Amphiphilic Starch: A New Excipient for Ophthalmic Application

Baydoun, Luma

doi:10.24355/dbbs.084-200805020200-0

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Amphiphilic Starch : A New Excipient for Ophthalmic Application

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German

n-Octenylsuccinate starch (AS) is an FDA approved food and cosmetics additive with amphiphilic characteristics. The aim of the thesis was to assess whether AS is an applicable excipient for non-enteral therapeutics with focus on ophthalmic formulations. Diclofenac (Df), a therapeutic in ocular inflammation treatment and associated with problems such as instability in aqueous solutions and low corneal permeation rates, was chosen as a model drug. Advantages and limitations of AS in drug-loaded and unloaded systems were evaluated with respect to pharmaceutical technological and biopharmaceutical aspects and toxicology. AS are capable of stabilizing oil-in-water emulsions without using classic emulsifying agents like surfactants providing suitable carrier systems for Df. Emulsions with droplet sizes below 1 µm (D90) and a notable long-term stability can easily be achieved. However, AS emulsions break throughout autoclaving and therefore need to be prepared under aseptic conditions. AS emulsions can easily be spray dried and reconstituted prior to usage. Although interactions with (ocular) mucin seem to be limited, as drawn from rheological measurements, fluorophotometric investigations in human volunteers revealed that the preocular retention time of Na-fluorescein could be effectively increased with the application of different AS formulations, i. e. emulsions and films. The ocular application of soluble AS films even resulted in detectable fluorescein concentrations in the anterior chamber over an extended time period. As compared to the marketed product Voltaren ophtha, AS indirectly supports the in vitro corneal permeation activity of Df. In studies on human erythrocytes and excised porcine cornea and in vivo ocular tolerance tests in rabbit eyes using confocal laser scanning microscopy AS systems revealed a good tissue acceptability. Hence, AS is a promising new excipient for ophthalmic and other non-enteral formulations.

n-Octenylsuccinatstärke (AS) ist ein von der FDA zugelassener, amphiphiler Zusatz für Lebensmittel und Kosmetika. Ziel der Arbeit war es, zu beleuchten, ob AS auch als Hilfsstoff für pharmazeutische, insbesondere ophthalmische, Applikationen geeignet ist. Diclofenac (Df), das am Auge zur Behandlung entzündlicher Erkrankungen eingesetzt wird, wurde als Modellarzneistoff gewählt. Df ist in wässriger Lösung instabil und weist niedrige corneale Permeationsraten auf. Arzneistofffreie und –beladene AS Systeme wurden im Hinblick auf pharmazeutisch-technologische, biopharmazeutische und toxikologische Aspekte untersucht. AS liefert polymerstabilisierte O/W-Emulsionen, die für Df geeignete Trägersysteme darstellen, ohne dass der zusätzliche Einsatz klassischer Tenside nötig ist. AS-Emulsionen weisen Teilchengrößen (D90) unter 1 µm und eine gute Langzeitstabilität auf. Da sie jedoch nicht autoklavierbar sind, müssen sie unter aseptischen Bedingungen hergestellt werden. Weiterhin können AS-Emulsionen sprühgetrocknet und unmittelbar vor der Anwendung rekonstituiert werden. Obwohl rheologische Messungen darauf hinweisen, dass die Interaktionsmöglichkeiten von AS und (oculärem) Mucin begrenzt sind, zeigten fluorophotometrische Untersuchungen am menschlichen Auge, dass sich die preoculäre Verweildauer des Markers Fluorescein-Na signifikant mit der Applikation von AS-Systemen (Emulsionen und Filme), erhöhen lässt. Der Einsatz löslicher AS-Filme führt sogar zu über mehrere Stunden nachweisbare Konzentrationen Fluorescein-Na im Kammerwasser. Im Vergleich zum Fertigarzneimittel Voltaren ophtha, fördert AS in vitro indirekt das corneale Permeationsverhalten von Df. In-vitro-Tests an Humanerythrocyten und exzidierer Schweinecornea und in-vivo-Messungen am Kaninchenauge mittels Confocaler Laserrastermikroskopie weisen auf eine gute Gewebeverträglichkeit hin. Daher ist AS ein vielversprechender neuer Hilfsstoff im Hinblick auf ophthalmische und andere nicht enterale Anwendungen.