Síntese, caracterização e estudos em solução de terpolímeros antififílicos termo-sensíveis ao pH: uma perspectiva para obtenção de sistemas transportadores de fármacos

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Antimicrobial photodynamic therapy against pathogenic bacterial suspensions and biofilms using chloro-aluminum phthalocyanine encapsulated in nanoemulsions

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Analyse der intrazellulären Freisetzung von Wirkstoffmodellen via konfokaler Laser-Raster-Mikroskopie

In der vorliegenden Arbeit wurde gezeigt, wie man das Potential nanopartikulärer Systeme, die vorwiegend via Miniemulsion hergestellt wurden, im Hinblick auf „Drug Delivery“ ausnutzen könnte, indem ein Wirkstoffmodell auf unterschiedliche Art und Weise intrazellulär freigesetzt wurde. Dies wurde hauptsächlich mittels konfokaler Laser-Raster-Mikrokopie (CLSM) in Kombination mit dem Bildbearbeitungsprogramm Volocity® analysiert.rnPBCA-Nanokapseln eigneten sich besonders, um hydrophile Substanzen wie etwa Oligonukleotide zu verkapseln und sie so auf ihrem Transportweg in die Zellen vor einem etwaigen Abbau zu schützen. Es konnte eine Freisetzung der Oligonukleotide in den Zellen aufgrund der elektrostatischen Anziehung des mitochondrialen Membranpotentials nachgewiesen werden. Dabei war die Kombination aus Oligonukleotid und angebundenem Cyanin-Farbstoff (Cy5) an der 5‘-Position der Oligonukleotid-Sequenz ausschlaggebend. Durch quantitative Analysen mittels Volocity® konnte die vollständige Kolokalisation der freigesetzten Oligonukleotide an Mitochondrien bewiesen werden, was anhand der Kolokalisationskoeffizienten „Manders‘ Coefficients“ M1 und M2 diskutiert wurde. Es konnte ebenfalls aufgrund von FRET-Studien doppelt markierter Oligos gezeigt werden, dass die Oligonukleotide weder beim Transport noch bei der Freisetzung abgebaut wurden. Außerdem wurde aufgeklärt, dass nur der Inhalt der Nanokapseln, d. h. die Oligonukleotide, an Mitochondrien akkumulierte, das Kapselmaterial selbst jedoch in anderen intrazellulären Bereichen aufzufinden war. Eine Kombination aus Cyanin-Farbstoffen wie Cy5 mit einer Nukleotidsequenz oder einem Wirkstoff könnte also die Basis für einen gezielten Wirkstofftransport zu Mitochondrien liefern bzw. die Grundlage schaffen, eine Freisetzung aus Kapseln ins Zytoplasma zu gewährleisten.rnDer vielseitige Einsatz der Miniemulsion gestattete es, nicht nur Kapseln sondern auch Nanopartikel herzustellen, in welchen hydrophobe Substanzen im Partikelkern eingeschlossen werden konnten. Diese auf hydrophobe Wechselwirkungen beruhende „Verkapselung“ eines Wirkstoffmodells, in diesem Fall PMI, wurde bei PDLLA- bzw. PS-Nanopartikeln ausgenutzt, welche durch ein HPMA-basiertes Block-Copolymer stabilisiert wurden. Dabei konnte gezeigt werden, dass das hydrophobe Wirkstoffmodell PMI innerhalb kürzester Zeit in die Zellen freigesetzt wurde und sich in sogenannte „Lipid Droplets“ einlagerte, ohne dass die Nanopartikel selbst aufgenommen werden mussten. Daneben war ein intrazelluläres Ablösen des stabilisierenden Block-Copolymers zu verzeichnen, welches rn8 h nach Partikelaufnahme erfolgte und ebenfalls durch Analysen mittels Volocity® untermauert wurde. Dies hatte jedoch keinen Einfluss auf die eigentliche Partikelaufnahme oder die Freisetzung des Wirkstoffmodells. Ein großer Vorteil in der Verwendung des HPMA-basierten Block-Copolymers liegt darin begründet, dass auf zeitaufwendige Waschschritte wie etwa Dialyse nach der Partikelherstellung verzichtet werden konnte, da P(HPMA) ein biokompatibles Polymer ist. Auf der anderen Seite hat man aufgrund der Syntheseroute dieses Block-Copolymers vielfältige Möglichkeiten, Funktionalitäten wie etwa Fluoreszenzmarker einzubringen. Eine kovalente Anbindung eines Wirkstoffs ist ebenfalls denkbar, welcher intrazellulär z. B. aufgrund von enzymatischen Abbauprozessen langsam freigesetzt werden könnte. Somit bietet sich die Möglichkeit mit Nanopartikeln, die durch HPMA-basierte Block-Copolymere stabilisiert wurden, gleichzeitig zwei unterschiedliche Wirkstoffe in die Zellen zu bringen, wobei der eine schnell und der zweite über einen längeren Zeitraum hinweg (kontrolliert) freigesetzt werden könnte.rnNeben Nanokapseln sowie –partikeln, die durch inverse bzw. direkte Miniemulsion dargestellt wurden, sind auch Nanohydrogelpartikel untersucht worden, die sich aufgrund von Selbstorganisation eines amphiphilen Bock-Copolymers bildeten. Diese Nanohydrogelpartikel dienten der Komplexierung von siRNA und wurden hinsichtlich ihrer Anreicherung in Lysosomen untersucht. Aufgrund der Knockdown-Studien von Lutz Nuhn konnte ein Unterschied in der Knockdown-Effizienz festgestellt werden, je nach dem, ob 100 nm oder 40 nm große Nanohydrogelpartikel verwendet wurden. Es sollte festgestellt werden, ob eine größenbedingte, unterschiedlich schnelle Anreicherung dieser beiden Partikel in Lysosomen erfolgte, was die unterschiedliche Knockdown-Effizienz erklären könnte. CLSM-Studien und quantitative Kolokalisationsstudien gaben einen ersten Hinweis auf diese Größenabhängigkeit. rnBei allen verwendeten nanopartikulären Systemen konnte eine Freisetzung ihres Inhalts gezeigt werden. Somit bieten sie ein großes Potential als Wirkstoffträger für biomedizinische Anwendungen.rn

Synthese und Charakterisierung von HPMA-stabilisierten Kolloiden sowie deren Evaluierung in vitro und in vivo

Nanodimensionale Wirkstoff-Trägersysteme sind in der Lage, sowohl die Bioverfügbarkeit als auch das pharmakokinetische Profil von Wirkstoffen drastisch zu verbessern. Hauptgründe dafür sind eine erhöhte Plasma-Halbwertszeit durch die größenbedingte verminderte renale Ausscheidung und eine gesteigerte Anreicherung im Tumorgewebe durch den EPR-Effekt. Diese Arbeit beschreibt die Synthese und Entwicklung neuer kolloidaler Wirkstoff-Trägersysteme, welche biokompatibel, teilweise bioabbaubar und funktionalisierbar sind. Ein Fluoreszenzfarbstoff wurde als hydrophobes Wirkstoffmodell eingekapselt. Wohldefinierte, eng verteilte und funktionalisierbare HPMA-basierte Block- und statistische Copolymere unterschiedlicher Molekulargewichte (10-25 kDa) und hydrophiler/hydrophober Zusammensetzung (10-50 mol%) wurden mittels RAFT- Polymerisation in Kombination mit dem Reaktivesteransatz hergestellt und in Miniemulsionsprozesse eingesetzt, um ihre Stabilisierungseffizienz zu untersuchen. Dabei zeigte sich, dass die kleineren Copolymere (10 kDa) mit einem Einbau von 10 mol% LMA, sowohl im Modellsystem Polystyrol, als auch im bioabbaubaren PDLLA-System, besonders geeignet sind und ergaben monodisperse Kolloide im Größenbereich von 100 bis 300 nm. Die kolloidalen Systeme zeigten keine Wirkung auf die Zellviabilität. In Folge dessen wurde das Aggregationsverhalten in humanem Blutserum mittels DLS untersucht, wobei keine Interaktion mit Blutbestandteilen festgestellt werden konnte. Zellaufnahmestudien wurden an HeLa-Zellen durchgeführt, um das Schicksal der Kolloide in vitro zu untersuchen. Dabei wurden Kernmaterial, Hülle und das hydrophobe Wirkstoffmodell durch unterschiedliche Fluoreszenzmarkierung getrennt betrachtet. Das hydrophobe Wirkstoffmodell wurde allein durch Interaktion der Kolloide mit den Zellen übertragen, was für eine diffusionsbedingte, initiale, aber unspezifische Freisetzung spricht. Eine solche Freisetzungskinetik kann durch Verwendung von Nitroglycerin, als vasodilatierender Wirkstoff mit geringer unspezifischer Wirkung, ausgenutzt werden, um den EPR-Effekt zu unterstützen. Die Aufnahme des Partikels hingegen geschieht zeitverzögert. Das Schicksal der Kolloide (sowohl des Kern- und desrnHüllmaterials) wurde durch doppelte Fluoreszenzmarkierung untersucht. Dabei kam es zu einer intrazellulären Ablösung der stabilisierenden Block-Copolymere zwischen 8 und 24 h. Nach Aufklärung der Aufnahme- und Freisetzungskinetiken wurde nun die Körperverteilung der PS- und PDLLA-Kolloide nach 18F-Markierung mittels PET und ex vivo-Biodistributiosstudien untersucht. Dabei hatte das Kernmaterial einen Einfluss auf die Körperverteilung. PET-Studien in Mäusen zeigten, dass die stabilisierenden Block-Copolymere beider Kolloide ein starkes Signal in der Niere geben, wobei das der PS-Kolloide weiter ausgeprägt war. Darüber hinaus war eine Anreicherung dieser in Lunge, Leber und Milz festzustellen. Die Verdrängung der stabilisierenden Polymere durch die Interaktion mit Blutbestandteilen erklärt dabei das erhöhte Nieren- und Blasensignal der PS- Kolloide. Das Anreicherungsmuster der PDLLA-Kolloide hingegen zeigte neben der Nierenakkumulation eine erhöhte Blutaktivität und somit die gewünschten langzirkulierenden Eigenschaften. Diese Ergebnisse konnten auch mittels ex vivo- Biodistributionsstudien bestätigt werden. Um die Tumoranreicherung weiter zu verbessern wurde die Verwendung von Folat als Erkennungsstruktur am einfachen HPMA-Polymer untersucht. Die Konjugate zeigten eine erhöhte Anreicherung im Vergleich zu den Polymeren ohne Erkennungsstrukturen. Blockadestudien bestätigten die Selektivität der Anreicherung. Diese Daten zeigen das Potential der Folat-Erkennungsstruktur in vivo innerhalb kurzer Zeitfenster, welche nun auf kolloidale Systeme übertragen werden kann.

Interactions of Cytochrome P450 3A4 with Phospholipid Bilayer Nanodiscs

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-08

Structure of the Plasmodium falciparum M17 aminopeptidase and significance for the design of drugs targeting the neutral exopeptidases

Current therapeutics and prophylactics for malaria are under severe challenge as a result of the rapid emergence of drug-resistant parasites. The human malaria parasite Plasmodium falciparum expresses two neutral aminopeptidases, PfA-M1 and PfA-M17, which function in regulating the intracellular pool of amino acids required for growth and development inside the red blood cell. These enzymes are essential for parasite viability and are validated therapeutic targets. We previously reported the x-ray crystal structure of the monomeric PfA-M1 and proposed a mechanism for substrate entry and free amino acid release from the active site. Here, we present the x-ray crystal structure of the hexameric leucine aminopeptidase, PfA-M17, alone and in complex with two inhibitors with antimalarial activity. The six active sites of the PfA-M17 hexamer are arranged in a disc-like fashion so that they are orientated inwards to form a central catalytic cavity; flexible loops that sit at each of the six entrances to the catalytic cavern function to regulate substrate access. In stark contrast to PfA-M1, PfA-M17 has a narrow and hydrophobic primary specificity pocket which accounts for its highly restricted substrate specificity. We also explicate the essential roles for the metal-binding centers in these enzymes (two in PfA-M17 and one in PfA-M1) in both substrate and drug binding. Our detailed understanding of the PfA-M1 and PfA- M17 active sites now permits a rational approach in the development of a unique class of two-target and/or combination antimalarial therapy.

Design of a Dissolving Microneedle Platform for Transdermal Delivery of a Fixed-Dose Combination of Cardiovascular Drugs

Microneedles (MNs) are a minimally invasive drug delivery platform, designed to enhance transdermal drug delivery by breaching the stratum corneum. For the first time, this study describes the simultaneous delivery of a combination of three drugs using a dissolving polymeric MN system. In the present study, aspirin, lisinopril dihydrate, and atorvastatin calcium trihydrate were used as exemplar cardiovascular drugs and formulated into MN arrays using two biocompatible polymers, poly(vinylpyrrollidone) and poly(methylvinylether/maleic acid). Following fabrication, dissolution, mechanical testing, and determination of drug recovery from the MN arrays, in vitro drug delivery studies were undertaken, followed by HPLC analysis. All three drugs were successfully delivered in vitro across neonatal porcine skin, with similar permeation profiles achieved from both polymer formulations. An average of 126.3 ± 18.1 μg of atorvastatin calcium trihydrate was delivered, notably lower than the 687.9 ± 101.3 μg of lisinopril and 3924 ± 1011 μg of aspirin, because of the hydrophobic nature of the atorvastatin molecule and hence poor dissolution from the array. Polymer deposition into the skin may be an issue with repeat application of such a MN array, hence future work will consider more appropriate MN systems for continuous use, alongside tailoring delivery to less hydrophilic compounds.

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.

The Role of Second Generation Antiretroviral Drugs in HIV-1 Subtype B and non-B Variants Harboring Natural Polymorphisms and Drug Resistance Mutations.

Cette thèse traite de la résistance du VIH-1 aux antirétroviraux, en particulier de l'activité antivirale de plusieurs inhibiteurs non nucléosidiques de la transcriptase inverse (INNTI) ainsi que des inhibiteurs de protéase (IP). Nous avons exploré l’émergence et la spécificité des voies de mutations qui confèrent la résistance contre plusieurs nouveaux INNTI (étravirine (ETR) et rilpivirine (RPV)) (chapitres 2 et 3). En outre, le profil de résistance et le potentiel antirétroviral d'un nouvel IP, PL-100, est présenté dans les chapitres 4 et 5. Pour le premier projet, nous avons utilisé des sous-types B et non-B du VIH-1 pour sélectionner des virus résistants à ETR, et ainsi montré que ETR favorise l’émergence des mutations V90I, K101Q, E138K, V179D/E/F, Y181C, V189I, G190E, H221H/Y et M230L, et ce, en 18 semaines. Fait intéressant, E138K a été la première mutation à émerger dans la plupart des cas. Les clones viraux contenant E138K ont montré un faible niveau de résistance phénotypique à ETR (3,8 fois) et une diminution modeste de la capacité de réplication (2 fois) par rapport au virus de type sauvage. Nous avons également examiné les profils de résistance à ETR et RPV dans les virus contenant des mutations de résistance aux INNTI au début de la sélection. Dans le cas du virus de type sauvage et du virus contenant la mutation unique K103N, les premières mutations à apparaître en présence d’ETR ou de RPV ont été E138K ou E138G suivies d’autres mutations de résistance aux INNTI. À l’inverse, dans les mêmes conditions, le virus avec la mutation Y181C a évolué pour produire les mutations V179I/F ou A62V/A, mais pas E138K/G. L'ajout de mutations à la position 138 en présence de Y181C n'augmente pas les niveaux de résistance à ETR ou RPV. Nous avons également observé que la combinaison de Y181C et E138K peut conduire à un virus moins adapté par rapport au virus contenant uniquement Y181C. Sur la base de ces résultats, nous suggérons que les mutations Y181C et E138K peuvent être antagonistes. L’analyse de la résistance au PL-100 des virus de sous-type C et CRF01_AE dans les cellules en culture est décrite dans le chapitre 4. Le PL-100 sélectionne pour des mutations de résistance utilisant deux voies distinctes, l'une avec les mutations V82A et L90M et l'autre avec T80I, suivi de l’addition des mutations M46I/L, I54M, K55R, L76F, P81S et I85V. Une accumulation d'au moins trois mutations dans le rabat protéique et dans le site actif est requise dans chaque cas pour qu’un haut niveau de résistance soit atteint, ce qui démontre que le PL-100 dispose d'une barrière génétique élevée contre le développement de la résistance. Dans le chapitre 5, nous avons évalué le potentiel du PL-100 en tant qu’inhibiteur de protéase de deuxième génération. Les virus résistants au PL-100 émergent en 8-48 semaines alors qu’aucune mutation n’apparaît avec le darunavir (DRV) sur une période de 40 semaines. La modélisation moléculaire montre que la haute barrière génétique du DRV est due à de multiples interactions avec la protéase dont des liaison hydrogènes entre les groupes di-tétrahydrofuranne (THF) et les atomes d'oxygène des acides aminés A28, D29 et D30, tandis que la liaison de PL-100 est principalement basée sur des interactions polaires et hydrophobes délocalisées à travers ses groupes diphényle. Nos données suggèrent que les contacts de liaison hydrogène et le groupe di-THF dans le DRV, ainsi que le caractère hydrophobe du PL-100, contribuent à la liaison à la protéase ainsi qu’à la haute barrière génétique contre la résistance et que la refonte de la structure de PL-100 pour inclure un groupe di-THF pourrait améliorer l’activité antivirale et le profil de résistance.

NMR structural analysis of cardiac troponin C: Monitoring conformational changes induced by binding calcium, troponin I, and calcium -sensitizing drugs

Contraction of cardiac muscle is regulated through the Ca2+ dependent protein-protein interactions of the troponin complex (Tn). The critical role cardiac troponin C (cTnC) plays as the Ca2+ receptor in this complex makes it an attractive target for positive inotropic compounds. In this study, the ten Met methyl groups in cTnC, [98% 13C ϵ]-Met cTnC, are used as structural markers to monitor conformational changes in cTnC and identify sites of interaction between cTnC and cardiac troponin I (cTnI) responsible for the Ca2+ dependent interactions. In addition the structural consequences that a number of Ca2+-sensitizing compounds have on free cTnC and the cTnC·cTnI complex were characterized. Using heteronuclear NMR experiments and monitoring chemical shift changes in the ten Met methyl 1H-13C correlations in 3Ca2+ cTnC when bound to cTnI revealed an anti-parallel arrangement for the two proteins such that the N-domain of cTnI interacts with the C-domain of cTnC. The large chemical shifts in Mets-81, -120, and -157 identified points of contact between the proteins that include the C-domain hydrophobic surface in cTnC and the A, B, and D helical interface located in the regulatory N-domain of cTnC. TnI association [cTnI(33–80), cTnI(86–211), or cTnI(33–211)] was found also to dramatically reduce flexibility in the D/E central linker of cTnC as monitored by line broadening in the Met 1H- 13C correlations of cTnC induced by a nitroxide spin label, MTSSL, covalently attached to cTnC at Cys 84. TnI association resulted in an extended cTnC that is unlike the compact structure observed for free cTnC. The Met 1H-13C correlations also allowed the binding characteristics of bepridil, TFP, levosimendan, and EMD 57033 to the apo, 2Ca2+, and Ca2+ saturated forms of cTnC to be determined. In addition, the location of drug binding on the 3Ca2+cTnC·cTnI complex was identified for bepridil and TFP. Use of a novel spin-labeled phenothiazine, and detection of isotope filtered NOEs, allowed identification of drug binding sites in the shallow hydrophobic cup in the C-terminal domain, and on two hydrophobic surfaces on N-regulatory domain in free 3Ca2+ cTnC. In contrast, only one N-domain drug binding site exists in 3Ca2+ cTnC·cTnI complex. The methyl groups of Met 45, 60 and 80, which are grouped in a hydrophobic patch near site II in cTnC, showed the greatest change upon titration with bepridil or TFP, suggesting that this is a critical site of drug binding in both free cTnC and when associated with cTnI. The strongest NOEs were seen for Met-60 and -80, which are located on helices C and D, respectively, of Ca2+ binding site II. These results support the conclusion that the small hydrophobic patch which includes Met-45, -60, and -80 constitutes a drug binding site, and that binding drugs to this site will lead to an increase in Ca2+ binding affinity of site II while preserving maximal cTnC activity. Thus, the subregion in cTnC makes a likely target against which to design new and selective Ca2+-sensitizing compounds. ^

Strategic development and physicochemical analysis of oral preparations for unstable drugs

Oral liquid formulations are ideal dosage forms for paediatric, geriatric and patient with dysphagia. Dysphagia is prominent among patients suffering from stroke, motor neurone disease, advanced Alzheimer’s and Parkinson’s disease. However oral liquid preparations are particularly difficult to formulate for hydrophobic and unstable drugs. Therefore current methods employed in solving this issue include the use of ‘specials’ or extemporaneous preparations. In order to challenge this, the government has encouraged research into the field of oral liquid formulations, with the EMEA and MHRA publishing list of drugs of interest. The current work investigates strategic formulation development and characterisation of select API’s (captopril, gliclazide, melatonin, L-arginine and lansoprazole), each with unique obstacles to overcome during solubilisation, stabilisation and when developing a palatable dosage from. By preparing a validated calibration protocol for each of the drug candidates, the oral liquid formulations were assessed for stability, according to the ICH guidelines along with thorough physiochemical characterisation. The results showed that pH and polarity of the solvent had the greatest influence on the extent of drug solubilisation, with inclusion of antioxidants and molecular steric hindrance influencing the extent of drug stability. Captopril, a hydrophilic ACE inhibitor (160 mg.mL-1), undergoes dimerisation with another captopril molecule. It was found that with the addition of EDTA and HP-β-CD, the drug molecule was stabilised and prevented from initiating a thiol induced first order free radical oxidation. The cyclodextrin provided further steric hindrance (1:1 molar ratio) resulting in complete reduction of the intensity of sulphur like smell associated with captopril. Palatability is a crucial factor in patient compliance, particularly when developing a dosage form targeted towards paediatrics. L-arginine is extremely bitter in solution (148.7 g.L-1). The addition of tartaric acid into the 100 mg.mL-1 formulation was sufficient to mask the bitterness associated with its guanidium ions. The hydrophobicity of gliclazide (55 mg.L-1) was strategically challenged using a binary system of a co-solvent and surfactant to reduce the polarity of the medium and ultimately increase the solubility of the drug. A second simpler method was developed using pH modification with L-arginine. Melatonin has two major obstacles in formulation: solubility (100 μg.mL-1) and photosensitivity, which were both overcome by lowering the dielectric constant of the medium and by reversibly binding the drug within the cyclodextrin cup (1:1 ratio). The cyclodextrin acts by preventing UV rays from reaching the drug molecule and initiated the degradation pathway. Lansoprazole is an acid labile drug that could only be delivered orally via a delivery vehicle. In oral liquid preparations this involved nanoparticulate vesicles. The extent of drug loading was found to be influenced by the type of polymer, concentration of polymer, and the molecular weight. All of the formulations achieved relatively long shelf-lives with good preservative efficacy.

Screening for drugs in oral fluid : illicit drug use and drug driving in a sample of urban and regional Queensland motorists

Police services in a number of Australian states and overseas jurisdictions have begun to implement or consider random road-side drug testing of drivers. This paper outlines research conducted to provide an estimate of the extent of drug driving in a sample of Queensland drivers in regional, rural and metropolitan areas. Oral fluid samples were collected from 2657 Queensland motorists and screened for illicit substances including cannabis (delta 9 tetrahydrocannibinol [THC]), amphetamines, ecstasy, and cocaine. Overall, 3.8% of the sample (n = 101) screened positive for at least one illicit substance, although multiple drugs were identified in a sample of 23 respondents. The most common drugs detected in oral fluid were ecstasy (n = 53), and cannabis (n = 46) followed by amphetamines (n = 23). A key finding was that cannabis was confirmed as the most common self-reported drug combined with driving and that individuals who tested positive to any drug through oral fluid analysis were also more likely to report the highest frequency of drug driving. Furthermore, a comparison between drug vs. drink driving detection rates for one region of the study, revealed a higher detection rate for drug driving (3.8%) vs. drink driving (0.8%). This research provides evidence that drug driving is relatively prevalent on Queensland roads, and may in fact be more common than drink driving. This paper will further outline the study findings’ and present possible directions for future drug driving research.

Alcohol and other drugs in the Australian construction industry : A national evaluation and the best way forward

Anecdotal evidence highlights issues of alcohol and other drugs (AODs) and its association with safety risk on construction sites. Information is limited however regarding the prevalence of AODs in the workplace and there is limited evidential guidance regarding how to effectively address it. This research aimed to scientifically evaluate the use of AODs within the Australian construction industry in order to reduce the potential resulting safety and performance impacts and engender a cultural change in the workforce. A national qualitative and quantitative evaluation of the use of AODs was conducted with approximately 500 employees. Results indicate that as in the general population, a proportion of those sampled in the construction sector may be at risk of hazardous alcohol consumption and support the need for evidence-based, tailored responses. This is the first known study to scientifically evaluate the use of AODs and potential workplace safety impacts in the construction sector.

New findings with old drugs for osteoporosis

Background : Postmenopausal osteoporosis is common and is associated with stooped posture, loss of height, back pain and fractures. Objectives/methods : This evaluation is of clinical outcome trials with tibolone (Long-Term Intervention of Fractures with Tibolone) and strontium ranelate (Spinal Osteoporosis Therapeutic Intervention) in postmenopausal osteoporosis. Results : Although the Long-Term Intervention of Fractures with Tibolone trial established that tibolone decreased the incidence of vertebral and non-vertebral fractures in postmenopausal osteoporosis, it also showed that tibolone caused a small increase in the incidence of stoke. The Spinal Osteoporosis Therapeutic Intervention trial established that strontium ranelate decreased the incidence of vertebral fractures, but had little effect on the incidence of non-vertebral fractures. Conclusions : As some of the bisphosphonates (alendronate, risedronate, zoledronic acid) have been shown to prevent hip fractures without increasing the incidence of stroke, they should be preferred to tibolone and strontium in the treatment of postmenopausal osteoporosis.