È possibile trattare le patologie retiniche con una terapia topica? Studi preliminari su sistemi innovativi di drug delivery

Numerous are the retinal pathologies characterized by changes in the vascular system due to an abnormal involvement of vascular endothelial growth factor (VEGF) and the release of inflammatory and pro-angiogenic factors. These pathologies are the main cause of blindness in the elderly population. Current therapy is based on the use of anti-VEGF drugs such as ranibizumab or the off-label use of bevacizumab (BVZ) via intravitreal. These pathologies are treated with Intravitreal injections of anti-VEGF drugs such as BVZ. Intravitreal injections can reach directly the target, but this route of administration is characterized by a high clearance leading to the need for repeated administration, reduced patient compliance, as well as serious adverse reactions such as retinal detachment, eyeball infections and endophthalmitis. Due to the involvement of cytokines in the inflammatory cascade, corticosteroids such as dexamethasone (DESA) and triamcinolone are also associated with anti-VEGF drugs to reduce associated macular edema [1]. In literature, resveratrol (RV), a polyphenol naturally produced by various plants, is described to have, in addition to an antioxidant action, also the ability to reduce VEGF levels and a protective role in restoring the integrity of the blood-retinal barrier [2]. In based on these assumptions, the co-administration of these three active ingredients could bring additional benefits to currently used therapies. The aim of this project is the development of innovative drug delivery systems for a potential topical ocular administration of these drugs. The systems developed are: • Oil in water microemulsion (O/W µE). In this system, RV, hydrophobic, is dissolved in the oily phase. DESA, also lipophilic, is inserted into the aqueous phase as an inclusion complex with β- hydroxypropyl cyclodextrin, while the hydrophilic BVZ is solubilized in the external phase of the µE. The same system was also formulated with the addition of a penetration enhancer, D-α tocopherol polyethylene glycol succinate (TPGS). • Solid lipid nanoparticles (SLN). In this system, the BVZ was added thanks to the formation of the ion pair with the AOT while the DESA and the RV both in the aqueous phase: the first as an inclusion complex with β-hydroxypropyl cyclodextrins, the second solubilized in the Pluronic ® F-127 solution used to obtain the precipitation of SLNs. The systems were chemical and physical characterized by evaluating their pH, viscosity and mucoadhesiveness. These formulations have been subjected to in vitro studies to determine the release profiles of the drugs from these formulations and ex vivo studies on rabbit corneas to define the cytotoxicity of the different systems and the permeability of the different one’s drugs through the cornea [3]. All the prepared systems were found to be suitable for topical ocular administration, presenting characteristics chemical-physical compatible with this route of administration and not being cytotoxic for the corneas. Permeation tests showed greater permeation of all three active ingredients when these are conveyed in SLNs demonstrating how this formulation can be a good starting point for achieving of an effective topical treatment of retinal pathologies.

Sono numerose le patologie retiniche caratterizzate da cambiamenti nel sistema vascolare dovuti ad un anomalo coinvolgimento del fattore di crescita dell’endotelio vascolare (VEGF) e al rilascio di sostanze infiammatorie e di fattori pro-angiogenici. Tutte queste patologie sono la principale causa di cecità nella popolazione anziana. La terapia attuale si basa sull’utilizzo di farmaci anti-VEGF come ranibizumab o l’utilizzo off-label di bevacizumab (BVZ) per via intravitreale. Le iniezioni intravitreali, ad oggi, sono la via di somministrazione più utilizzata per il trattamento delle patologie che colpiscono il segmento posteriore dell’occhio in quanto consentono il rilascio del farmaco direttamente nel sito d’azione. Nonostante tale vantaggio, questa via di somministrazione è però caratterizzata da un’elevata clearance che porta alla necessità di somministrazioni ripetute, ad una ridotta compliance dei pazienti, nonché a gravi reazioni avverse come il distacco di retina, infezioni del bulbo oculare ed endoftalmiti. A causa del coinvolgimento delle citochine nella cascata infiammatoria, vengono associati ai farmaci anti-VEGF anche corticosteroidi come il desametasone (DESA) e il triamcinolone per ridurre l’edema maculare associato [1]. In letteratura, il resveratrolo (RV), un polifenolo prodotto naturalmente da diverse piante, è descritto avere, oltre ad un’azione antiossidante, anche la capacità di ridurre i livelli di VEGF e un ruolo protettivo nel ripristinare l’integrità della barriera emato-retinica [2]. In base a questi presupposti, la co-somministrazione di questi tre principi attivi potrebbe portare benefici aggiuntivi alle terapie attualmente utilizzate. Lo scopo di questo progetto di tesi è lo sviluppo di sistemi innovativi di drug delivery per una potenziale somministrazione oculare topica di questi farmaci. I sistemi sviluppati sono: • Microemulsione olio in acqua (O/W µE). In questo sistema, il RV, a causa della sua idrofobicità, è disciolto nella fase oleosa, il DESA, anch’esso lipofilo, è inserito nella fase acquosa come complesso di inclusione con la β- idrossipropil ciclodestrina mentre il BVZ, idrofilo, è solubilizzato nella fase esterna della µE. Lo stesso sistema è stato anche formulato con l’aggiunta di un enhancer di penetrazione, il D- α tocoferolo polietilenglicole succinato (TPGS). • Nanoparticelle lipidiche solide (SLN). In questo sistema, il BVZ è stato inserito all’interno delle SLN grazie alla formazione della coppia ionica con l’AOT mentre il DESA e il RV entrambi nella fase acquosa: il primo come complesso di inclusione in β-idrossipropil ciclodestrine, il secondo solubilizzato nella soluzione di Pluronic ® F-127 utilizzata per ottenere la precipitazione delle SLN. I sistemi sono stati caratterizzati dal punto di vista chimico-fisico valutandone il pH, la viscosità e la mucoadesività. Successivamente sono stati sottoposti a studi in vitro per determinare i profili di rilascio dei farmaci da queste formulazioni e a studi ex vivo su cornee di coniglio per definire la citotossicità dei sistemi e la permeabilità dei diversi farmaci attraverso la cornea [3]. Tutti i sistemi preparati sono risultati idonei ad una somministrazione oculare topica presentando caratteristiche chimico-fiche compatibili con tale via di somministrazione e non risultando citotossiche per le cornee. Le prove di permeazione hanno mostrato una maggiore permeazione di tutti e tre i principi attivi quando questi sono veicolati nelle SLN dimostrando come tale formulazione possa essere un buon punto di partenza per il raggiungimento di un trattamento topico efficace delle patologie retiniche.