Development of new carriers to improve the bioavailability of natural compounds to treat ocular surface disorders

Abstract

Polyphenols constitute one of the most widespread class of compounds throughout the plant kingdom. Among them, quercetin (QUE) and resveratrol (RSV) emerge for their extraordinary beneficial health effects. Although widely studied, currently there are no commercially available formulations of these compounds.Given their extensive potential in the treatment of diverse health disorders , including ones related with the ocular surface , the main goal of this thesis was the development of formulations capable of circumventing the physico-chemical limitations (such as poor aqueous solubility and low chemical stability) that the two molecules possess. Moreover, an advanced formulation strategy will help overcome the physiological and anatomical barriers related to the targeted tissues in the ocular surface. Four different formulations were studied for the topical ophthalmic delivery of QUE and RSV. Two of them, inclusion complexes with cyclodextrins and elastin-like recombinamer nanoparticles displayed promising results. These formulations were capable of positively influencing the limiting physico-chemical characteristics of the two polyphenols. Besides, they showed to be biocompatible and to protect the ocular surface epithelial cells from oxidative stress. In summary, the two systems may be considered as good candidates for the subsequent stage of drug development. Regarding liposomes and contact lenses loaded with micelles, further adjustment in the design and performance of the assays has to be carried out, in order to fully exploit their possibilities.

Los polifenoles son una de las clases de compuestos más extendidas en el reino vegetal. Entre ellos, la quercetina (QUE) y el resveratrol (RSV) destacan por sus extraordinarios beneficios para la salud. Dado su amplio potencial en el tratamiento de diversos trastornos de la salud, entre ellos los relacionados con la superficie ocular, el principal objetivo de esta tesis fue desarrollar formulaciones capaces de sortear las limitaciones fisicoquímicas (como la escasa solubilidad acuosa y la baja estabilidad química) que poseen ambas moléculas. Además, una estrategia de formulación avanzada ayudará a superar las barreras fisiológicas y anatómicas relacionadas con los tejidos diana de la superficie ocular. Se estudiaron cuatro formulaciones diferentes para la administración oftálmica tópica de QUE y RSV. Dos de ellas, complejos de inclusión con ciclodextrinas y nanopartículas de recombinámero similares a la elastina, mostraron resultados prometedores. Estas formulaciones fueron capaces de influir positivamente en las características fisicoquímicas limitantes de los dos polifenoles. Además, demostraron ser biocompatibles y proteger del estrés oxidativo a las células epiteliales de la superficie ocular. En resumen, los dos sistemas pueden considerarse buenos candidatos para el desarrollo posterior de fármacos. En el caso de los liposomas y las lentes de contacto cargadas con micelas, es necesario seguir afinando el diseño y el rendimiento.