Pharmacokinetics and pharmacodynamics of propranolol in hypertensive patients after sublingual administration: systemic availability

The bioavailability of propranolol depends on the degree of liver metabolism. Orally but not intravenously administered propranolol is heavily metabolized. In the present study we assessed the pharmacokinetics and pharmacodynamics of sublingual propranolol. Fourteen severely hypertensive patients (diastolic blood pressure (DBP) ³115 mmHg), aged 40 to 66 years, were randomly chosen to receive a single dose of 40 mg propranolol hydrochloride by sublingual or peroral administration. Systolic (SBP) and diastolic (DBP) blood pressures, heart rate (HR) for pharmacodynamics and blood samples for noncompartmental pharmacokinetics were obtained at baseline and at 10, 20, 30, 60 and 120 min after the single dose. Significant reductions in BP and HR were obtained, but differences in these parameters were not observed when sublingual and peroral administrations were compared as follows: SBP (17 vs 18%, P = NS), DBP (14 vs 8%, P = NS) and HR (22 vs 28%, P = NS), respectively. The pharmacokinetic parameters obtained after sublingual or peroral drug administration were: peak plasma concentration (CMAX): 147 ± 72 vs 41 ± 12 ng/ml, P<0.05; time to reach CMAX (TMAX): 34 ± 18 vs 52 ± 11 min, P<0.05; biological half-life (t1/2b): 0.91 ± 0.54 vs 2.41 ± 1.16 h, P<0.05; area under the curve (AUCT): 245 ± 134 vs 79 ± 54 ng h-1 ml-1, P<0.05; total body clearance (CLT/F): 44 ± 23 vs 26 ± 12 ml min-1 kg-1, P = NS. Systemic availability measured by the AUCT ratio indicates that extension of bioavailability was increased 3 times by the sublingual route. Mouth paresthesia was the main adverse effect observed after sublingual administration. Sublingual propranolol administration showed a better pharmacokinetic profile and this route of administration may be an alternative for intravenous or oral administration.

Partially folded intermediates during trypsinogen denaturation

The equilibrium unfolding of bovine trypsinogen was studied by circular dichroism, differential spectra and size exclusion HPLC. The change in free energy of denaturation was = 6.99 ± 1.40 kcal/mol for guanidine hydrochloride and = 6.37 ± 0.57 kcal/mol for urea. Satisfactory fits of equilibrium unfolding transitions required a three-state model involving an intermediate in addition to the native and unfolded forms. Size exclusion HPLC allowed the detection of an intermediate population of trypsinogen whose Stokes radii varied from 24.1 ± 0.4 Å to 26.0 ± 0.3 Å for 1.5 M and 2.5 M guanidine hydrochloride, respectively. During urea denaturation, the range of Stokes radii varied from 23.9 ± 0.3 Å to 25.7 ± 0.6 Å for 4.0 M and 6.0 M urea, respectively. Maximal intrinsic fluorescence was observed at about 3.8 M urea with 8-aniline-1-naphthalene sulfonate (ANS) binding. These experimental data indicate that the unfolding of bovine trypsinogen is not a simple transition and suggest that the equilibrium intermediate population comprises one intermediate that may be characterized as a molten globule. To obtain further insight by studying intermediates representing different stages of unfolding, we hope to gain a better understanding of the complex interrelations between protein conformation and energetics.

Characterization of ß-trypsin at acid pH by differential scanning calorimetry

Trypsin is a serino-protease with a polypeptide chain of 223 amino acid residues and contains six disulfide bridges. It is a globular protein with a predominance of antiparallel ß-sheet and helix in its secondary structure and has two domains with similar structures. We assessed the stability of ß-trypsin in the acid pH range using microcalorimetric (differential scanning calorimetry) techniques. Protein concentrations varied in the range of 0.05 to 2.30 mg/ml. Buffer solutions of 50.0 mM ß-alanine and 20.0 mM CaCl2 at different pH values (from 2.0 to 4.2) and concentrations of sorbitol (1.0 and 2.0 M), urea (0.5 M) or guanidinium hydrochloride (0.5 and 1.0 M) were used. The data suggest that we are studying the same conformational transition of the protein in all experimental situations using pH, sorbitol, urea and guanidinium hydrochloride as perturbing agents. The observed van't Hoff ratios (deltaHcal/deltaHvH) of 1.0 to 0.5 in the pH range of 3.2 to 4.2 suggest protein aggregation. In contrast, deltaHcal/deltaHvH ratios equal to one in the pH range of 2.0 to 3.2 suggest that the protein unfolds as a monomer. At pH 3.00, ß-trypsin unfolded with Tm = 54ºC and deltaH = 101.8 kcal/mol, and the change in heat capacity between the native and unfolded forms of the protein (deltaCp) was estimated to be 2.50 ± 0.07 kcal mol-1 K-1. The stability of ß-trypsin calculated at 298 K was deltaG D = 5.7 kcal/mol at pH 3.00 and deltaG D = 15.2 kcal/mol at pH 7.00, values in the range expected for a small globular protein.

Effects of centrally acting antihypertensive drugs on the microcirculation of spontaneously hypertensive rats

We investigated the acute effects of centrally acting antihypertensive drugs on the microcirculation of pentobarbital-anesthetized spontaneously hypertensive rats (SHR). The effects of the sympatho-inhibitory agents clonidine and rilmenidine, known to activate both alpha2-adrenoceptors and nonadrenergic I1-imidazoline binding sites (I1BS) in the central nervous system, were compared to those of dicyclopropylmethyl-(4,5-dimethyl-4,5-dihydro-3H -pyrrol-2-yl)-amine hydrochloride (LNP 509), which selectively binds to the I1BS. Terminal mesenteric arterioles were observed by intravital microscopy. Activation of the central sympathetic system with L-glutamate (125 µg, ic) induced marked vasoconstriction of the mesenteric microcirculation (27 ± 3%; N = 6, P < 0.05). In contrast, the marked hypotensive and bradycardic effects elicited by intracisternal injection of clonidine (1 µg), rilmenidine (7 µg) and LNP 509 (60 µg) were accompanied by significant increases in arteriolar diameter (12 ± 1, 25 ± 10 and 21 ± 4%, respectively; N = 6, P < 0.05). The vasodilating effects of rilmenidine and LNP 509 were two-fold higher than those of clonidine, although they induced an identical hypotensive effect. Central sympathetic inhibition elicited by baclofen (1 µg, ic), a GABA B receptor agonist, also resulted in vasodilation of the SHR microvessels. The acute administration of clonidine, rilmenidine and LNP 509 also induced a significant decrease of cardiac output, whereas a decrease in systemic vascular resistance was observed only after rilmenidine and LNP 509. We conclude that the normalization of blood pressure in SHR induced by centrally acting antihypertensive agents is paralleled by important vasodilation of the mesenteric microcirculation. This effect is more pronounced with substances acting preferentially (rilmenidine) or exclusively (LNP 509) upon I1BS than with those presenting important alpha2-adrenergic activity (clonidine).

Distribution of small proteoglycans and glycosaminoglycans in humerus-related articular cartilage of chickens

The expression of components present in the cartilaginous extracellular matrix is related to development, gender, and genotype, as well as to the biomechanical properties of each type of cartilage. In the present study, we analyzed small proteoglycans and glycosaminoglycans present in different cartilages of the chicken wing after extraction with guanidine hydrochloride or papain. Quantitative analysis of glycosaminoglycans showed a larger amount in humeral cartilage (around 200 mg/g tissue) than in articular cartilage of the radius and ulna, with 138 and 80 mg/g tissue, respectively. Non-collagenous proteins isolated were predominantly from cartilage in the proximal regions of the humerus and radius. D4 fractions obtained by ultracentrifugation were separated by DEAE-Sephacel and Octyl-Sepharose chromatography and analyzed by SDS-PAGE. Two bands of 57 and 70-90 kDa were observed for all samples treated with ß-mercaptoethanol. Immunoblotting of these proteins was positive for the small proteoglycans fibromodulin and decorin, respectively. Apparently, the 57-kDa protein is present in macromolecular complexes of 160 and 200 kDa. Chondroitin sulfate was detected in all regions. HPLC analysis of the products formed by chondroitinase AC and ABC digestion mainly revealed ß-D-glucuronic acid and N-acetyl ß-D-galactosamine residues. The 4-sulfation/6-sulfation ratio was close to 3, except for the proximal cartilage of the radius (2.5). These results suggest functional differences between the scapula-humerus, humerus-ulna, and humerus-radius joints of the chicken wing. This study contributes to the understanding of the physiology of cartilage and joints of birds under different types of mechanical stress.

Comparison of sweat rate during graded exercise and the local rate induced by pilocarpine

Centrally stimulated sweat rate produced by graded exercise until exhaustion was compared to the local sweat rate induced by pilocarpine, often used as a sweating index for healthy individuals. Nine young male volunteers (22 ± 4 years) were studied in temperate environment in two situations: at rest and during progressive exercise with 25 W increases every 2 min until exhaustion, on a cycle ergometer. In both situations, sweating was induced on the right forearm with 5 ml 0.5% pilocarpine hydrochloride applied by iontophoresis (1.5 mA, 5 min), with left forearm used as control. Local sweat rate was measured for 15 min at rest. During exercise, whole-body sweat rate was calculated from the body weight variation. Local sweat rate was measured from the time when heart rate reached 150 bpm until exhaustion and was collected using absorbent filter paper. Pharmacologically induced local sweat rate at rest (0.4 ± 0.2 mg cm-2 min-1) and mean exercise-induced whole-body sweat rate (0.4 ± 0.1 mg cm-2 min-1) were the same (P > 0.05) but were about five times smaller than local exercise-induced sweat rate (control = 2.1 ± 1.4; pilocarpine = 2.7 ± 1.2 mg cm-2 min-1), indicating different sudorific mechanisms. Both exercise-induced whole-body sweat rate (P < 0.05) and local sweat rate (P < 0.05) on control forearm correlated positively with pilocarpine-induced local sweat rate at rest. Assuming that exercise-induced sweating was a result of integrated physiological mechanisms, we suggest that local and whole-body sweat rate measured during graded exercise could be a better sweating index than pilocarpine.

Spectroscopic studies on the interaction of efonidipine with bovine serum albumin

Efonidipine hydrochloride is an antihypertensive and antianginal agent with fewer side effects and is better tolerated in the treatment of hypertension with renal impairment. Its interaction with bovine serum albumin (BSA) is of great use for the understanding of the pharmacokinetic and pharmacodynamic mechanisms of the drug. The binding of efonidipine to BSA was investigated by fluorescence spectroscopy and circular dichroism. BSA fluorescence was quenched by efonidipine, due to the fact that efonidipine quenched the fluorescence of tryptophan residues mainly by the collision mode. The thermodynamic parameters ΔH0 and ΔS0 were 68.04 kJ/mol and 319.42 J·mol-1·K-1, respectively, indicating that the hydrophobic interactions played a major role. The results of circular dichroism and synchronous fluorescence measurements showed that the binding of efonidipine to BSA led to a conformational change of BSA. The fraction of occupied sites (θ) for the 8-anilino-1-naphthalein-sulfonic acid (ANS)-BSA system is 85%, whereas for the NZ-105-BSA system, it is 53%, which suggests that the interaction of ANS with BSA is stronger than that of NZ-105 with BSA. Binding studies in the presence of ANS indicated that efonidipine competed with ANS for hydrophobic sites of BSA. The effects of metal ions on the binding constant of the efonidipine-BSA complex were also investigated. The presence of metal ions Zn2+, Mg2+, Al3+, K+, and Ca2+ increased the binding constant of efonidipine_BSA complex, which may prolong the storage period of NZ-105 in blood plasma and enhance its maximum effects.

5-HT1A autoreceptor modulation of locomotor activity induced by nitric oxide in the rat dorsal raphe nucleus

The dorsal raphe nucleus (DRN) is the origin of ascending serotonergic projections and is considered to be an important component of the brain circuit that mediates anxiety- and depression-related behaviors. A large fraction of DRN serotonin-positive neurons contain nitric oxide (NO). Disruption of NO-mediated neurotransmission in the DRN by NO synthase inhibitors produces anxiolytic- and antidepressant-like effects in rats and also induces nonspecific interference with locomotor activity. We investigated the involvement of the 5-HT1A autoreceptor in the locomotor effects induced by NO in the DRN of male Wistar rats (280-310 g, N = 9-10 per group). The NO donor 3-morpholinosylnomine hydrochloride (SIN-1, 150, and 300 nmol) and the NO scavenger S-3-carboxy-4-hydroxyphenylglycine (carboxy-PTIO, 0.1-3.0 nmol) were injected into the DRN of rats immediately before they were exposed to the open field for 10 min. To evaluate the involvement of the 5-HT1A receptor and the N-methyl-D-aspartate (NMDA) glutamate receptor in the locomotor effects of NO, animals were pretreated with the 5-HT1A receptor agonist 8-hydroxy-2-(di-n-propylamino)tetralin (8-OH-DPAT, 8 nmol), the 5-HT1A receptor antagonist N-(2-[4-(2-methoxyphenyl)-1-piperazinyl]ethyl)-N-2-pyridinyl-cyclohexanecarboxamide maleate (WAY-100635, 0.37 nmol), and the NMDA receptor antagonist DL-2-amino-7-phosphonoheptanoic acid (AP7, 1 nmol), followed by microinjection of SIN-1 into the DRN. SIN-1 increased the distance traveled (mean ± SEM) in the open-field test (4431 ± 306.1 cm; F7,63 = 2.44, P = 0.028) and this effect was blocked by previous 8-OH-DPAT (2885 ± 490.4 cm) or AP7 (3335 ± 283.5 cm) administration (P < 0.05, Duncan test). These results indicate that 5-HT1A receptor activation and/or facilitation of glutamate neurotransmission can modulate the locomotor effects induced by NO in the DRN.

Antioxidant effect of 4-nerolidylcatechol and α-tocopherol in erythrocyte ghost membranes and phospholipid bilayers

4-Nerolidylcatechol (4-NC) is found in Pothomorphe umbellataroot extracts and is reported to have a topical protective effect against UVB radiation-induced skin damage, toxicity in melanoma cell lines, and antimalarial activity. We report a comparative study of the antioxidant activity of 4-NC and α-tocopherol against lipid peroxidation initiated by two free radical-generating systems: 2,2′-azobis(2-aminopropane) hydrochloride (AAPH) and FeSO4/H2O2, in red blood cell ghost membranes and in egg phosphatidylcholine (PC) vesicles. Lipid peroxidation was monitored by membrane fluidity changes assessed by electron paramagnetic resonance spectroscopy of a spin-labeled lipid and by the formation of thiobarbituric acid-reactive substances. When lipoperoxidation was initiated by the hydroxyl radical in erythrocyte ghost membranes, both 4-NC and α-tocopherol acted in a very efficient manner. However, lower activities were observed when lipoperoxidation was initiated by the peroxyl radical; and, in this case, the protective effect of α-tocopherol was lower than that of 4-NC. In egg PC vesicles, malondialdehyde formation indicated that 4-NC was effective against lipoperoxidation initiated by both AAPH and FeSO4/H2O2, whereas α-tocopherol was less efficient in protecting against lipoperoxidation by AAPH, and behaved as a pro-oxidant for FeSO4/H2O2. The DPPH (2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl) free-radical assay indicated that two free radicals were scavenged per 4-NC molecule, and one free radical was scavenged per α-tocopherol molecule. These data provide new insights into the antioxidant capacity of 4-NC, which may have therapeutic applications for formulations designed to protect the skin from sunlight irradiation.

Polysaccharide-based Polyion Complex Micelles as New Delivery Systems for Hydrophilic Cationic Drugs

Les micelles polyioniques ont émergé comme des systèmes prometteurs de relargage de médicaments hydrophiles ioniques. Le but de cette étude était le développement des micelles polyioniques à base de dextrane pour la relargage de médicaments hydrophiles cationiques utilisant une nouvelle famille de copolymères bloc carboxymethyldextran-poly(éthylène glycol) (CMD-PEG). Quatre copolymères CMD-PEG ont été préparés dont deux copolymères identiques en termes de longueurs des blocs de CMD et de PEG mais différent en termes de densité de charges du bloc CMD; et deux autres copolymères dans lesquels les blocs chargés sont les mêmes mais dont les blocs de PEG sont différents. Les propriétés d’encapsulation des micelles CMD-PEG ont été évaluées avec différentes molécules cationiques: le diminazène (DIM), un médicament cationique modèle, le chlorhydrate de minocycline (MH), un analogue semi-synthétique de la tétracycline avec des propriétés neuro-protectives prometteuses et différents antibiotiques aminoglycosidiques. La cytotoxicité des copolymères CMD-PEG a été évaluée sur différentes lignées cellulaires en utilisant le test MTT et le test du Bleu Alamar. La formation de micelles des copolymères de CMD-PEG a été caractérisée par différentes techniques telles que la spectroscopie RMN 1H, la diffusion de la lumière dynamique (DLS) et la titration calorimétrique isotherme (ITC). Le taux de relargage des médicaments et l’activité pharmacologique des micelles contenant des médicaments ont aussi été évalués. Les copolymères CMD-PEG n'ont induit aucune cytotoxicité dans les hépatocytes humains et dans les cellules microgliales murines (N9) après 24 h incubation pour des concentrations allant jusqu’à 15 mg/mL. Les interactions électrostatiques entre les copolymères de CMD-PEG et les différentes drogues cationiques ont amorcé la formation de micelles polyioniques avec un coeur composé du complexe CMD-médicaments cationiques et une couronne composée de PEG. Les propriétés des micelles DIM/CMDPEG ont été fortement dépendantes du degré de carboxyméthylation du bloc CMD. Les micelles de CMD-PEG de degré de carboxyméthylation du bloc CMD ≥ 60 %, ont incorporé jusqu'à 64 % en poids de DIM et ont résisté à la désintégration induite par les sels et ceci jusqu'à 400 mM NaCl. Par contre, les micelles de CMD-PEG de degré de carboxyméthylation ~ 30% avaient une plus faible teneur en médicament (~ 40 % en poids de DIM) et se désagrégeaient à des concentrations en sel inférieures (∼ 100 mM NaCl). Le copolymère de CMD-PEG qui a montré les propriétés micellaires les plus satisfaisantes a été sélectionné comme système de livraison potentiel de chlorhydrate de minocycline (MH) et d’antibiotiques aminoglycosidiques. Les micelles CMD-PEG encapsulantes de MH ou d’aminoglycosides ont une petite taille (< 200 nm de diamètre), une forte capacité de chargement (≥ 50% en poids de médicaments) et une plus longue période de relargage de médicament. Ces micelles furent stables en solution aqueuse pendant un mois; après lyophilisation et en présence d'albumine sérique bovine. De plus, les micelles ont protégé MH contre sa dégradation en solutions aqueuses. Les micelles encapsulant les drogues ont maintenu les activités pharmacologiques de ces dernières. En outre, les micelles MH réduisent l’inflammation induite par les lipopolysaccharides dans les cellules microgliales murines (N9). Les micelles aminoglycosides ont été quant à elles capable de tuer une culture bactérienne test. Toutefois les micelles aminoglycosides/CMDPEG furent instables dans les conditions physiologiques. Les propriétés des micelles ont été considérablement améliorées par des modifications hydrophobiques de CMD-PEG. Ainsi, les micelles aminoglycosides/dodecyl-CMD-PEG ont montré une taille plus petite et une meilleure stabilité aux conditions physiologiques. Les résultats obtenus dans le cadre de cette étude montrent que CMD-PEG copolymères sont des systèmes prometteurs de relargage de médicaments cationiques.

N-acétyltransférase lysosomale : organisation, fonctionnement et défauts moléculaires chez les patients atteints du syndrome de Sanfilippo type C

L’acétylation des résidus de glucosamine terminaux par la N-acétyltransférase lysosomale (HGSNAT) est une étape essentielle de la dégradation catabolique de l’héparan sulfate. Des défauts dans cette réaction causent une maladie de surcharge lysosomale autosomale récessive rare : le désordre de Sanfilippo type C (SFC). À ce jour, 54 mutations ont été rapportées chez des patients SFC, incluant 13 mutations des sites d’épissage, 11 insertions et délétions, 8 mutations non-sens, 18 mutations faux-sens et 4 polymorphismes, avec différentes manifestations phénotypiques. Nous avons identifié 10 d’entre elles et effectué une étude exhaustive portant sur l’éventail des mutations SFC, leur distribution dans la population de patients, ainsi que leur impact potentiel sur la structure de la HGSNAT. Les erreurs d’épissage, les mutations non-sens, les insertions et les délétions devraient toutes entraîner un ARN non fonctionnel qui est rapidement dégradé par des mécanismes de contrôle qualité cellulaire. Les 4 polymorphismes identifiés sont des changements d'acides aminés qui ne modifient pas l'activité enzymatique, la glycosylation ou la localisation et n'ont donc pas de signification au niveau clinique. Au niveau des enzymes, les polymorphismes sont des changements d’acides aminés qui n’affectent pas la fonction, mais dans un contexte d’acides nucléiques ils peuvent être considérés comme des mutations faux-sens. Les dix-huit mutations faux-sens qui ont été exprimées ont produit des protéines inactives, en raison d'erreurs dans leur repliement. Ceci expliquerait donc la progression sévère de la maladie chez les personnes porteuses de ces mutations. Les protéines mutantes mal repliées sont anormalement glycosylées et conservées dans le réticulum endoplasmique. La thérapie par amélioration de l’activité enzymatique par des chaperonnes est une option thérapeutique potentielle, spécifiquement conçue pour exploiter l'activité enzymatique résiduelle de mutants mal repliés, afin d’éliminer les substrats stockés. Nous avons démontré que le traitement de plusieurs lignées de fibroblastes de patients SFC avec le chlorhydrate de glucosamine, un inhibiteur spécifique de la HGSNAT, a partiellement restauré l’activité de l'enzyme mutante, fournissant une preuve de l’utilité future de la thérapie par des chaperonnes dans le traitement de la maladie de SFC.

Efficacité d’un traitement intra-­mammaire prolongé à base de ceftiofur (Spectramast®) pour les mammites cliniques chez les vaches laitières

Peu d’études ont exploré l’utilisation du traitement prolongé pour les mammites cliniques et aucune ne portait sur l’utilisation du traitement prolongé à base de ceftiofur pour le traitement des mammites cliniques légères à modérées. L’objectif de cette étude était d’évaluer l’efficacité du traitement intra-mammaire prolongé à base de ceftiofur pour les mammites cliniques légères à modérées, en considérant toutes les bactéries responsables ou seulement Staphylococcus aureus (S. aureus) et les streptocoques. Des vaches laitières (n = 241) de 22 élevages du Québec et de l’Ontario ont été inclues. L’étude a été conçue comme un essai clinique à allocation aléatoire. Pour chaque cas de mammite clinique légère à modérée, 125 mg d’hydrochloride de ceftiofur (Spectramast® LC) a été administré par voie intra-mammaire une fois par jour pour 2 ou 8 jours. Le pourcentage de guérison clinique 21 jours après la fin du traitement était de 89% (n = 98/110 pour chaque groupe, p = 0,95). Les pourcentages de guérison bactériologique 21 jours après la fin du traitement pour les groupes 2 jours et 8 jours étaient 32% (n = 15/47) et 61% (n = 25/41) respectivement pour toutes les bactéries (p < 0,01); 64% (n = 9/14) et 82% (n = 9/11) respectivement pour les streptocoques (p = 0,50); et 0% (n = 0/20) et 47% (n = 9/19) pour S. aureus (p < 0,01). Il n'y avait pas de différence entre les 2 groupes pour les nouvelles infections intra-mammaires (p = 0,30). Le traitement prolongé à base de ceftiofur est un choix raisonnable pour le traitement des mammites cliniques légères à modérées, en particulier causées par S. aureus.

Optimisation de la concentration en électrolytes au sein des matrices à base de HASCA pour la libération prolongée

Le sel sodique du carboxyméthylamidon à haute teneur en amylose, HASCA (Amylose 60%-amylopectine 40%), est un polymère hydrophile ionique utilisé pour obtenir des comprimés matriciels à libération prolongée. Il est caractérisé par la formation d'un hydrogel lors de la mise en contact avec le milieu de dissolution. La libération du principe actif (PA) à travers ce polymère est principalement contrôlée par la diffusion fickienne et la relaxation du réseau polymérique. De plus, la solubilité du PA est un facteur qui permet de moduler la libération, cependant, la solubilité d’un médicament dépend de la forme utilisée et du pH. Les bases ou les acides libres présentent une solubilité moins élevée que leurs sels. Nous proposons d’étudier l’effet d’une combinaison entre le sel et la forme acide ou le sel et la forme alcaline dans le même comprimé matriciel d’HASCA. Comme objectif de ce travail, nous étudions l’influence de la nature du polymère sur le profil de libération de PA dans un milieu aqueux en gradient de pH à cause de la nature des matrices à base d’HASCA caractérisées par la présence de groupement carboxyliques, ionisés ou non selon l’acidité du milieu de dissolution. Nous étudions également l’influence de la nature du PA (base libre ou son sel vs acide libre ou son sel) sur le profil de libération, ceci en sélectionnant des PAs modèles représentatifs de chaque catégorie. L’influence de changement de proportions entre la forme libre (acide ou base) et son sel sur le profil de libération est aussi investiguée. Pour ce, des comprimés à base de HASCA avec des proportions différentes de, soit le naproxène acide et le naproxène de sodium (PA acide et son sel), soit la tétracycline et le chlorhydrate de tétracycline (PA alcalin et son sel) ont été utilisés. Ceux-ci sont évalués lors des tests de dissolution dans un milieu simulant le milieu gastro-intestinal, selon les normes de l’USP (spectrophotométrie UV). Nous avons également menés des études de vitesse de dissolution intrinsèque sur les PAs purs, afin de déterminer leur solubilité et vitesse de libération dans les même pH de dissolution étudiés. Nous avons réussit d’obtenir des comprimés matriciels à base de HASCA convenables à être administrés une fois par jour en utilisant une combinaison du naproxène acide et son sel comme PA. Tandis que les résultats ont montré qu’en utilisant la tétracycline et son sel, les temps de libération étaient trop élevés pour permettre la réalisation d’une formulation convenable pour une administration quotidienne unique

High-amylose carboxymethyl starch matrices for oral sustained drug-release : in vitro and in vivo evaluation

Les amidons non modifiées et modifiés représentent un groupe d’excipients biodégradables et abondants particulièrement intéressant. Ils ont été largement utilisés en tant qu’excipients à des fins diverses dans des formulations de comprimés, tels que liants et/ou agents de délitement. Le carboxyméthylamidon sodique à haute teneur en amylose atomisé (SD HASCA) a été récemment proposé comme un excipient hydrophile à libération prolongée innovant dans les formes posologiques orales solides. Le carboxyméthylamidon sodique à haute teneur en amylose amorphe (HASCA) a d'abord été produit par l'éthérification de l'amidon de maïs à haute teneur en amylose avec le chloroacétate. HASCA a été par la suite séché par atomisation pour obtenir le SD HASCA. Ce nouvel excipient a montré des propriétés présentant certains avantages dans la production de formes galéniques à libération prolongée. Les comprimés matriciels produits à partir de SD HASCA sont peu coûteux, simples à formuler et faciles à produire par compression directe. Le principal objectif de cette recherche était de poursuivre le développement et l'optimisation des comprimés matriciels utilisant SD HASCA comme excipient pour des formulations orales à libération prolongée. A cet effet, des tests de dissolution simulant les conditions physiologiques du tractus gastro-intestinal les plus pertinentes, en tenant compte de la nature du polymère à l’étude, ont été utilisés pour évaluer les caractéristiques à libération prolongée et démontrer la performance des formulations SD HASCA. Une étude clinique exploratoire a également été réalisée pour évaluer les propriétés de libération prolongée de cette nouvelle forme galénique dans le tractus gastro-intestinal. Le premier article présenté dans cette thèse a évalué les propriétés de libération prolongée et l'intégrité physique de formulations contenant un mélange comprimé de principe actif, de chlorure de sodium et de SD HASCA, dans des milieux de dissolution biologiquement pertinentes. L'influence de différentes valeurs de pH acide et de temps de séjour dans le milieu acide a été étudiée. Le profil de libération prolongée du principe actif à partir d'une formulation de SD HASCA optimisée n'a pas été significativement affecté ni par la valeur de pH acide ni par le temps de séjour dans le milieu acide. Ces résultats suggèrent une influence limitée de la variabilité intra et interindividuelle du pH gastrique sur la cinétique de libération à partir de matrices de SD HASCA. De plus, la formulation optimisée a gardé son intégrité pendant toute la durée des tests de dissolution. L’étude in vivo exploratoire a démontré une absorption prolongée du principe actif après administration orale des comprimés matriciels de SD HASCA et a montré que les comprimés ne se sont pas désintégrés en passant par l'estomac et qu’ils ont résisté à l’hydrolyse par les α-amylases dans l'intestin. Le deuxième article présente le développement de comprimés SD HASCA pour une administration orale une fois par jour et deux fois par jour contenant du chlorhydrate de tramadol (100 mg et 200 mg). Ces formulations à libération prolongée ont présenté des valeurs de dureté élevées sans nécessiter l'ajout de liants, ce qui facilite la production et la manipulation des comprimés au niveau industriel. La force de compression appliquée pour produire les comprimés n'a pas d'incidence significative sur les profils de libération du principe actif. Le temps de libération totale à partir de comprimés SD HASCA a augmenté de manière significative avec le poids du comprimé et peut, de ce fait, être utilisé pour moduler le temps de libération à partir de ces formulations. Lorsque les comprimés ont été exposés à un gradient de pH et à un milieu à 40% d'éthanol, un gel très rigide s’est formé progressivement sur leur surface amenant à la libération prolongée du principe actif. Ces propriétés ont indiqué que SD HASCA est un excipient robuste pour la production de formes galéniques orales à libération prolongée, pouvant réduire la probabilité d’une libération massive de principe actif et, en conséquence, des effets secondaires, même dans le cas de co-administration avec une forte dose d'alcool. Le troisième article a étudié l'effet de α-amylase sur la libération de principe actif à partir de comprimés SD HASCA contenant de l’acétaminophène et du chlorhydrate de tramadol qui ont été développés dans les premières étapes de cette recherche (Acetaminophen SR et Tramadol SR). La modélisation mathématique a montré qu'une augmentation de la concentration d’α-amylase a entraîné une augmentation de l'érosion de polymère par rapport à la diffusion de principe actif comme étant le principal mécanisme contrôlant la libération de principe actif, pour les deux formulations et les deux temps de résidence en milieu acide. Cependant, même si le mécanisme de libération peut être affecté, des concentrations d’α-amylase allant de 0 UI/L à 20000 UI/L n'ont pas eu d'incidence significative sur les profils de libération prolongée à partir de comprimés SD HASCA, indépendamment de la durée de séjour en milieu acide, le principe actif utilisé, la teneur en polymère et la différente composition de chaque formulation. Le travail présenté dans cette thèse démontre clairement l'utilité de SD HASCA en tant qu'un excipient à libération prolongée efficace.

Synthèse et étude de nouvelles molécules potentiellement polymérisables pour la fabrication de matériaux électroluminescents : analogues du 1,3,5 benzènetripyrrole, méthyle 3,5-bipyrrolebenzoate et 6,12-diméthyle-1,5-dipyrrolediazocane

Pyrroles are found in various natural products and in the chemical composition of certain drugs because of their interesting biological properties. Lipitor, Tolmetin and Amtolmetin are examples of drugs with 1,2,5-substituted pyrroles in their composition, in which biological activities have been certified. Moreover, pyrroles are used as precursors of semiconductor polymers, oligomers and dendrimers useful for the synthesis of electroluminescent materials used in devices, such as organic light-emitting diodes, field-effect transistors, solar and organic photovoltaic cells. We are interested in conjugated polymers based on pyrrole due to their optical properties, electrochemical and the conductivity produced by electron delocalization along their carbon chains. The overall objective of the work presented in this thesis is the synthesis of new molecules based on pyrrole for studying their electronic and electrochemical properties as well for the synthesis of conjugated polymers. Initially, we performed the synthesis of 1,3,5-tri-(1-alkyl-5-methylpyrrol-2-yl)benzenes, which may serve as precursors for the synthesis of conjugated dendrimers. Their synthesis was made in three steps starting from trimethyl 1,3,5-benzene-tricarboxylate which was converted to 1,3,5-tri-(pent-4-enoyl)benzene using vinylmagnesium bromide in a Grignard reaction catalyzed by copper cyanide. The olefins of 1,3,5-tri-(pent-4-enoyl)benzene were oxidized to produce 1,3,5-tri-(4-oxopentanoyl)benzene using a modified protocol of the Tsuji-Wacker reaction. Subsequent, Paal-Knorr condensation reactions on 1,3,5-tri-(4-oxopentanoyl)benzene with different amines were used to synthesize 1,3,5-tri-(1-alkyl-5-methylpyrrol-2-yl)benzenes with different N-substituents in yields between 44 and 60%. Incomplete reaction of vinylmagnesium bromide with trimethyl 1,3,5-benzenetricarboxylate gave the methyl-3,5-di(pent-4-enoyl)benzoate, which was converted to methyl-3,5-dipyrrolylbenzoate following the reaction of Tsuji- Wacker and Paal-Knorr with yields between 30 and 60%. The photochemical and electrochemical properties of the 1,3,5-tri-(1-alkyl-5-methylpyrrol-2-yl)benzenes and methyl-3,5-dipyrrolylbenzoates were studied in collaboration with the research group of professor William Skene. The results have shown that both types of pyrrole have potential for the synthesis of conjugated polymers and dendrimers used in the manufacture of electroluminescent materials. Following these encouraging results, we performed the synthesis of 6,12-dimethyl-1,5-dipyrrolediazocane. Methyl N-(Boc)-β-alaninate was converted to its corresponding homoallylic ketone, which was oxidized to N-(Boc)aminoheptan-3,6-dione. The Paal-Knorr condensation between N-(Boc)aminoheptan-3,6-dione and aminoheptan-3,6-dione hydrochloride gave 6,12-dimethyl-1,5-dipyrrolediazocane in 17% yield. In sum, we have synthesized and characterized seven new molecules, six of them having photochemical and electrochemical properties interesting for the synthesis of conjugated polymers and dendrimers. The latter offering potential as precursor for the conception of compounds of therapeutic interest.