Development of micro and nanostructured systems for cutaneous leishmaniasis treatment

par Ana Paula Dos Santos Matos

Thèse de doctorat en Génie des Procédés et de l'Environnement

Sous la direction de Maria Inês Ré.

Soutenue le 20-12-2018

à l'Ecole nationale des Mines d'Albi-Carmaux en cotutelle avec l'Universidade federal do Rio de Janeiro , dans le cadre de École doctorale Mécanique, énergétique, génie civil et procédés (Toulouse) , en partenariat avec Centre de recherche d'Albi en génie des procédés des solides divisés, de l'énergie et de l'environnement (Albi) (laboratoire) et de Centre de recherche d'Albi en génie des procédés des solides divisés- de l'énergie et de l'environnement / RAPSODEE (laboratoire) .

  • Titre traduit

    Développement de systèmes micro et nanostructurés destinés au traitement de la leishmaniose cutanée


  • Résumé

    La leishmaniose est une maladie négligée causée par des parasites protozoaires du genre Leishmania et affecte des millions de personnes dans plusieurs pays. Le traitement actuel pour la leishmaniose cutanée (LC) a de nombreux effets secondaires. Ces facteurs intensifient la recherche de nouvelles formulations et l’étude de différentes voies d’administration principalement pour le traitement LC, pour lesquelles les micro- et nanotechnologies pourraient représenter des solutions technologiques intéressantes capables de moduler le relargage ou la biodisponibilité des principes actifs. Un des médicaments les plus étudiés pour le traitement LC est la paromomycine (PM), un antibiotique aminoglycoside utilisé par voie intraveineuse et topique. Un autre médicament important est l’amphotéricine B (AmB), un antibiotique macrolide injectable utilisé comme traitement de deuxième choix. Cette thèse porte sur le développement d’une nanoémulsion huile-dans-l’eau (HE) contenant AmB pour une administration topique et des microparticules polymériques contenant PM obtenues par séchage par atomisation pour une administration intralésionnelle pour le traitement LC. Les formulations ont été caractérisées en termes de taille et morphologie de particules et gouttelettes d’huile, contenu d’actif, stabilité, propriétés thermiques, relargage in vitro. L’activité biologique a été évaluée par sécurité in vitro sur des macrophages et par activité antileshmanienne sur des promastigotes de Leishmania amazonensis. Les nanoémulsions HE contenant AmB sont caractérisées par des tailles de gouttelettes d’huile de l’ordre d’environ 50 nm, avec un indice de polydispersité inférieur à 0,5 et une teneur en AmB de 0,5 mg/mL. Les nanoémulsions ont présenté un profil de relargage lent et une faible perméation cutanée. Malgré une bonne activité antileishmanienne, ces formulations s’avèrent toxiques. Elles présentent une bonne stabilité physique jusqu'à 365 jours, mais doivent être conservées dans la chaîne du froid. Pour les microparticules polymériques, différentes compositions ont été évaluées (PLGA et mélange PLGA-PLA). Les résultats ont montré que le profil de relargage de PM était influencé par le type de polymère utilisé, avec un relargage plus lent pour le mélange PLGA-PLA. Ces microparticules polymériques contenant PM ne sont pas toxiques et présentent une bonne activité leishmanienne. Par conséquent, les deux types de formulations étudiées présentent un potentiel en tant que nouvelles alternatives pour le traitement par LC. Néanmoins, d'autres études sont nécessaires pour leur optimisation comme l'activité antileishmanienne contre les amastigotes de L. amazonensis et des études in vivo sur des souris BALB/c.


  • Résumé

    Leishmaniasis is a neglected disease caused by protozoan parasites of the Leishmania genus and affects millions of people in several countries. The current treatment for cutaneous leishmaniasis (CL) has many side effects. Based on this scenario, there is an intensive search of new formulations and the study of different routes mainly for CL treatment. In this way, micro and nanotechnology are important technologies, which may be useful for modulation release profile of the drugs improving its bioavailability. One the most investigate drug for CL treatment is paromomycin (PM), an aminoglycoside antibiotic administered by the intravenous and topical route. Another important drug is intravenous amphotericin B (AmB), a macrolide antibiotic used as second-choice treatment. The aims of this study were to develop an oil-water (O/W) nanoemulsion containing AmB for topical administration and spray-dried polymeric microparticles containing PM for intralesional administration for CL treatment. Formulations were characterized mainly in terms of size and morphology of particles or oil droplets, thermal properties, drug content, stability and release behavior. Biological activity was evaluated by in vitro safety in macrophages and antileishmanial activity against Leishmania amazonensis promastigotes. O/W nanoemulsions containing AmB, were characterized by oil droplets of around 50 nm in size, with polydispersity index lower than 0.5, and drug content of 0.5 mg/mL. Nanoemulsions showed slow and controlled AmB release kinetic, low skin permeation. However, these formulations were cytotoxicity with good antileishmanial activity. Indeed, the best formulation showed stability until 365 days, but required stored in cold chain. For PM-loaded polymeric microparticles, different carriers were investigated (PLGA alone or a mixture of PLGA-PLA). It was found that PM release kinetic was influenced by the carrier composition, with a slow release for the blend of polymers. The investigated formulations were non-toxic and revealed good antileishmanial activity. Therefore, the OW-AmB loaded nanoemulsions and the polymeric-PM loaded microparticles presented interesting results as novel alternatives for CL treatment. Nevertheless, more studies are required for their optimization as antileishmanial activity against L. amazonensis amastigotes and, further, in vivo studies in BALB/c mice.



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Informations

  • Sous le titre : Development of micro and nanostructured systems for cutaneous leishmaniasis treatment
  • Détails : 1 vol. (271 p.)
  • Notes : Thèse soutenue en co-tutelle.
  • Annexes : Bibliogr. p.218-253
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