Desenvolvimento e otimização de modelos lipídicos para avaliação da permeação cutânea de fármacos

Abstract

A administração de fármacos e outros compostos bioativos através da pele é uma área de investigação de crescente interesse para o desenvolvimento de formulações com aplicações farmacêuticas e cosméticas. A via cutânea é bem tolerada e aceite e, por isso, pode ser explorada para um efeito local ou sistémico, desde que seja possível garantir a permeação transdérmica dos compostos administrados. Quando se pretende uma permeação trans(dérmica) é muito importante também ter em conta as barreiras da pele (principalmente a camada mais externa, o estrato córneo) que, devido à sua matriz lipídica intercelular e ao seu arranjo estrutural, dificulta a permeação de compostos. Assim, neste trabalho é proposto o desenvolvimento e otimização de modelos lipídicos miméticos da matriz lipídica do estrato córneo. Pretende-se que os modelos propostos mimetizem a barreira cutânea, constituindo uma alternativa mais económica, de simples preparação e reprodutível comparativamente aos modelos de pele humana e animal, que não se justificam por questões funcionais e éticas. Os modelos desenvolvidos foram validados pela aplicação de ensaios clássicos de difusão em células de Franz com compostos modelo de permeabilidade bem conhecida (cafeína, diclofenac e testosterona). Numa tentativa de desenvolver uma solução de triagem rápida (HTS, do inglês “high throughput screening”) capaz de testar um grande número de compostos em simultâneo, como alternativa aos ensaios clássicos de avaliação de permeabilidade dos compostos, os modelos validados foram incorporados numa plataforma microfluídica. A adaptação dos modelos para plataformas microfluídicas permitirá reduzir o volume de reagentes utilizado e aumentar a fiabilidade e reprodutibilidade dos ensaios de permeação através da padronização dos procedimentos analíticos, enquanto permite simular o fluxo observado em fenómenos fisiológicos de difusão que não podem ser imitados pelos métodos convencionais. Resumindo, este trabalho pretende demonstrar a relevância quer da aplicação de modelos lipídicos, quer da microfluídica para estudar a permeabilidade de compostos bioativos para servir de suporte à descoberta de fármacos e/ou desenvolvimento de formulações.

The administration of drugs and other bioactive compounds through the skin is a research area of growing interest for the development of formulations with pharmaceutical and cosmetic applications. The cutaneous route is well tolerated and accepted and, therefore, can be explored for a local or systemic effect, if it guarantees the transdermal permeation of the administered compounds. When trans(dermal) permeation is intended, it is also very important to consider the skin barrier (mainly the outermost layer, the Stratum Corneum) which, due to its intercellular lipid matrix and its structural arrangement, makes the permeation of compounds difficult. Thus, this work proposes the development and optimization of lipid mimetic models of the Stratum Corneum lipid matrix as a cheaper alternative, with simple preparation and reproducible compared to human and animal skin models, that are additionally unjustified by functional and ethical matters. The developed models were validated by applying classical diffusion assays in Franz cells with well-known permeability model compounds (caffeine, diclofenac and testosterone). Towards a high throughput screening (HTS) strategy capable of testing a large number of bioactive compounds simultaneously, as an alternative to traditional permeability methods, the validated models were incorporated in a microfluidic platform. The adaptation of the lipid biomimetic models to microfluidic platforms will allow to reduce chemical volumes used and increase reliability and reproducibility of permeation studies through standardization of the analytical processes, and simultaneously mimic the flux observed in physiological conditions of the diffusion phenomenon, which is not possible through traditional methods. Summarizing, the main goal of this research is to demonstrate the potential of lipid models and microfluidics for studying the permeability of bioactive compounds and support the drug discovery process and formulation development.