Riassunto esame Tecnologia e legislazione dei medicinali biotecnologici, prof. Selmin, libro consigliato Tecnologie Farmaceutiche, Aulton

ASSORBIMENTO TRANSDERMICO

La pelle serve per isolare il nostro organismo

dall’ambiente esterno e per regolare la temperatura del

nostro corpo, tramite le nostre ghiandole sudoripare ad

esempio; è organizzato in tre strati che sono l’ipoderma,

il derma e l’epidermide. L’epidermide è costituite

prevalentemente da cheratinociti che nascono da uno

strato basale a contatto con il derma poi man mano

maturano sintetizzando lipidi e cheratina; al termine della

maturazione diventano molto ricche di questi materiali,

quindi allo stato granuloso, rilasciano cheratina e acidi

grassi liberi e muoiono andando incontro a lidi, portando

in questo modo alla formazione dello strato corneo.

Questo processo va incontro a un’evoluzione continua,

infatti nel corso del tempo si verifica l’esfoliazione dello

strato più esterno.

Lo strato corneo ha uno spessore variabile da 10 a 100 micron, dove lo strato più sottile è

quello dietro l’orecchio, mentre quello più spesso e sotto la mano e il piede. Quando i

cheratinociti vanno incontro a lisi, rilasciano i loro contenuti verso l’esterno tra cui

soprattutto lipidi; questi lipidi vanno a costituire una barriera che evita l’ingresso di acqua e

di altri componenti, in collaborazione con proteine come le cheratine. Gli acidi grassi hanno

un’organizzazione lamellare e ordinata, quindi i lipidi che costituiscono la “malta” dello

strato corneo sono sostanzialmente organizzati, cristallini.

I corneociti hanno una struttura pentagonale / esagonale e sono

rivestiti da lipidi, portando in questo modo alla formazione di una

struttura compatta; quando avviene la lisi si formano dei difetti,

cioè dei pori tramite cui possono passare molecole idrofile ad alto

pm e nano-vettori che veicolano determinati principi attivi. Quindi

la struttura è ben organizzata ma presentano questi difetti che

hanno una doppia faccia: da una parte possono servire per la

somministrazione di farmaci, dall’altra possono essere sede di

infezioni.

Nella pelle si trovano anche cellule di langerhans del sistema immunitario, che in presenza

di un insulto esterno migrano e raggiungono la zona sottoposta all’insulto stesso.

Quindi in generale abbiamo una struttura ordinata che è pensata per impedire la

penetrazione di sostanze verso l’interno e per regolare la temperatura corporea; l’acqua

ff

corporea può di ondere attraverso questo strato o attraversando tutti gli strati oppure

ripartendosi verso le teste polari dei lipidi. Anche piccole molecole quindi dall’esterno

potrebbero penetrare verso l’interno. Per questo la via cutanea viene utilizzata per curare

patologie cutanee (loco regionali) o sistemiche. In condizioni fisiologiche l’acqua nello strato

corneo è pari circa al 10%.

L’assorbimento di un principio attivo attraverso la pelle

avviene in due fasi successive:

- ripartizione del principio dalla formulazione

farmaceutica allo strato corneo;

- ff

Di usione del principio fino all’epidermide vitale e da

qui ai capillari.

La legge di fick non è in grado di spiegare bene come

avviene l’assorbimento attraverso la pelle, perché il

1

meccanismo di assorbimento è in questo caso legato molto anche alla ripartizione. È

importante quindi la capacità del principio attivo sia di ripartirsi dalla forma farmaceutica

alla pelle, sia di essere assorbito. Quindi è importante considerare il COEFFICIENTE DI

RIPARTIZIONE o l’ATTIVITÀ’ TERMODINAMICA del principio attivo.

Abbiamo un compartimento donatore, un compartimento ricevente e una membrana che è

l’epidermide umana; il compartimento ricevente mima le condizioni fisiologiche, il

compartimento donatore contiene il principio attivo con colorazione, tra i due

compartimenti invece si mette la pelle (morta, colorata con colorante rosso). Dopo un

tempo x la pelle inizia a colorarsi, ciò significa che il principio attivo si sta ripartendo dal

compartimento donatore verso la pelle; dopo un tempo x2 la pelle è saturata, quindi il

principio attivo passa al compartimento ricevente lasciando posto a nuovo principio attivo

per passare nello strato corneo dal compartimento donatore.

La velocità con cui il principio si ripartisce dal compartimento

donatore allo strato corneo dipende sicuramente dal gradiente

ffi

di concentrazione, ma questo non è su ciente. Se metto una

formulazione satura sulla pelle, essa tenderà a ripartirsi sullo

strato corneo con velocità maggiore; è importante quindi

quanto il principio attivo si avvicina alla saturazione, perché

maggiore è la saturazione maggiore è la velocità di

ripartizione.

Quindi si ha una fase di latenza, seguita da un flusso, cioè

ff

dalla di usione del principio attivo. La fase di latenza è il

tempo necessario per saturare lo strato corneo, mentre il

ff

flusso dipende dalla capacità della molecola di di ondere

attraverso gli strati sottostanti.

Guardando la legge di fick, come si può

giocare sulla velocità di assorbimento?

Posso aumentare A, cioè la superficie di

a s s o r bi m e n to , po s s o a g i re s u h

, scegliendo il punto del corpo più adatto, a

patto che si debba trattare una patologia

sistemica (se tratto una patologia locale,

devo applicarla in un preciso punto del

corpo); prima di trovare la giusta

concentrazione di principio attivo, bisogna

trovare anche la giusta formulazione: la

formulazione viene scelta in funzione della

patologia da trattare e in funzione della attività termodinamica.

Fattori che influenzano la perfezione cutanea di un principio attivo:

• STATO PATOLOGICO Se lo strato corneo è abraso, allora l’assorbimento del principio

attivo è più rapido; ma in presenza di una patologia cutanea, si hanno cellule alterate e

quindi anche un’alterazione dell’organizzazione dello strato corneo, che ad esempio può

aumentare il proprio spessore in caso di psoriasi.

• ff

GENERE Ci sono anche delle di erenze di genere poco rilevanti però sull’assorbimento

del principio attivo, dipendenti principalmente dalla produzione di sebo.

• ETA’ Un’altro fattore che influenza l’assorbimento cutaneo è l’età, nel senso che la pelle di

un adulto e quella di un anziano è diversa, quindi questo implica anche un diverso

ff

assorbimento del principio attivo. La principale di erenza risiede nel diverso stato di

idratazione della pelle.

Nello strato corneo ci sono diverse proteine che fanno da ponte, tra cui la filaggrina, che

man mano che lo strato corneo avanza ed evolve, si decompone e dà luogo a fattori

umettanti naturali, cioè amminoacidi che trattengono umidità all’interno dello strato

corneo. Col passare del tempo, l’acqua legata alla testa dei fosfolipidi e a questi fattori

umettanti tende a diminuire, quindi la struttura dello strato corneo lipidico tende a

ff

collassare su sé stesso, diventando più denso e impedendo maggiormente la di usione

delle sostanze verso l’interno, quindi riducendo l’assorbimento del principio attivo in una

persona anziana. Quindi per permettere che la formulazione possa essere usata sia da

una persona adulta che una anziana, bisogna pensare di aggiungere degli umettanti.

• METABOLISMO CUTANEO Ci sono reazioni che avvengono nei citocromi della pelle, che

non sono abbondanti come quelli del fegato, ma sono sicuramente importanti; ad

esempio l’attivazione della vitamina D avviene nella pelle. Questo può essere un problema

o un vantaggio: problema perchè se la sostanza viene metabolizzata a livello cutaneo,

non si può pensare di somministrarla per via cutanea, un vantaggio perchè si potrebbe

pensare di fare dei pro-farmaci.

• SENSIBILIZZAZIONE ED ALLERGIE Ci possono essere risposte immunitarie indesiderate,

cioè alcuni principi attivi possono dare reazioni di sensibilizzazione o di allergia.

Caratteristiche chimico fisiche del principio attivo che influenzano il processo di perfezione

• VOLUME MOLECOLARE deve essere piccolo e il peso molecolare inferiore a 1000 da.

• COEFFICIENTE DI RIPARTIZIONE ottimale (logP 2-3).

• STATO DI IONIZZAZIONE delle molecola; è meglio avere una molecola non ionizzata

perchè questa passa meglio la pelle, se ciò non è possibile, bisogna in qualche modo

mascherare la carica, ad esempio mediante la formazione di sali. Molecole idrofile più

grandi potrebbero passare attraverso i difetti porosi dello strato corneo più umidi: questo

ad esempio può essere utile per la somministrazione di glicosamminoglicani necessari per

la risoluzione di edemi.

Esistono dei sistemi che possono permettere di alterare la struttura dello strato corneo in

modo reversibile; gli approcci più rilevanti sono i seguenti:

- PROMOTORI CHIMICI DELL’ASSORBIMENTO, cioè piccole molecole che alterano la

funzionalità dello strato corneo; lo strato corneo è costituito da cheratine e lipidi con

organizzazione precisa: se si riesce ad alterare l’organizzazione dei lipidi, in modo tale da

creare dei difetti e rompere i cristalli, allora l’assorbimento del principio attivo aumento,

altrimenti si potrebbe alterare la interazione lipidi-proteine, oppure si potrebbero inserire

delle sostanze in grado di solubilizzare il principio attivo nella pelle.

Per le grandi e piccole molecole si utilizzano dei piccoli peptidi in grado di interagire sia

con i fosfolipidi sia con le cheratine dei corneociti; i peptidi sono circa 12 e sono stati

individuati tramite la PHAGE DISPLAY (si possono creare librerie alterando il genoma di

fagi e fargli esporre sulla superficie dei peptidi estrenei, poi queste librerie possono

essere esposte sulla pelle per vederne l’assorbimento; sequenziando il dna si è quindi

poi in grado di comprendere qual è il peptide che ha favorito la penetrazione). Sono stati

individuati quindi una dozzina di peptidi che sono in grado di alterare in modo reversibile

il network lipidico dello strato corneo e di interagire con le cheratine. Queste sostanze

sono in grado di interagire con le ceramici disorganizzandole e rendendole più fluide e

con le cheratine, favorendo il passaggio delle molecole attraverso i corneociti o

migliorando l’apertura dei difetti costituiti dei pori.

- METODI FISICI come la IONOFORESI, l’ELETTROPORAZIONE, la SONOFORESI e

ALTRI DISPOSITIVI. Per promuovere l’assorbimento di un principio attivo si deve

distruggere la barriera dello strato corneo in modo reversibile.

Nella pelle si trovano lipidi e umidità nello strato corneo, acqua e sali negli strati vitali; se

si app