejorar los resultados del tratamiento manteniendo la liberación sostenida de una cantidad constante de maleato de timolol y para evitar la administración repetida de gotas oftálmicas convencionales.

Métodos: Se formularon ocusertes de maleato de timolol usando polímero de gelatina reticulado que se preparó usando N- (3-dimetilaminopropil) -N-etilcarbodiimida (EDC) y N-hidroxisuccinamida (NHS). Se prepararon diferentes fórmulas de ocusert (M1-M17) variando las concentraciones de EDC, diferentes temperaturas y tiempo para la reticulación según el diseño del compuesto central. Se investigaron las características fisicoquímicas de los ocusertes cargados de fármaco.

Resultados: La fórmula seleccionada (M8) mostró excelentes resultados de liberación de fármaco in vitro que fueron evaluados exhaustivamente. La exploración espectral infrarroja por transformada de Fourier indica que no existe incompatibilidad entre el fármaco y el polímero utilizado. La fórmula de M8 se evaluó in vivo evaluando la irritación ocular, la liberación del fármaco y el efecto terapéutico cuando se colocó en el fondo de saco de los ojos del conejo y se comparó con la terapia convencional con gotas oftálmicas.Conclusiones: Hubo una correlación entre la liberación in vivo e in vitro de maleato de timolol que se asocia con una disminución del glaucoma inducido por el colirio de dexametasona en conejos experimentales. Los datos establecieron el potencial de ocusert para mejorar la administración terapéutica de maleato de timolol y ofrece una opción prometedora en el tratamiento del glaucoma.

Palabras Clave: estudios en animales; glaucoma; gelatina; ocusert; N- (3-dimetilaminopropil) -N-etilcarbodiimida; N-hidroxisuccinamida; timolol maleato.

Citation Format: Kanaan MQ, Numan NA, Shakya AK, Tawfiq FA (2021) Formulation and release of timolol maleate from ocusert based on gelatin-N-(3-dimethylaminopropyl)-N-ethylcarbodiimide polymer. J Pharm Pharmacogn Res 9(2): 182–194.

© 2021 Journal of Pharmacy & Pharmacognosy Research (JPPRes)