Primjenjivost gelan gume u pripravi in situ gelirajućeg sustava za nazalnu primjenu lijekova

master's thesis

• Title (english): Applicability of gellan gum in the preparation of an in situ gelling system for nasal drug delivery
• Author: Lucija Čotić
• Mentor: Anita Hafner (mentor)
• Committee member: Anita Hafner (predsjednik povjerenstva)
• Committee member: Ivan Pepić (član povjerenstva)
• Committee member: Dubravka Vitali Čepo (član povjerenstva)
• Granter: University of Zagreb; Faculty of Pharmacy and Biochemistry; (Department of pharmaceutical technology); Zagreb
• Defense date and country: 2018-09-27, Croatia
• Scientific / art field, discipline and subdiscipline: BIOMEDICINE AND HEALTHCARE; Pharmacy; Pharmacy

Abstract

Nazalna primjena lijekova prvi je izbor u liječenju oboljenja sluznice nosa, no predstavlja i zamjenu za klasične putove
primjene lijekova s ciljem postizanja njihove sistemske raspoloživosti. In situ gelirajući sustavi prikladni su terapijski
sustavi za nazalnu primjenu lijekova. Mogu biti formulirani u obliku otopine ili suspenzije koje geliraju na mjestu
primjene uslijed promjene pH, temperature ili prisutnosti iona. Niska viskoznost in situ gelirajućih sustava omogućuje
jednostavnu primjenu raspršivanjem, a viskoelastična svojstva gela osiguravaju dulje zadržavanje na mjestu primjene
te posljedično bolji učinak i/ili opsežniju apsorpciju lijeka.
Cilj ovog rada je procjena primjenjivosti gelan gume u pripravi in situ gelirajućeg sustava za nazalnu primjenu. Kao
modelni lijek odabran je melatonin koji se koristi u terapiji nesanice, u prevenciji i smanjivanju simptoma jet laga te
za reguliranje cirkadijanog ritma. Primjenjuje se oralno uz slabu i promjenjivu bioraspoloživost pa nazalna primjena
predstavlja alternativni put s mogućnošću povećanja njegove bioraspoloživosti.
Pripremljeni su in situ gelirajući sustavi temeljeni na gelan gumi (0,6 %, 0,4 % i 0,2 %; m/m), s manitolom (4 %, m/m)
kao sredstvom za izotonizaciju te melatoninom (0,05 %, m/m) kao modelnim lijekom. Viskoznost pripremljenih in situ
gelirajućih sustava bila je približno jednaka viskoznosti vode pri brzini smicanja koja odgovara raspršivanju iz
nazalnih sprejeva. Geliranje sustava nastupilo je ubrzo nakon miješanja sa simuliranim nazalnim fluidom. Čvrstoća
gelova rasla je s porastom koncentracije gelan gume u in situ gelirajućim sustavima. Utjecaj uklapanja modelnog
lijeka na vrijeme geliranja i čvrstoću gela ovisio je o koncentraciji gelan gume u in situ gelirajućem sustavu.
Zabilježen je profil produljenog oslobađanja uklopljenog melatonina iz in situ gelova, no nije uočena razlika u brzini
oslobađanja pri različitim koncentracijama gelan gume, što upućuje na nastajanje veoma porozne strukture
trodimenzionalne polimerne mreže.
Zaključno, gelan guma prikladan je konstituent nazalnih in situ gelirajućih sustava. U koncentraciji većoj od 0,2 %
(m/m) može osigurati in situ geliranje nakon raspršivanja u nosnoj šupljini. Dodatak gelan gume pri koncentraciji
manjoj od 0,2 % (m/m) moguće je razmotriti s ciljem optimiranja reoloških svojstava sustava temeljenih na barem još
jednoj sastavnici sa sposobnošću in situ geliranja.

Abstract (english)

Nasal drug administration is the first choice for the treatment of topical nasal disorders, however it represents an
alternative route to classic administration routes with the aim to reach the systemic circulation of the drug. In situ
gelling systems represent suitable nasal drug delivery platform. They can be formulated in solutions or suspensions
that gel at the site of administration due to change in pH, temperature or due to the presence of ions. Low viscosity of
in situ gelling systems enables simple administration by spraying, while viscoelastic gel properties ensures prolonged
retention at the site of administration and consequent improved therapeutic effect and/or improved drug absorption.
The aim of this study is to evaluate the applicability of gum gel in the preparation of an in situ gelling system for nasal
drug administration. Melatonin was chosen as the model drug. It is commonly used in the treatment of insomnia,
prevention and reduction of the jet lag symptoms, and circadian rhythm regulation. It is commonly administered orally
resulting in low and variable bioavailability, therefore nasal administration of melatonin represents an alternative route
of administration with the potential to improve its bioavailability.
In this study, gellan gum based (0.6 %, 0.4 % and 0.2 %; m/m) in situ gelling systems with mannitol (4 %, m/m) as an
isotonizing agent and melatonin (0.05 %, m/m) as a model drug, have been prepared. Viscosity of the in situ gelling
systems was approximately equal to the viscosity of the purified water at the standard nasal spray shear rates. Gelation
of the in situ gelling systems occurred soon after mixing with simulated nasal fluid. Gel strength increased with
increasing gellan gum concentration in in situ gelling systems. Influence of the encorporation of the model drug on the
gellation time and gel strength was shown to be dependent on the gellan gum concentration. Prolonged melatonin
release profile was observed for all the formulations, however, there was no significant difference in the melatonin
release rate from the in situ gels differing in gellan gum concentration, indicating very porous tridimensional structure
of the gel formed.
Conclusively, gellan gum is a suitable constituent of nasal in situ gelling systems. At concentrations above 0.2 %
(m/m) it can provide in situ gellation after spraying in the nasal cavity. The addition of gellan gum at concentration
below 0.2 % (m/m) can be considered with the aim to optimize the rheological properties of the system based on at
least one other component with the in situ gelling ability.

• Keywords: gelan guma; in situ gelirajući sustavi; nazalna primjena; Reološka svojstva; Osmolalnost; in vitro oslobađanje lijeka
• Keywords (english): gellan gum; in situ gelling systems; nasal delivery; rheological properties; osmolality; in vitro drug release
• Language: croatian
• URN:NBN: urn:nbn:hr:163:712193
• Study programme: Title: Pharmacy; Study programme type: university; Study level: integrated undergraduate and graduate; Academic / professional title: magistar/magistra farmacije (magistar/magistra farmacije)
• Type of resource: Text
• File origin: Born digital
• Access conditions: Open access
• Created on: 2019-10-01 11:21:20