Caracterización y evaluación de la actividad antimicrobiana de microemulsiones que contienen amoxicilina y ampicilina, para el tratamiento de infecciones respiratorias.

Simposio; SIMPOSIO IBEROAMERICANO EN LÍNEA COIFFA 2022 SALUD GLOBAL Y SOSTENIBILIDAD; 2022

INTRODUCCIÓN: En Argentina, según estudios epidemiológicos realizados por el Ministerio de Salud, las enfermedades respiratorias constituyen la tercera causa de mortalidad y la principal causa de consultas y de hospitalizaciones en pacientes. Motivo por el cual, el interés por el tratamiento farmacológico de estas infecciones del tracto respiratorio ha crecido frente a numerosas demandas en el sistema de salud, sumando a que gran número de medicamentos utilizados en su terapia, exhibe pérdida de eficacia. Entre los antibióticos betalactámicos más utilizados para el tratamiento de infecciones respiratorias bacterianas, se encuentran amoxicilina (AMX)(Slay et al., 2022) y ampicilina (AMP)(Felix et al., 2015). Sin embargo, presentan propiedades físico-químicas desfavorables como una baja permeabilidad(Boczar & Michalska, 2022; Tsume & Amidon, 2010) y estabilidad (Cerqueira Pereira et al., 2012), las cuales comprometen su eficacia o seguridad y, en consecuencia, requieren nuevas estrategias de formulación para superar tales deficiencias y mejorar la terapia por vía oral. El empleo de nanosistemas, como las microemulsiones, representan un enfoque prometedor. Las microemulsiones (ME), son sistemas monofásicos, ópticamente isotrópicos y transparentes, y termodinámicamente estables que se proponen por su capacidad para mejorar propiedades físico-químicas desfavorables de numerosos fármacos. (Gander et al., 2022; Ponce Ponte et al., 2022)En este contexto, el objetivo de este trabajo fue caracterizar los sistemas obtenidos y evaluar la influencia de los mismos sobre la actividad antimicrobiana de AMX y AMP.METODOLOGÍA: Se construyeron tres diagramas pseudoternarios de fase con el fin de identificar las regiones para la obtención de ME. De la región de sistemas transparente, se eligieron cinco ME, compuestas por una fase acuosa de agua, una fase oleosa de aceite de jengibre y eucaliptus, y como tensoactivos se utilizaron Tween 80, Polietilenglicol 400 y Triton X-100. Luego de evaluar la capacidad de incorporación de AMX y AMP en los sistemas, se llevaron a cabo estudios de caracterización. Determinación de la conductividad eléctrica: el principio para el estudio del comportamiento de fase de una ME, mediante la conductividad, recae en la propiedad conductora de la corriente eléctrica del agua. Numerosos estudios realizados demuestran la correlación existente entre la estructura de las ME con su comportamiento electro-conductor permitiendo la determinación del fenómeno de percolación, en el cual la conductividad permanece alta hasta cierta fracción de volumen crítico de agua (Φc), donde ocurre un cambio dramático en la conductividad debido a una inversión de fase. Con el fin de evaluar la validez de la teoría de percolación, en los sistemas estudiados, se realizó un seguimiento de la conductividad de las ME variando la cantidad de agua.Determinación del coeficiente de partición (P): con el objetivo de simular la partición de los fármacos en las ME, se llevaron a cabo estudios de partición entre las fases oleosas utilizadas y agua. Los coeficientes de partición fueron calculados de acuerdo a la concentración remanente de AMX o AMP en la fases luego de la separación de sistemas fase acuosa/fase oleosa 1:1. Los coeficientes de partición (P) fueron calculados utilizando la siguiente ecuación: P = Cfase oleosa/Cfase acuosa.Por último, para evaluar la influencia de los sistemas sobre la actividad antimicrobiana de AMX y AMP, se llevaron a cabo estudios de susceptibilidad antimicrobiana realizados por el método de difusión en agar, frente a cepas Staphylococcus aureus ATCC 25923 y Escherichia coli ATCC 25922 de un cultivo en fase exponencial obtenido de una sola colonia se esparcieron sobre la superficie de placas de agar utilizando un hisopo estéril empapado en el inóculo diluido a ~107 unidades formadoras de colonias por mililitro ( UFC/ml−1). Un disco de 6 mm de filtros estériles de membrana Whatman N° 1 apoyados sobre un medio de cultivo agar se inoculó con las ME en ausencia y presencia de 2 µg/µl de AMX y 1 µg/µl de AMP. Después de una incubación durante 24 h a 37 °C, se examinaron las placas y se midieron los diámetros de las zonas de inhibición. RESULTADOS: Previamente se demostró que existe una fuerte correlación entre la estructura de ME y su comportamiento electroconductor. La conductividad de los diferentes sistemas se determinó en función de porcentajes de agua. Puede observarse que las curvas de conductividad de las ME, en función del contenido de agua, exhiben un perfil característico de conductividad percolativa donde la conductividad aumenta con el aumento del porcentaje de agua, hasta cierto volumen crítico, en este caso del 75% de agua debido a la formación de microdominios acuosos, con existencia de goticulas (w/o), inmersas en la fase oleosa no conductora. Después de estos valores, la conductividad disminuye drásticamente con el aumento del contenido de agua sugiriendo la formación de un sistema de tipo ME de agua continua, lo que indica la presencia de una ME con gotículas (o/w). Este comportamiento sugiere que el contenido de agua utilizado en las cinco formulaciones seleccionadas (80%) estuvo por arriba de los valores de volumen crítico (75%), es decir, es adecuado para obtener ME con gotas de aceite inmersas en una fase acuosa continua (o/w).La partición (P) de los fármacos entre las fases oleosa (aceite de eucaliptus (AE) y aceite de jengibre (AJ)) y la fase acuosa utilizada (agua) fueron estimadas a 25°C. Ambos fármacos presentaron valores de P superiores a 1 indicando una mayor afinidad por la fase oleosa lipofílica, lo que se relaciona luego con los valores calculados utilizando la ecuación de Henderson-Hasselbalch con predominio en el porcentaje de las especies no ionizadas de AMX y AMP a pH 5,2 sugiriendo la incorporación de estos fármacos con mayor tendencia en la fase oleosa. Para evaluar la influencia de los componentes de las ME en la actividad antimicrobiana de AMX y AMP se evaluaron las mismas frente a E. coli ATCC 25922 y S. aureus ATCC 25923. Para este estudio se utilizó el método de difusión en agar. Los experimentos se realizaron por triplicado y los datos obtenidos, representados por los diámetros de las zonas de inhibición en mm, se presentan como medias ± desviaciones estándar (DE). Las diferencias entre medias se evaluaron con un valor de p > 0,05 en todos los casos. Todos estos resultados indican que la actividad antimicrobiana de AMX y AMP permanece inalterada cuando ambos fármacos son vehiculizados en las ME.CONCLUSIONES. Las determinaciones de conductividad indicaron que es posible obtener ME O/W estables en un amplio rango de proporciones de los componentes, sugiriendo que la microestructura interna se encuentra representada por gotículas de fase oleosa dispersas. A su vez, los estudios de partición sugieren una mayor afinidad de AMX y AMP por la fase oleosa lipofílica, es decir que los mismos fueron incorporados dentro de los dominios internos de las ME. La vehiculización de AMX y AMP en los sistemas obtenidos no altera la actividad antimicrobiana, lo cual representa sistemas prometedores e innovadores para mejorar el tratamiento de infecciones respiratorias. REFERENCIAS. Boczar, D., & Michalska, K. (2022). Cyclodextrin Inclusion Complexes with Antibiotics and Antibacterial Agents as Drug-Delivery Systems?A Pharmaceutical Perspective. Pharmaceutics, 14(7). https://doi.org/10.3390/pharmaceutics14071389Cerqueira Pereira, S., Bussamara, R., Marin, G., Lima Camargo Giordano, R., Dupont, J., & De Campos Giordano, R. (2012). Enzymatic synthesis of amoxicillin by penicillin G acylase in the presence of ionic liquids. Green Chemistry, 14(11), 3146?3156. https://doi.org/10.1039/c2gc36158bFelix, I. M. B., Chiavone-Filho, O., & Mattedi, S. (2015). Effect of ethanol on the solubility of ampicillin and phenylglycine in aqueous media. Fluid Phase Equilibria, 424, 105?113. https://doi.org/10.1016/j.fluid.2015.11.008Gander, T. H., Andrei, V., Iosif Fit, N., Matei, I., Barabás, R., Antonela Bizo, L., Cadar, O., Adina Bos, B., Farkas, N.-I., Marincas, L., Muntean, D.-M., Dinte, E., & Ilea, A. (2022). In Vitro Antimicrobial Effect of Novel Electrospun Polylactic Acid/Hydroxyapatite Nanofibres Loaded with Doxycycline. https://doi.org/10.3390/ma15186225Ponce Ponte, M., Bianco, M., Longhi, M., & Aloisio, C. (2022). Study and development of microemulsion formulations to increase the permeability of acyclovir. Journal of Molecular Liquids, 348, 118408. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2021.118408Slay, R. M., Hatch, G. J., & Hewitt, J. A. (2022). Evaluation of Amoxicillin and Amoxicillin-Clavulanate (Augmentin) for Antimicrobial Postexposure Prophylaxis Following Bacillus anthracis Inhalational Exposure in Cynomolgus Macaques. Clinical Infectious Diseases : An Official Publication of the Infectious Diseases Society of America, 75(3), S402?S410. https://doi.org/10.1093/cid/ciac572Tsume, Y., & Amidon, G. L. (2010). The biowaiver extension for BCS class III drugs: The effect of dissolution rate on the bioequivalence of BCS class III immediate-release drugs predicted by computer simulation. Molecular Pharmaceutics, 7(4), 1235?1243. https://doi.org/10.1021/mp100053q