González Rodríguez, María LuisaRabasco Álvarez, Antonio María2025-01-152025-01-152024-10-30https://hdl.handle.net/11441/166720Turmeric is a plant traditionally used in Ayurvedic and traditional Chinese medicine because of its anti-inflammatory, digestive and analgesic properties. Introduced in Europe in the XV century, it was highly appreciated for reducing blood pressure and as an antiviral and analgesic. From its rhizome, numerous polyphenols and terpenoids can be extracted. Among them, curcuminoids. Curcumin is the most important curcuminoid present in said rhizome. This polyphenol can reduce TNF-α, NF-κB, IFN-γ and numerous pro-inflammatory interleukins, reducing their presence in the tissue. Consequently, inflammation of the tissue is reduced. It is also able to increase the number of anti-inflammatory interleukins. These characteristics have allowed for extensive research as a treatment for different inflammatory diseases. However, its low solubility and bioavailability, and its fast metabolism hinder its use as a treatment for these diseases. Given this background, the present work aims to develop different nanocarriers that increase curcumin’s solubility and bioavailability. In Chapter I curcumin was loaded into the aqueous core of the liposome employing a remote loading technique. First, adequate conditions for drug entrapment were studied by applying design of experiments. Results showed that maximum gradient was obtained by dialyzing liposomes with SPB/NaCl 0.9 % w/v pH 8.2 during 24 h with a volume 100 times the volume of liposomes and changing the medium after 1 h in the process. Next, curcumin encapsulation efficacy was studied by employing different solutions to solubilize the drug, obtaining adequate encapsulations with PVA 2.5 % w/v and water:ethanol mixture 60:40 (v:v). Finally, the stability and release profile of these two systems was analyzed. However, both stabilized key aspects of Cur, indicating that more studies are needed to select an optimized system. Chapter II of the present work explains the development of a combined system between cyclodextrin and poloxamer, called polypseudorotaxanes, of curcumin for psoriasis. In this case, the polymeric cyclodextrin epichlorohydrin-β-cyclodextrin (EpiβCD) and poloxamer 407 in the form of Pluronic® F127 were employed. Initially, interaction between EpiβCD and curcumin was studied employing techniques such as infrared spectroscopy or differential scan calorimetry. These studies revealed a 1:10 Cur:EpiβCD weigth proportion. Additionally, the influence of the preparation procedure on the host-gest interaction and dissolution rate were studied. Results showed that co-grinding provided the best interaction Cur:EpiβCD and the highest dissolution rate. Next, a hydrogel formulation was optimized to allow for Cur:EpiβCD topical use. The results showed that an optimized hydrogel was obtained when hyaluronic acid 3 % w/v on a Pluronic®:hyaluronic acid ratio of 80:20 and 0.2 mM of curcumin was used. This gel showed adequate stability and release and permeation profiles more sustained than Cur:EpiβCD solution. Finally, the pharmacological effect of the optimized hydrogel was studied on HaCaT keratinocytes stimulated with TNF-α. Results demonstrated that pretreatment with 10 µM of curcumin in hydrogel reduced the concentration of IL-6, indicating the potential of this formulation as treatment in mild psoriasis. In Chapter III a combined system of cyclodextrin and liposome was prepared by applying a double-loading technique. This system was named double-loaded drug-in-cyclodextrin-in-liposomes (DCL-DL). Initially, the interaction and stability of curcumin and the charged lipids DDAB and SA were studied. At the same time, curcumin interaction with the selected cyclodextrin (hydroxypropyl-β-cyclodextrin, HPβCD) and the interaction of these two components with cholesterol (Cho) and cholesteryl hemisuccinate (Chems) were studied. Results showed that DDAB provided stability to curcumin and that Cho reduced curcumin solubility by displacing it from the cyclodextrin core. Also, it was noted that curcumin interaction with HPβCD was of a higher degree than one. Considering these results, the liposome bilayer was optimized by employing design of experiments. The obtained DCL-DL were composed of 0.0127 mmol Chems, 0.021 mmol DDAB, DPPC as phospholipid, 1 mg of curcumin and 3 mL Cur-HPβCD solution 0.04 mM. Finally, anti-inflammatory activity was tested on an animal model of osteoarthritis. Results showed that DCL-DL successfully improved the pathology after a single intraarticular injection.La cúrcuma es una planta empleada en la medicina tradicional ayurvédica y china por sus propiedades digestivas, analgésicas y antinflamatorias, entre otras. Su uso en Europa se popularizó a partir del siglo XV, empleándose para reducir la presión sanguínea, como antibiótico, analgésico y antiviral. De su rizoma se han extraído numerosos terpenoides y polifenoles, entre los que se encuentran los curcuminoides. De ellos, la curcumina, es el más abundante. A nivel molecular, este polifenol es capaz de interaccionar con TNF-α, NF-κB, IFN-γ y numerosas interleucinas proinflamatorias, reduciendo su concentración en el tejido, lo que reduce la inflamación del mismo. Además, es capaz de aumentar la concentración de interleucinas antiinflamatorias. Por este motivo, se ha empleado ampliamente en la literatura para el tratamiento de enfermedades inflamatorias. Sin embargo, su baja solubilidad y biodisponibilidad y su rápida metabolización dificultan su uso en el tratamiento de estas enfermedades. Es por ello por lo que el objetivo general del presente trabajo es desarrollar formulaciones de curcumina que aumenten su solubilidad y biodisponibilidad, empleando técnicas de nanoencapsulación y formación de complejos con ciclodextrinas. En el Capítulo I de la presente memoria, se empleó la técnica de carga remota de fármaco o remote loading, para incluir la curcumina en el espacio interno de liposomas. Para ello, se estudiaron las condiciones más adecuadas para la encapsulación del fármaco aplicando diseño experimental. El resultado fue la creación de un gradiente máximo al realizar una diálisis de los liposomas con SPB/NaCl 0.9 % p/v a pH 8.2 durante 24 h con un volumen 100 veces superior al volumen de liposomas a dializar y con un único cambio de medio 1 h tras el inicio del proceso. Seguidamente, se estudió la encapsulación de curcumina empleando diferentes medios para su disolución, obteniéndose encapsulaciones medias con PVA 2.5 % y mezcla agua:etanol 60:40 (v:v). Por último, se estudió la estabilidad y liberación de ambos sistemas. Dado que ambos sistemas estabilizan aspectos clave de curcumina, son necesarios más estudios para seleccionar uno de ellos como óptimo. En el Capítulo II se detalla el desarrollo de un sistema mixto de ciclodextrina y poloxámero, denominado polipseudorotaxano, de curcumina para el tratamiento tópico de la psoriasis. Para ello se empleó la ciclodextrina polimérica epiclorhidrina-β-ciclodextrina (EpiβCD) y poloxámero 407 en forma de Pluronic® F127. Inicialmente, se estudió la interacción entre EpiβCD y el fármaco, caracterizando el sistema binario con diferentes técnicas como espectroscopía de infrarrojos y calorimetría diferencial de barrido. Se obtuvo una proporción en peso óptima 1:10 Cur:EpiβCD. Además, se estudió la influencia del proceso de preparación en la interacción ciclodextrina-fármaco y en la velocidad de disolución, obteniéndose mejor interacción y velocidad de disolución con la técnica de molienda conjunta (co-grinding, GR). Seguidamente, se optimizó la formulación de un hidrogel que sirviese como soporte del sistema binario Cur-EpiβCD. El resultado fue un sistema óptimo con ácido hialurónico 3 % p/v, con una proporción Pluronic®:ácido hialurónico 80:20 (p:p) y una concentración de curcumina de 0.2 mM. Este gel presentó una estabilidad adecuada y un perfil de liberación y permeación más controlados que la solución Cur-EpiβCD. Finalmente, se estudió la actividad farmacológica del hidrogel en queratinocitos HaCaT estimulados con TNF-α. Se observó una reducción de la cantidad de IL-6 cuando se pretrató las células con 10 µM de curcumina en el hidrogel, demostrando su potencial para el tratamiento de casos leves de psoriasis. En el Capítulo III del trabajo se empleó un sistema mixto de ciclodextrina y liposomas aplicando la técnica de carga doble (double loading), denominados double loaded drug-in-cyclodextrin-in-liposomes (DCL-DL). En primer lugar, se estudió la interacción y estabilidad de la curcumina con los lípidos cargados bromuro de didecildimetilamonio (DDAB) y estearilamina (EA). Por otra parte, se analizó la interacción del fármaco con la ciclodextrina seleccionada (hidroxipropil-β-ciclodextrina) y la interacción de ambos compuestos con el colesterol (Cho) y colesteroil hemisuccinato (Chems). Se observó que la interacción Cur-HPβCD es de un orden superior a uno y que el colesterol desplaza al fármaco del interior de la ciclodextrina, reduciendo su solubilidad. Como consecuencia, se seleccionaron DDAB y Chems como integrantes de la membrana lipídica. Seguidamente, se optimizó dicha membrana empleando diseño experimental y se obtuvo una composición de 0.0127 mmol Chems, 0.021 mmol DDAB, DPPC como fosfolípido, 1 mg de curcumina y 3 mL de solución Cur-HPβCD 0.04 mM. Finalmente, la actividad farmacológica del sistema fue estudiada en un modelo animal de artrosis. El resultado fue que la formulación DCL-DL fue capaz de mejorar la patología tras una única inyección intraarticular.application/pdf287 p.engAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccess