QbD-based Formulation Optimization and Characterization of Polymeric Nanoparticles of Cinacalcet Hydrochloride with Improved Biopharmaceutical Attributes

Geliştirilmiş Biyofarmasötik Özelliklere Sahip Sinakalset Hidroklorürün Polimerik Nanopartiküllerinin QbD Tabanlı Formülasyon Optimizasyonu ve Karakterizasyonu

Debashish GHOSE, Chinam Niranjan PATRA, Bera Varaha Venkata RAVI KUMAR, Suryakanta SWAIN, Bikash Ranjan JENA, Punam CHOUDHURY, Dipthi SHREE

Abstract

Objectives: The aim of the present work was to prepare QbD enabled optimization, and to improve the oral bioavailability of freeze–dried polymeric nanoparticles of cinacalcet hydrochloride manufactured by nanoprecipitation and ultrasonication methods using polymers PLGA, and poloxamer-188. Materials and Methods: The initial screening and optimization were carried out for the formulations by employing Taguchi and Box-Behnken Designs. The FT-IR and DSC revealed no interactions and had no incompatibility among the selected drug and polymers. The nanoparticles were characterized for % drug release, particle size analysis, zeta potential, PDI, SEM, TEM, P-XRD, TGA, DTA, in vitro, and in vivo drug release study. Results: In vitro drug release study showed sustained release of the drug from the optimized batch by diffusion mechanism. The optimized nanoparticle formulation was recognized by numerical and graphical methods using validation of the experimental model. The optimized batch was stable as per the ICH stability guidelines for 6 months with no considerable alternation noticed in particle size, entrapment efficiency, and in vitro drug release. The pharmacokinetic parameters of AUC and Cmax data for the optimized formulation increased 3- and 2.9-folds compared to the pure-drug suspension. Conclusion: The prepared polymeric nanoparticles formulation is an alternative delivery system for enhanced therapeutic efficacy and bioavailability potential of a model drug to manage long-term normocalcemia in patients with preliminary hyperparathyroidism.

Özet

Amaç: Mevcut çalışmanın amacı, QbD özellikli optimizasyon hazırlamak ve polimerler PLGA ve poloksamer-188 kullanılarak nano-prepikipitasyon ve ultrasonikasyon yöntemleri ile üretilen cinacalcet hidroklorürün dondurularak kurutulmuş polimerik nanopartiküllerinin oral biyoyararlanımını geliştirmekti. Gereç ve Yöntemler: Formülasyonlar için taguchi ve Box-Behnken Tasarımları kullanılarak ilk tarama ve optimizasyon gerçekleştirildi. FT-IR ve DSC hiçbir etkileşim ortaya koydu ve seçilen ilaç ve polimerler arasında uyumsuzluk yoktu. Nanopartiküller % ilaç salınımı, partikül boyutu analizi, zeta potansiyeli, PDI, SEM, TEM, P-XRD, TGA, DTA, in vitro ve in vivo ilaç salınım çalışması ile karakterize edildi. Bulgular: In vitro ilaç salınım çalışması, ilacın difüzyon mekanizması ile optimize edilmiş partiden sürekli olarak salındı. Optimize edilmiş nanopartikül formülasyonu, deneysel modelin doğrulanması kullanılarak sayısal ve grafiksel yöntemlerle tanındı. Optimize edilmiş parti, parçacık boyutu, tuzak verimliliği ve in vitro ilaç salınımında fark edilen önemli bir değişiklik olmadan 6 ay boyunca ICH stabilite yönergelerine göre kararlıydı. Optimize edilmiş formülasyon için AUC ve Cmax verilerinin farmakokinetik parametreleri, saf ilaç süspansiyonu ile karşılaştırıldığında 3 ve 2,9 kat arttı. Sonuç: Hazırlanan polimerik nanopartiküller formülasyonu, ön hiperparatiroidisi olan hastalarda uzun süreli normokalsemiyi yönetmek için model bir ilacın gelişmiş terapötik etkinliği ve biyoyararlanım potansiyeli için alternatif bir doğum sistemidir.