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Thèse Année : 2021

New copolymers based on poly(dopamine) for the sustained delivery of active pharmaceutical ingredient to the eye by intravitreal administration

Nouveaux systèmes polymères à base de poly(dopamine) pour la délivrance prolongée de principes actifs par administration intravitréenne

Résumé

The ocular diseases are a major public health issue. More than 216 million people are visually impaired and another 36 million people are estimated to be blind worldwide. Currently, research is focusing on formulations providing sustained delivery of active pharmaceutical ingredient (APIs) using intravitreal administration for the treatment of retinal pathologies. At present, only one biodegradable implant loaded with small API is commercially available (Ozurdex™), and no commercial polymeric formulation is found for the delivery of large API. Consequently, this project focuses on the development of new solid implants or in-situ gelling formulations based on poly(ethylene glycol) (PEG) and/or poly(ε-caprolactone) (PCL) (approved by the Food and Drug Administration) functionalized with poly(dopamine) (PDA) (already used in cancer treatment) by exploiting PDA-API interactions. The PCL and PCL-g-PDA implants are obtained by hot compression. The in vitro studies show the degradability and the non-cytotoxicity (L929 and ARP19 cells lines) of the implants. To modulate the release kinetics, the PCL and PCL-g-PDA proportion and the nature of the small molecule are adjusted. The PCL-g-PDA implants allow the release over 5 months without lag time. The liquid formulations based on PCL-b-PEG-b-PCL and/or (PCL-g-PDA)-b-PEG-b-(PCL-g-PDA) are formulated in small molecular weight PEG and water to enhance the solubility of the components. They allow injectability through small 30G needle and stability of the antibody. The in vitro release studies show the release of the antibody within 3 days. The two strategies open perspectives for the development of innovative ocular drug delivery copolymer systems.
Les maladies oculaires sont un problème de santé publique majeur. Actuellement, la recherche se focalise sur l’élaboration de formulations à base de polymère permettant la libération prolongée de principe actifs par administration intravitréenne pour le traitement des pathologies rétiniennes. A ce jour, un seul implant dégradable contenant une petite molécule est commercialisé, et aucune formulation polymère viable pour la libération de protéine n’est disponible sur le marché. L’objectif est de créer des implants solides et des solutions gélifiantes in-situ à base de poly(éthylène glycol) (PEG) et/ou poly(ε-caprolactone) (PCL) (approuvés par la Food and Drug Administration) fonctionnalisée par de la poly(dopamine) (PDA) (utilisé dans les traitements du cancer) en exploitant les interactions PDA – principe actif. Les implants à base de PCL et de PCL-g-PDA sont obtenus par compression à chaud. Les études in vitro montrent que les implants sont dégradables et sont non-cytotoxiques. Les cinétiques de libération sont modulées en ajustant le ratio entre la PCL et la PCL-g-PDA et en fonction de la nature de la molécule chargée. Les implants de PCL-g-PDA permettent une libération prolongée pendant plus de 5 mois sans retardement. Les solutions gélifiantes à base de PCL-b-PEG-b-PCL et/ou (PCL-g-PDA)-b-PEG-b-(PCL-g-PDA) sont formulées dans du PEG de faible masse molaire et de l’eau afin de solubiliser les copolymères et l’anticorps. Elles permettent l’injectabilité à travers une fine aiguille, la stabilité des composés. Les études de libération in vitro montrent une libération de l’anticorps en 3 jours. Ces deux stratégies ouvrent des perspectives quant à la poursuite du développement industriel de systèmes polymère novateur d’administration oculaire pour la libération des principes actifs.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-03823189 , version 1 (20-10-2022)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03823189 , version 1

Citer

Floriane Bahuon. New copolymers based on poly(dopamine) for the sustained delivery of active pharmaceutical ingredient to the eye by intravitreal administration. Material chemistry. Université Montpellier, 2021. English. ⟨NNT : 2021MONTS054⟩. ⟨tel-03823189⟩
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