Eutectogels based on betaine/levulinic acid as novel drug delivery systems

To ensure that drugs reach target areas in the body at the right concentration and within a pre-defined time frame, controlled drug delivery systems are essential to improve the therapeutic efficacy and safety of medicines. The ability of physical gels, based on deep eutectic solvents (DESs), to construct biocompatible, adjustable matrices that can encapsulate and release pharmaceuticals in a regulated manner has made eutectogels a potential material for drug delivery. The drug release kinetics of four drugs: ethosuximide, diclofenac sodium salt, ibuprofen sodium salt, and ibuprofen acid loaded in eutectogel matrix made of betaine and levulinic acid as DES components and 1,3:2,4- dibenzylidene-D-sorbitol (DBS) as gelling agent were investigated. For the preparation of each DES system, except for the ibuprofen sodium salt loaded gel for which two different amounts of DBS were tested, a constant amount of DBS was used as the gelling agent. To accurately determine the mass of drugs released over time and gain comprehensive understanding of the release mechanisms, Nuclear Magnetic Resonance (NMR) spectroscopy was utilized. Based on the physicochemical characteristics of the drugs and intermolecular interactions with the eutectogel matrix, this study identified unique release behaviors for each drug. Furthermore, reductions in DBS levels appear to loosen the matrix structure resulting in faster drug release. These results demonstrate the promise of eutectogel systems for controlled drug delivery applications due to their tailorable release properties. They also provide important information for the development of more effective and patient-friendly drug delivery systems.

Per garantire che i farmaci raggiungano le aree target nel corpo alla corretta concentrazione e per un periodo di tempo prestabilito, si rendono necessari sistemi di somministrazione controllata di farmaci per migliorare anche l'efficacia terapeutica e la sicurezza dei medicinali. La capacità dei gel fisici, basati su deep eutectic solvents (DESs), di costruire matrici biocompatibili e regolabili, che possono incapsulare e rilasciare in modo controllato i principi attivi, ha reso gli eutectogels un potenziale materiale per la somministrazione di farmaci. Sono state studiate le cinetiche di rilascio di quattro farmaci: etosuccimide, diclofenac sale sodico, ibuprofene sale sodico e ibuprofene acido caricati in matrice di eutectogel composta da betaina e acido levulinico come componenti DES e 1,3:2,4- dibenzilidene-D-sorbitolo (DBS) come agente gelificante. Per determinare accuratamente la massa di farmaci rilasciata nel tempo e ottenere una comprensione approfondita dei meccanismi di rilascio, è stata utilizzata la spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare (NMR). Lo studio ha identificato comportamenti di rilascio unici per ciascun farmaco in base alle caratteristiche fisico-chimiche dei farmaci stessi e alle interazioni intermolecolari con la matrice eutettogelo. Inoltre, una riduzione della quantità di DBS sembra allentare la struttura della matrice, con conseguente rilascio più rapido del farmaco. Questi risultati dimostrano il potenziale dei sistemi eutettogelo per applicazioni di somministrazione controllata dei farmaci grazie alle loro proprietà di rilascio personalizzabili. Forniscono anche informazioni importanti per lo sviluppo di sistemi di somministrazione dei farmaci più efficaci e adatti al benessere del paziente.