PLGA-based microparticles : towards an elucidation of the drug release mechansims
Microparticules à base de PLGA : vers une élucidation des mécanismes de libération de principes actifs
Résumé
Over the past few decades, poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA) has attracted growing interest thanks to its great potential for the controlled release of drugs. Its biocompatibility and biodegradability make it a material of choice for the development of new drug delivery systems (DDS). Nevertheless, the marketing of PLGA-based products is hampered by a lack of understanding of PLGA release mechanisms. There is therefore a major interest in investigating the mechanisms involved in drug release.This investigation encompassed multiple factors that may influence the drug release kinetics and behaviors of PLGA-based microparticles (MPs). These MPs were produced by an oil-in-water emulsion-solvent extraction/evaporation technique. Surprisingly, MPs with different appearances were obtained: Some appeared transparent while others were opaque. This difference was found to be due to the physical state of the encapsulated drug within the MP. Interestingly, the initial physical state of the drug did not influence release kinetics, as the amorphous drug transformed to a crystalline state upon interaction with the release medium. An emerging method for preparing MPs was tested: Microfluidics, and the resulting drug release profiles showed that the preparation method significantly influenced MPs' physicochemical characteristics. Method-specific parameters, substantially impacted MPs' porosity, size uniformity, and distribution of the active ingredient, thereby affecting release kinetics. A comparative analysis between ibuprofen and lidocaine MPs revealed differences in release mechanisms. These disparities were attributed to the fact that lidocaine MPs exhibited a more pronounced plasticizing effect and higher porosity. However, these parameters, which suggested a more rapid release of lidocaine, were counterbalanced by ionic interactions between the PLGA and lidocaine molecules, which slowed down the release process. By comparing the drug release in a traditional bulk fluid setup with an agarose gel setup where the MPs' swelling is hindered, we noticed that the drug release was slowed down. It has thus emerged that swelling, although often neglected in the literature, is a mechanism playing a fundamental role in drug release.Additionally, the study emphasized the significance of studying individual MPs for better correlating MPs' characteristics with their release behavior. Indeed, release studies are usually carried out on ensembles of MPs. However, each MP is unique in its structure and composition, and will therefore have its own release behavior.
Au cours des dernières décennies, l'acide poly(lactique-co-glycolique) (PLGA) a suscité un intérêt croissant en raison de son grand potentiel pour la libération contrôlée de substances actives. Sa biocompatibilité et sa biodégradabilité en font un matériau de choix pour le développement de nouveaux systèmes d'administration de médicaments. Néanmoins, la commercialisation de produits à base de PLGA est freinée par un manque de compréhension des mécanismes de libération du PLGA. Il y a donc un intérêt majeur à étudier les mécanismes impliqués dans la libération des substances actives.Cette étude a porté sur de multiples facteurs susceptibles d'influencer la cinétique de libération de la substance active et le comportement des microparticules (MPs) à base de PLGA. Ces MP ont été produites par une technique d'émulsion huile dans eau puis extraction/évaporation de solvant. De manière surprenante, des MP d'apparences différentes ont été obtenues : certaines semblaient transparentes tandis que d'autres étaient opaques. Cette différence s'explique par l'état physique de la substance active encapsulée à l'intérieur de la MP. Il est intéressant de noter que l'état physique initial de la substance active n'a pas influencé la cinétique de libération, car la substance active amorphe s'est transformée en un état cristallin lors de l'interaction avec le milieu de libération. Une nouvelle méthode de préparation des MP a été testée : la microfluidique, et les profils de libération de la substance active qui en résultent ont montré que la méthode de préparation influençait de manière significative les caractéristiques physicochimiques des MPs. Des paramètres spécifiques à la méthode ont eu un impact important sur la porosité, l'uniformité de la taille et de la distribution de la substance active, affectant ainsi la cinétique de libération. Une analyse comparative entre les MPs d'ibuprofène et de lidocaïne a révélé des différences dans les mécanismes de libération. Ces disparités ont été attribuées au fait que les MPs de lidocaïne présentaient un effet plastifiant plus prononcé et une porosité plus élevée. Cependant, ces paramètres, qui suggéraient une libération plus rapide de la lidocaïne, ont été contrebalancés par des interactions ioniques entre les molécules de PLGA et de lidocaïne, qui ont ralenti le processus de libération. En comparant la libération de la substance active dans un traditionnel fluide en vrac avec celle dans un environnement composé de gel d'agarose où le gonflement des MPs est entravé, nous avons remarqué que la libération de la substance active était ralentie. Il est donc apparu que le gonflement, bien que souvent négligé dans la littérature, était un mécanisme jouant un rôle fondamental dans la libération des substances actives.De plus, l'étude a souligné l'importance d'étudier les MPs de manière individuelle pour mieux corréler les caractéristiques des MPs avec leur comportement de libération. En effet, les études de libération sont généralement réalisées sur des ensembles de MPs. Cependant, chaque MP est unique dans sa structure et sa composition, et aura donc son propre comportement de libération.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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