An Active Pharmaceutical Ingredient Formulation with Chitosan Derivatives as Permeation Enhancers for Transdermal Drug Delivery

Abstract

Transdermal drug delivery serves as a convenient and non-invasive route of administration of drugs, like nicotine patches for nicotine addiction. However, the stratum corneum, the outermost layer of the skin, serves as the main barrier for drugs to penetrate through the skin and reach therapeutic levels. Many strategies have been developed to overcome this challenge, for example, the use of penetration enhancers. This study focused on the potential of deacetylated chitosan as natural and biofriendly penetration enhancers in gel formulations. Penetration studies were conducted using Franz diffusion cells and pig skin as a model for human skin. Gel formulations with various derivatives were compared to gel formulation without chitosan, a solution, and Voltaren gel, a commercial product. The results demonstrated that specific chitosan derivative significantly enhanced drug release, by showing high total drug release and a high diffusion coefficient. Statistical analysis confirmed that gel formulations containing certain derivatives were significantly more effective than those without them (p < 0.05). These observed results were linked to physiochemical properties of the chitosan derivatives like molecular weight, viscosity and degree of deacetylation. Even though none of the prepared gels showed higher or equal drug release compared to the commercial product, several released more drug than the solution. These findings suggest that chitosan derivatives hold strong potential to enhance transdermal drug delivery while also offering an eco-friendly alternative to commonly used synthetic enhancers.

Lyfjagjöf um húð býður upp á þægilega og sársaukalausa leið til lyfjagjafar, þar má t.d. nefna níkótín plástra sem notaðir eru við níkótínfíkn. Hinsvegar er hornlag húðar, ysti hluti húðarinnar, helsta hindrun lyfja til að flæða í gegnum húð og stuðla að lækningarlegum tilgangi. Margar aðferðir hafa verið þróaðar til að yfirstíga þessa hindrun, til dæmis, notkun gegndræpisaukandi efna. Í þessu verkefni var lögð áhersla á notkun afasetýleraðs-kítósans sem náttúrulegt og lífvænt gegndræpisaukandi efni. Gegndræpi lyfjaforms um húð var athugað með notkun Franz flæðisella og svínshúðar, sem er líkan fyrir mannshúð. Gel-samsetingar með mismunandi kítósanafleiðum voru bornar saman við lausn, samsetingu án kítósans, og Voltaren Gel (markaðsett lyf á Íslandi).Niðurstöður sýndu að sumar kítósanafleiður geta verulega aukið losun lyfs um húð. Þar að auki var það staðfest með tölfræðilegri greiningu að gel-samsetiningar með ákveðnum kítósanafleiðum sýndu mun meiri losun en þær án kítósans (p < 0.05). Niðustöður voru tengdar við eðlisefnafræðilega eiginleika kítsósanafleiða eins og mólmassa, seigju og afasetýleringar stigi.Samt sem áður sýndu engar gel-samsetiningar meiri losun en Voltaren Gel, þá voru einhverjar samsetiningar sem sýndu meri losun en lausnin. Niðurstöðurnar benda því til þess að kítósanafleiður geta verið notaðar sem gegndræpisaukandi efni til að auka flæði lyfja um húð og á sama tíma bjóða uppá vistvænni kost en gervi-gegndræpisaukandi efni sem mikið eru notuð nú til dags.