Buccal films: a novel therapeutic approach for oral fibrosis

This thesis presents the design, optimization, and characterization of a novel tri-layer mucoadhesive buccal film engineered for the localized treatment of oral submucous fibrosis (OSF). The system combines two active pharmaceutical ingredients (APIs), bupivacaine (BUPI) and pirfenidone (PFD), to achieve biphasic drug delivery — an immediate anesthetic effect followed by sustained antifibrotic release. The formulation development was carried out using a quality-by-design (QbD) approach, centered on a Design of Experiment (DoE), to optimize either the formulation (chitosan 1%, HPMC 2%, PEG 400 10%) or the critical process parameter (CPP). Moreover, modulating the aeration rate and time, two functionally distinct layers were produced: a fast-dissolving (FD) layer with rapid yield behavior, containing BUPI, and a slow-dissolving (SD) layer with higher viscoelastic stability enabling sustained drug release, containing PFD. Comprehensive physicochemical characterization (XRPD, Raman, SEM, TGA, DSC) confirmed that while the multilayer assembly kept its structural integrity, the APIs undergo amorphization. In vitro release studies validated the biphasic release performance and mechanical robustness of the system. In summary, the developed formulation demonstrates the feasibility of engineering kinetically modulated multilayer buccal systems through rational design, providing a promising therapeutic platform for localized oral fibrosis management.

Questa tesi presenta la progettazione, l'ottimizzazione e la caratterizzazione di un nuovo film buccale mucoadesivo a tri-strato, ingegnerizzato per il trattamento localizzato della fibrosi sottomucosa orale (OSF). Il sistema combina due principi attivi farmaceutici (API), la bupivacaina (BUPI) e il pirfenidone (PFD), per ottenere un rilascio bifasico del farmaco — un immediato effetto anestetico seguito da un rilascio antifibrotico sostenuto. Lo sviluppo della formulazione è stato condotto utilizzando un approccio Quality-by-Design (QbD), incentrato su un Design of Experiment (DoE), per ottimizzare sia la formulazione (chitosano 1%, HPMC 2%, PEG 400 10%) che il parametro critico di processo (Critical Process Parameter). Inoltre, modulando la velocità e il tempo di aerazione, sono stati prodotti due strati funzionalmente distinti: uno strato a dissoluzione rapida (FD) con un rapido comportamento di deformazione, contenente la BUPI, e uno strato a lenta dissoluzione (SD) con maggiore stabilità viscoelastica che consente un rilascio prolungato del farmaco, contenente il PFD. La caratterizzazione fisico-chimica completa (XRPD, Raman, SEM, TGA, DSC) ha confermato che, sebbene l'assemblaggio multistrato abbia mantenuto la sua integrità strutturale, gli API subiscono amorfizzazione. Gli studi di rilascio in vitro hanno convalidato le prestazioni di rilascio bifasico e la robustezza meccanica del sistema. In sintesi, la formulazione sviluppata dimostra la fattibilità di ingegnerizzare sistemi buccali multistrato a cinetica modulata attraverso una progettazione razionale, fornendo una promettente piattaforma terapeutica per la gestione localizzata della fibrosi orale.