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Jan 06, 2024

Un'analisi completa delle particelle di meloxicam prodotte dall'ablazione laser dei nanosecondi come tecnica di fresatura a umido

Scientific Reports volume 12,

Scientific Reports volume 12, numero articolo: 12551 (2022) Citare questo articolo

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Recentemente, il numero di composti farmaceutici insolubili e scarsamente solubili in acqua è aumentato in modo significativo. Pertanto, si è assistito ad un crescente interesse per diverse tecniche di riduzione delle dimensioni delle particelle per migliorare i tassi di dissoluzione, le caratteristiche di trasporto e la biodisponibilità dei farmaci. L'ablazione laser ha dimostrato di essere un metodo alternativo alla produzione di particelle di farmaci di dimensioni nanometriche e micrometriche senza notevoli danni chimici. Presentiamo l'ablazione laser a nanosecondi di pastiglie di farmaci in acqua distillata, mirando al meloxicam, un farmaco antinfiammatorio non steroideo scarsamente solubile in acqua, a diverse lunghezze d'onda laser (248 nm, 532 nm e 1064 nm). Oltre agli studi di caratterizzazione chimica, cristallinità, morfologia e dimensione delle particelle, è stato esaminato il meccanismo del processo di generazione delle particelle. L'applicabilità delle particelle ablate nella formulazione dei farmaci è stata studiata mediante misurazioni di solubilità, citotossicità e effetto antinfiammatorio. Abbiamo dimostrato che l’ablazione laser è un metodo pulito, efficiente e chimicamente non dannoso per ridurre la dimensione delle particelle di meloxicam nell’intervallo di dimensioni sub-micrometriche – pochi micrometri, che è ottimale per la somministrazione di farmaci a livello polmonare. Oltre alle eccellenti proprietà di solubilità (da quattro a nove volte superiore) e antinfiammatorie (da quattro a cinque volte migliori) delle particelle rispetto al farmaco iniziale, si prevede che l’ablazione laser avrà applicazioni più ampie nello sviluppo di formulazioni farmaceutiche.

La solubilità è una preoccupazione crescente per l'industria farmaceutica poiché i farmaci scarsamente solubili rappresentano circa il 40% dei composti commercializzati e il 90% dei composti candidati1. Questa tendenza ha ispirato lo sviluppo di varie strategie di formulazione e somministrazione dei farmaci2. Uno dei metodi fisici più semplici per aumentare la solubilità e la biodisponibilità è la riduzione delle dimensioni delle particelle3,4, le cui tecniche possono essere classificate5 come a) convenzionali: macinazione6,7, essiccazione a spruzzo8, omogeneizzazione ad alta pressione7 ob) non convenzionali: anti-liquido -cristallizzazione con solvente9, liofilizzazione a spruzzo10, processi di micronizzazione basati su fluidi supercritici11 e ablazione laser pulsata12,13,14,15.

L'ablazione laser pulsata è una tecnica di lavorazione dei materiali flessibile che può essere utilizzata in vuoto, gas o liquido con diversi materiali target. È ampiamente applicato per sintetizzare diversi nanomateriali16,17,18,19. Poiché l’ablazione laser è una tecnica priva di sostanze chimiche che può essere controllata con precisione su un’ampia gamma di parametri, è diventata interessante anche per le scienze della vita. È stato dimostrato che le particelle del farmaco possono essere triturate mediante ablazione laser, riducendo così la dimensione delle particelle originali (sintetizzate) fino all'intervallo nanometrico-micrometrico12,13,14,15.

Il presente lavoro integra la nostra precedente indagine sulla produzione di sospensioni di meloxicam mediante ablazione laser pulsata in liquido (PLAL)12. Sono state utilizzate tre diverse lunghezze d'onda del laser e, oltre alla struttura e alla composizione delle particelle ablate, sono state studiate e confrontate con il farmaco originale la loro solubilità, citotossicità e attività antinfiammatoria. Per comprendere il processo sottostante, abbiamo monitorato l'ablazione delle pastiglie del farmaco mediante una fotografia veloce.

Il meloxicam (Mx.) (4-idrossi-2-metil-N-(5-metil-2-tiazolil)2H-benzotiazina-3-car-bossammide-1,1-diossido) è stato ottenuto da EGIS Ltd., (Budapest , Ungheria) sotto forma di polvere cristallina al 100% con un grado farmaceutico superiore al 99% e una dimensione media delle particelle d(0,5) = 27,52 µm.

I target di meloxicam puro sono stati prodotti comprimendo 300 mg di polvere di meloxicam in pastiglie con un diametro di 9 mm utilizzando una forza di compattazione di 15 kN in una macchina comprimitrice KORSCH EK-0 (KORSCH AG—Berlino, Germania).

Un laser ad eccimeri KrF (LLG Twinamp, λ = 248 nm, FWHM = 18 ns, f = 10 Hz) e un laser Nd:YAG Q-switched con frequenza raddoppiata (Quantel, λ = 532 nm/1064 nm, FWHM = 6 ns, f = 10 Hz) ha fornito gli impulsi in nanosecondi a tre lunghezze d'onda dall'ultravioletto attraverso la regione del visibile all'infrarosso.