Impiego di un modello di muco per studiare la permeabilità dei farmaci
Il muco è una secrezione complessa costituita principalmente da acqua, mucina, DNA, proteine e lipidi. Esso viene prodotto a livello del rivestimento interno degli organi delle vie respiratorie, del tratto gastrointestinale, del tratto riproduttivo e della superficie oculare. Il muco ha una notevole importanza in quanto svolge molte funzioni: favorisce la lubrificazione e l’idratazione degli epiteli sottostanti, in particolare a livello delle vie respiratorie, degli occhi e della bocca; fornisce protezione contro agenti patogeni, i quali vengono ostacolati; si comporta come uno strato di gel selettivamente permeabile per la diffusione e scambio di gas e nutrienti con l’epitelio sottostante; particelle esterne indesiderate vengono intrappolate ed eliminate dalle cavità degli organi mediante l’espulsione facilitata dalle ciglia presenti sullo strato di muco. L’assorbimento di un farmaco è notevolmente influenzato dalla presenza del muco, soprattutto in quegli stati patologici come la fibrosi cistica o asma bronchiale in cui c’è un’ipersecrezione di muco più viscoso.
L’obiettivo principale di questo studio è stato determinare la permeabilità di farmaci in presenza ed in assenza di uno strato di un modello di muco sintetico . La permeabilità è la capacità di un farmaco di attraversare una membrana biologica. Gli esperimenti sono stati condotti su sistemi transwell dotate di una membrana lipidica artificiale che permettono di misurare sperimentalmente la permeabilità senza l’impiego di cellule. I sistemi in questione sono PAMPA (Parallel Artificial Membrane Permeability Assay) e PermeaPad.. Il sistema PAMPA è costituito da una struttura a “sandwich” in cui due micropiastre da 96 pozzetti si combinano per formare due compartimenti: il donatore e l’accettore. I compartimenti sono separati da un disco contente polivinilidenfluoruro, fosfolipidi e dodecano. Nel sistema Permeapad , tra i due compartimenti sono presenti due strati di membrana cellulosica idratata che racchiudono a loro volta uno strato di fosfolipidi.
Sperimentalmente, uno strato di muco sintetico viene depositato al di sopra della membrana del sistema. Il farmaco viene aggiunto nel compartimento; dopo periodo di incubazione, è stata misurata la quantità di farmaco presente nel compartimento accettore, tramite spettrometria di massa e UV-vis.
L’esperimento è stato condotto utilizzando farmaci con diverse proprietà chimiche, fisiche, strutturali e dimensionali in modo tale da avere eterogeneità dal punto di vista dei descrittori molecolari e studiare nel modo più completo possibile l’interazione tra il muco e il farmaco.