تهیه و ارزیابی برون‌تن پودر استنشاقی حاوی نانوذرات فلوکونازول جهت درمان عفونت‌های قارچی ریه

نوع مقاله : Original Article(s)

نویسندگان

1 استادیار، گروه فارماسیوتیکس، دانشکده‌ی داروسازی و مرکز تحقیقات سیستم‌های نوین دارورسانی، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، اصفهان، ایران

2 دانشجوی داروسازی، گروه فارماسیوتیکس، دانشکده‌ی داروسازی و مرکز تحقیقات سیستم‌های نوین دارورسانی، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، اصفهان، ایران

3 استادیار، گروه بیوتکنولوژی دارویی، دانشکده‌ی داروسازی، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، اصفهان، ایران

4 استاد، گروه فارماسیوتیکس، دانشکده‌ی داروسازی و مرکز تحقیقات سیستم‌های نوین دارورسانی، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، اصفهان، ایران

چکیده

مقاله پژوهشی




مقدمه: افراد با نقص سیستم ایمنی بسیار مستعد عفونت‌های قارچی هستند. درمان عفونت‌های قارچی ریوی با انتقال اختصاصی دارو به ریه مطلوب است.
روش‌ها: نانوذرات زئین حاوی فلوکونازول به روش ضد حلال تهیه شدند. خواص فیزیکو- شیمیایی آن‌ها بررسی شد. از فرمولاسیون بهینه، پودر استنشاقی با لاکتوز یا مانیتول تهیه و ویژگی‌های استنشاقی پودرهای تهیه شده با استفاده از کسکید ایمپکتور اندرسون ارزیابی شد. اثر ضدقارچی علیه کاندیدا آلبیکنس بررسی و حداقل غلظت مهاری تعیین گردید. سمیت سلولی فلوکونازول آزاد، پودر استنشاقی حاوی نانوذره دارو، پودر استنشاقی حاوی نانوذره بدون دارو بر روی رده‌ی سلولی A549 به روش رنگ‌سنجی MTT، انجام شد.
یافته‌ها: اندازه‌ی نانوذرات در محدوده‌ی 1/35 ± 88/70 تا 5/40 ± 226/90 نانومتر بود و درصد کارآیی بارگیری در محدوده‌ی 3/61 ± 57/58 تا 0/34 ± 92/94 قرار داشت. در نمونه‌های پودر استنشاقی تهیه شده، همه‌ی نمونه پودرها درصد دوز خروجی بالایی داشتند. تست سایتوتوکسیسیته نشان داد که به‌طور کلی هیچ ‌کدام از گروه‌ها حتی در بالاترین غلظت مورد مطالعه اثرات سایتوتوکسیک معنی‌داری نداشتند.
نتیجه‌گیری: استفاده از لاکتوز به‌جای مانیتول، ویژگی‌های آئرودینامیکی پودر استنشاقی را بهبود داد. پودر استنشاقی فلوکونازول تهیه شده، درصد کسر ذرات ریز مناسب و متوسط قطر جرمی آئرودینامیک پایینی داشت و می‌تواند به‌خوبی در ریه ته‌نشین شود. علاوه بر این، پودر استنشاقی حاوی فلوکونازول ایمن است و اثر قابل ‌مقایسه با فلوکونازول دارد.

تازه های تحقیق

سمیه تیموری : PubMed, Google Scholar

ژاله ورشوساز: PubMed, Google Scholar 

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Preparation and in Vitro Evaluation of Inhalation Powder Containing Fluconazole Nanoparticles for the Treatment of Fungal Lung Infections

نویسندگان [English]

  • Somayeh Taymouri 1
  • Hamidreza Ansari 2
  • Fatemeh Shafiee 3
  • Jaleh Varshosaz 4
1 Assistant Professor, Department of Pharmaceutics, School of Pharmacy and Novel Drug Delivery Systems Research Centre, Isfahan University of Medical Sciences, Isfahan, Iran
2 Pharmacy Student, Department of Pharmaceutics, School of Pharmacy and Novel Drug Delivery Systems Research Centre, Isfahan University of Medical Sciences, Isfahan, Iran
3 Assistant Professor, Department of Pharmaceutical Biotechnology, School of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences, Isfahan University of Medical Sciences, Isfahan, Iran
4 Professor, Department of Pharmaceutics, School of Pharmacy and Novel Drug Delivery Systems Research Centre, Isfahan University of Medical Sciences, Isfahan, Iran
چکیده [English]

Background: Immunocompromised persons are very susceptible to fungal infections. It is desirable to treat pulmonary fungal infections with specific delivery of drugs to the lungs.
Methods: Zein nanoparticles containing fluconazole were prepared by the anti-solvent method. Their physico-chemical properties were investigated. From the optimal formulation, the inhalation powder was prepared with lactose or mannitol using spray drying, and aerosolization characteristics of the dry powders were evaluated using Anderson's cascade impactor. Antifungal effect was investigated against candida albicans and minimum inhibitory concentration was determined. Cytotoxicity of free fluconazole, a dry powder inhaler containing drug loaded nanoparticles, and dry powder inhaler containing nanoparticles without a drug was also evaluated against the A549 cell line by the MTT method.
Findings: The size of nanoparticles was in the range of 88.70 ± 1.35 to 226.90 ± 5.40 nm, and the percentage of loading efficiency was in the range of 57.58 ± 3.61 to 92.94 ± 0.34. In the prepared dry powder samples, all the powder samples had a high emitted dose percentage. Cytotoxicity test showed that in general none of the groups had significant cytotoxic effects even at the highest studied concentration.
Conclusion: Using lactose as the carrier, can improve the aerodynamic properties of dry powder inhaler compared with mannitol. The prepared inhaled fluconazole powder has a suitable fine particle fraction % and a low median mass aerodynamic diameter and can be well deposited in the lung. In addition, powder containing fluconazole was safe and its effect was comparable with fluconazole.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Fluconazole
  • Nanoparticles
  • Dry powder inhaler
  • Lung diseases
  • Fungi

مراجع

  1. Koltsida G, Zaoutis T. Fungal lung disease. Paediatr Respir Rev 2021; 37: 99-104.
  2. Li S, Yang X, Moog C, Wu H, Su B, Zhang T. Neglected mycobiome in HIV infection: Alterations, common fungal diseases and antifungal immunity. Front Immunol 2022; 13: 1015775.
  3. Lewis RE. Current concepts in antifungal pharmacology. Mayo Clin Proc 2011; 86(8): 805-17.
  4. Mathew BP, Nath M. Recent approaches to antifungal therapy for invasive mycoses. ChemMedChem 2009; 4(3): 310-23.
  5. Le J, Schiller DS. Aerosolized delivery of antifungal agents. Curr Fungal Infect Rep 2010; 4(2): 96-102.
  6. Patil JS, Sarasija S. Pulmonary drug delivery strategies: A concise, systematic review. Lung India 2012; 29(1): 44-9.
  7. Brunet K, Martellosio JP, Tewes F, Marchand S, Rammaert B. Inhaled antifungal agents for treatment and prophylaxis of bronchopulmonary invasive mold infections. Pharmaceutics 2022; 14(3): 641.
  8. Guo Y, Bera H, Shi C, Zhang L, Cun D, Yang M. Pharmaceutical strategies to extend pulmonary exposure of inhaled medicines. Acta Pharm Sin B 2021;11(8): 2565-84.
  9. Thapa RK, Nguyen HT, Jeong JH, Shin BS, Ku SK, Choi HG, et al. Synergistic anticancer activity of combined histone deacetylase and proteasomal inhibitor-loaded zein nanoparticles in metastatic prostate cancers. Nanomedicine 2017; 13(3): 885-96.
  10. Kamel NM, Helmy MW, Abdelfattah EZ, Khattab SN, Ragab D, Samaha MW, et al. Inhalable dual-targeted hybrid lipid nanocore-protein shell composites for combined delivery of genistein and all-trans retinoic acid to lung cancer cells. ACS Biomater Sci Eng 2020; 6(1): 71-87.
  11. Teixeira MM, Carvalho DT, Sousa E, Pinto E. New antifungal agents with azole moieties. Pharmaceuticals (Basel) 2022; 15(11): 1427.
  12. Limper AH, Knox KS, Sarosi GA, Ampel NM, Bennett JE, Catanzaro A, et al. An official American Thoracic Society statement: Treatment of fungal infections in adult pulmonary and critical care patients. Am J Respir Crit Care Med 2011; 183(1): 96-128.
  13. Grenha A, Seijo B, Serra C, Remuñan-López C. Chitosan nanoparticle-loaded mannitol microspheres: structure and surface characterization. Biomacromolecules 2007; 8(7): 2072-9.
  14. Azarmi S, Tao X, Chen H, Wang Z, Finlay WH, Löbenberg R, et al. Formulation and cytotoxicity of doxorubicin nanoparticles carried by dry powder aerosol particles. Int J Pharm 2006; 319(1-2): 155-61.
  15. Franco P, Reverchon E, De Marco I. Production of zein/antibiotic microparticles by supercritical antisolvent coprecipitation. J Supercrit Fluids 2019; 145: 31-8.
  16. Otroj M, Taymouri S, Varshosaz J, Mirian M. Preparation and characterization of dry powder containing sunitinib loaded PHBV nanoparticles for enhanced pulmonary delivery. J Drug Deliv Sci Technol 2020; 56: 101570.
  17. Park CE, Park DJ, Kim BK. Effects of a chitosan coating on properties of retinol-encapsulated zein nanoparticles. Food Sci Biotechnol 2015; 24: 1725-33.
  18. Fatima I, Rasul A, Shah S, Saadullah M, Islam N, Khames A, et al. Novasomes as nano-vesicular carriers to enhance topical delivery of fluconazole: A new approach to treat fungal infections. Molecules 2022; 27(9): 2936.
  19. Fröhlich E. Biological obstacles for identifying In vitro-in vivo correlations of orally inhaled formulations. Pharmaceutics 2019; 11(7): 316.
  20. Cui B, Li J, Lai Z, Gao F, Zeng Z, Zhao X, et al. Emamectin benzoate-loaded zein nanoparticles produced by antisolvent precipitation method. Polymer Testing 2021; 94: 107020.
  21. Taymouri S, Minaiyan M, Ebrahimi F, Tavakoli N. In-vitro and in-vivo evaluation of chitosan-based thermosensitive gel containing lorazepam NLCs for the treatment of status epilepticus. IET Nanobiotechnol 2020; 14(2): 148-54.
  22. Liang J, Yan H, Wang X, Zhou Y, Gao X, Puligundla P, et al. Encapsulation of epigallocatechin gallate in zein/chitosan nanoparticles for controlled applications in food systems. Food Chem 2017; 231: 19-24.
  23. Rodsuwan U, Pithanthanakul U, Thisayakorn K, Uttapap D, Boonpisuttinant K, Vatanyoopaisarn S, et al. Preparation and characterization of gamma oryzanol loaded zein nanoparticles and its improved stability. Food Sci Nutr 2021; 9(2): 616-24.
  24. Taymouri S, Hajhashemi V, Tabbakhian M, Torkashvand M. Preparation and evaluation of imatinib loaded transfersomal gel for the treatment of rheumatoid arthritis. Iran J Pharm Res 2021; 20(4): 33-46.
  25. Amanat S, Taymouri S, Varshosaz J, Minaiyan M, Talebi A. Carboxymethyl cellulose-based wafer enriched with resveratrol-loaded nanoparticles for enhanced wound healing. Drug Deliv Transl Res 2020; 10(5): 1241-54.
  26. Shahriyar S, Taymouri S, Saberi S, Asadi P, Tabbakhian M. Preparation and characterization of itraconazole loaded nanomicelles based on dextran-behenic acid for cutaneous leishmaniasis treatment.
    Drug Dev Ind Pharm 2021; 47(3): 416-28.
  27. Morteza-Semnani K, Saeedi M, Akbari J, Moazeni M, Seraj H, Daftarifard E, et al. Fluconazole nanosuspension enhances in vitro antifungal activity against resistant strains of candida albicans. Pharm Sci 2022; 28(1): 112-29.
  28. De Souza Tavares W, Pena GR, Martin-Pastor M, De Sousa FFO. Design and characterization of ellagic acid-loaded zein nanoparticles and their effect on the antioxidant and antibacterial activities. J Mol Liq 2021; 341: 116915.
  29. Su Z, Sun F, Shi Y, Jiang C, Meng Q, Teng L, et al. Effects of formulation parameters on encapsulation efficiency and release behavior of risperidone poly(D,L-lactide-co-glycolide) microsphere. Chem Pharm Bull (Tokyo) 2009; 57(11): 1251-6.
  30. Mei L, Zhang Y, Zheng Y, Tian G, Song C, Yang D, et al. A novel docetaxel-loaded poly (ε-Caprolactone)/pluronic F68 nanoparticle overcoming multidrug resistance for breast cancer treatment. Nanoscale Res Lett 2009; 4(12): 1530-9.
  31. Shariff SHA, Daik R, Haris MS, Ismail MW. Hydrophobic drug carrier from polycaprolactone-b-poly(Ethylene Glycol) star-shaped polymers hydrogel blend as potential for wound healing application. Polymers (Basel) 2023; 15(9): 2072.
  32. Bosquillon C, Rouxhet PG, Ahimou F, Simon D, Culot C, Préat V, et al. Aerosolization properties, surface composition and physical state of spray-dried protein powders. J Control Release 2004; 99(3): 357-67.
  33. Lechanteur A, Evrard B. Influence of composition and spray-drying process parameters on carrier-free DPI properties and behaviors in the lung: A review. Pharmaceutics 2020; 12(1): 55.
  34. Chew NYK, Shekunov BY, Tong HHY, Chow AH, Savage C, Wu J, et al. Effect of amino acids on the dispersion of disodium cromoglycate powders.
    J Pharm Sci 2005; 94(10): 2289-300.
  35. Yang XF, Xu Y, Qu DS, Li HY. The influence of amino acids on aztreonam spray-dried powders for inhalation. Asian J Pharm Sci 2015; 10(6): 541-8.
مجله دانشکده پزشکی اصفهان
دوره 41، شماره 728
هفته 4، شهریور
مرداد و شهریور 1402
صفحه 604-614

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 10 خرداد 1402
  • تاریخ بازنگری: 18 مرداد 1402
  • تاریخ پذیرش: 18 مرداد 1402

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار