GlcNAc as a therapeutic and cosmetic agent: topical formulation delivery design

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Rodrigues, Sofia Cristina da Silva Valente
Data de Publicação: 2017
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10451/36091
Resumo: Trabalho Final de Mestrado Integrado, Ciências Farmacêuticas, Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia, 2017
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spelling GlcNAc as a therapeutic and cosmetic agent: topical formulation delivery designGlcNAcTherapeuticCosmeticSkin permeationFormulating of efficacyMestrado Integrado - 2017Ciências da SaúdeTrabalho Final de Mestrado Integrado, Ciências Farmacêuticas, Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia, 2017Glucosamine and its derivatives are commonly used in the form of oral supplements for the treatment of osteoarthritis, often in combination with chondroitin sulphate. Recently, there have been studies with N-acetyl glucosamine (GlcNAc) which is a more stable form of glucosamine for topical formulations. Due to its anti-oxidant and anti-inflammatory properties, GlcNAc can be used in the therapy of psoriasis and degenerative joint diseases and with less side effects compared to non-steroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs). Glucosamine has also been proposed to be used in anti-cancer therapy, dementia disease control and in the antimicrobial field. Since glucosamine is the precursor of the hyaluronic acid, when applied topically it improves skin hydration and contributes to an anti-ageing effect and is also effective in the treatment of hyperpigmentation. GlcNAc, which has low price and high availability in the market, is suitable for topical formulations due to its low molecular mass, satisfactory solubility in hydrophobic solvents and high potency in low concentrations. This work incorporates the review of the therapeutic and cosmetic uses of glucosamine as well as the development of a topical formulation with GlcNAc. The aim was to optimise the amount of GlcNAc that penetrates the skin by maximising its bioavailability so as to counter the low bioavailability of the oral route and obtain therapeutic results faster. The formulations were prepared according to the Formulating for Efficacy theory and tested in vitro in vertical glass Franz diffusion cells using Tuffryn® and Strat-M® membranes. Since GlcNAc has a low permeability coefficient, chemical enhancers such as glycerol and propylene glycol were added to the formulations. The results obtained demonstrated that the permeation of GlcNAc was not linear. Therefore, the Higuchi model was applied, and it was observed that it did not fit the results of the entire experiment (4 h) because the permeation of GlcNAc decelerated at 0.5 h. A possible reason may have been a crystallisation effect of GlcNAc that started at 0.5 h of the experiment, due to the evaporation of the water and the faster permeation of the chemical enhancers. The formulation of glycerol, propylene glycol and water is the one that presented the best results in the Strat-M® membrane, which is the more restrictive membrane of the two used in the present work. However, it was not able to surpass the crystallisation effect, suggesting that chemical enhancers may not be the best option for the topical delivery of GlcNAc. A possible alternative could be nanostructuring GlcNAc, so that it would permeate through the skin by the intercellular spaces and by the transcellular pathway, and in this way avoid the crystallisation effect.A glucosamina e os seus derivados são amino açúcares que participam em várias funções bioquímicas chave. Eles são precursores de glicosaminoglicanos e têm um bom perfil de segurança. Comummente são utilizados na forma de suplemento oral, frequentemente em combinação com o sulfato de condroitina no tratamento da osteoartrite. Recentemente foram desenvolvidos vários estudos com a N-acetil glucosamina (GlcNAc) que é uma forma mais estável da glucosamina para o uso em formulações tópicas. Devido às suas propriedades antioxidantes e anti-inflamatórias o GlcNAc pode ser utilizado no tratamento da psoríase e nas doenças degenerativas das articulações e com menos efeitos adversos que os anti-inflamatórios não esteroides (AINEs). Também foi proposto o uso da glucosamina na terapêutica contra o cancro, no controlo da doença demencial e na área antimicrobiana. Outro alvo da glucosamina tópica é o seu uso na cosmética. Uma vez que a glucosamina é precursora do ácido hialurónico, quando aplicada topicamente contribui para a hidratação da pele e para o efeito antienvelhecimento. Para além disso, vários ensaios clínicos indicam que o GlcNAc é eficaz no tratamento da hiperpigmentação, constituindo uma alternativa à hidroquinona que recentemente foi provada ser cancerígena quando usada por longos períodos e em altas concentrações. O GlcNAc é apropriado para formulações tópicas devido à sua potência em baixas quantidades, baixa massa molecular e lipofilicidade. Outras características que fazem do GlcNAc um bom candidato para formulações tópicas são o seu baixo preço e a elevada disponibilidade no mercado. Esta monografia incorpora a revisão do uso terapêutico e cosmético da glucosamina, bem como o desenvolvimento de uma formulação tópica de GlcNAc. O objetivo é otimizar a quantidade de GlcNAc que penetra na pele, maximizando a sua biodisponibilidade de modo a contrariar a baixa disponibilidade da via oral e obter resultados terapêuticos mais rapidamente. As formulações foram preparadas de acordo com a teoria “Formulação para Eficácia” e foram testadas in vitro em células de difusão Franz verticais usando membranas de Tuffryn® e Strat-M®. Uma vez que o GlcNAc possui um coeficiente de permeabilidade muito reduzido, a sua velocidade de permeação é muito baixa, tornando necessária a adição de potenciadores químicos como o glicerol e o propileno glicol à formulação. Para isso foram devolvidas várias formulações com glicerol e água em diferentes proporções, uma formulação só com água e uma mistura de glicerol, propileno glicol e água. Todas as formulações têm em comum o GlcNAc a 2% e o carbómero de Carbopol a 0.5%. No geral, os resultados obtidos nas duas membranas demonstram que a libertação de GlcNAc não é linear ao longo do tempo. Deste modo, os resultados foram analisados pelo método Higuchi e verificou-se que o método de Higuchi não se adequava a todo o tempo da experiência (4 horas), mas tinha que ser segmentado nos intervalos de 0 – 0.5 h e de 0.5 – 4 h, sugerindo que há uma mudança de comportamento de libertação de GlcNAc a partir da meia hora da experiência. A explicação mais provável é a cristalização do GlcNAc dentro da membrana devido à evaporação da água e devido à permeação dos potenciadores químicos para o compartimento recetor da célula de Franz. A formulação que apresenta melhores resultados na membrana de Strat-M®, ou seja, a membrana mais restrita, é a mistura de glicerol, propileno glicol e água. No entanto, esta formulação não consegue superar o efeito de cristalização do GlcNAc sugerindo que o uso de potenciadores químicos não é a melhor opção para a libertação tópica de GlcNAc. Uma possível alternativa consiste na nanoestruração do GlcNAc de forma a que este possa permear pelos espaços intercelulares e transcelulares de modo a evitar a sua cristalização na membrana.Ribeiro, Helena Margarida M.Baltazar, DiogoStević, MilicaRepositório da Universidade de LisboaRodrigues, Sofia Cristina da Silva Valente2018-12-19T18:34:35Z2017-12-072017-12-07T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10451/36091enginfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-11-08T16:32:29Zoai:repositorio.ul.pt:10451/36091Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T21:50:25.044212Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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