Revista Colombiana de Ciencias Químico - Farmacéuticas

Validation of an analytical methodology by gas chromatography for the assay of barbiturates in blood samples

An analytical methodology was developed for the quantitative assay of phenobarbital, pentobarbital and butobarbital in blood samples, using aprobarbital as an internal standard. After sample cleaning by liquid-liquid extraction, the separation was achieved by liquid gas chromatography using a capillary column in pulsed splitless mode, temperature ramp, and helium as carrier gas and flame ionization detector. The methodology was selective, linear, precise and accurate. The linearity was adequate, between 20 and 100 mcg/mL, for all of three barbiturates studied. The developed methodology was applied in two forensic cases presented in the Toxicology lab of the National Institute of Legal Medicine and Forensic Sciences in Bogotá.

Una metodología analítica fue desarrollada y validada para la determinación de butabarbital, pentobarbital y fenobarbital en muestras de sangre, utilizando aprobarbital como estándar interno. Para la identificación de los diferentes fármacos se llevó a cabo una extracción líquido-líquido con posterior separación cromatográfica empleando una columna capilar en modo de inyección pulsado sin división conrampa de temperatura, helio como gas de arrastre y detector de ionización de llama. La metodología validada fue selectiva, lineal, precisa y exacta. La linealidad fue evaluada para concentraciones entre 20 y 100 mcg/mL para cada uno de los tres barbitúricos. La metodología desarrollada se aplicó en dos casos forenses presentados en el Laboratorio de Toxicología del Instituto Nacional de Medicina Legal y Ciencias Forenses en Bogotá.

The biopharmaceutic drug classification, the theoretical basis and its importance in the biowaiver studies

El Sistema de Clasificación Biofarmacéutica (SCB), publicado por Gordon Amidon y cols. en 1995, se basa en un sólido fundamento científico para clasificar un fármaco considerando los parámetros de solubilidad y permeabilidad, factores estrechamente relacionados con el proceso de absorción, y plantea como objetivo, la posibilidad de establecer correlaciones in vitro-in vivo que permitan sustituir los ensayos realizados en humanos por ensayos de disolución in vitro, de acuerdo con la clasificación obtenida para el fármaco. Actualmente la aplicación del SCB está enfocada a los estudios de bioequivalencia para demostrar intercambio de medicamentos, presentados en forma sólida de liberación inmediata, de administración peroral y al aseguramiento de que los cambios realizados durante el escalonamiento o en las formulaciones o procesos de éstos, una vez aprobados, no tengan incidencia en su comportamiento in vivo. La proyección de la aplicación del SCB se está dando hacia su implantación como herramienta en el desarrollo de nuevos fármacos, en el diseño y desarrollo de medicamentos y en la posibilidad de bioexenciones para los sistemas de liberación controlada.

The Biopharmaceutics Classification System (BCS), published in 1995 by Gordon Amidon and coworkers, is proposed based on recognizing the underlying process that is controlling the drug absorption rate and extent, namely, drug solubility and intestinal membrane permeability, classifying a drug according to this. Its objective is the possibility to set standards for in vitro drug dissolution testing methodology which will correlate with the in vivo process, avoiding human studies. The BCS can be used to classify drugs and set standards for scale-up and post-approval changes to show that the efficacy has not been altered, as well as standards for in vitro/in vivo correlation for bioequivalence studies, for solid oral immediate release products. About this, exists discusses for further potential applications of the BCS in the development of new drugs and drug products and in the possibility of biowaivers for controlled-release products.

Elementos conceptuales para estudiar el comportamiento bioadhesivo en polímeros

La bioadhesión es un fenómeno interfacial que ocurre entre un material polimérico y una superficie biológica. Las interacciones entre las fases son el resultado tanto de las propiedades del polímero como de la naturaleza del sustrato. En este documento se estudian los aspectos teóricos fundamentales que permiten entender los mecanismos que se proponen para la interpretación del fenómeno desde cada una de las teorías existentes, considerando los factores que determinan el comportamiento bioadhesivo de un polímero y las características del sustrato. Finalmente se analizan las técnicas experimentales existentes para determinar la bioadhesividad en materiales poliméricos y las aplicaciones en el diseño de algunos sistemas terapéuticos farmacéuticos.

The bioadhesion is an interfacial phenomenon ocurring between a polymer and a biological surface. Due to the complex nature of polymers and molecules present in the biological surfaces, many factors determine the strength and duration of the adhesion. However, the specific interactions in the polymer/biological substrate interface are governed by both, the properties of the polymer and the nature of the substrate. In this document the theoretical fundamentals of the current mechanisms that have been proposed to explain bioadhesion are reviewed. Also, the main factors determining the bioadhesive behavior of a polymer and the properties of the substrate are discussed. Finally, the experimental techniques to evaluate the bioadhesion in polymers are analyzed, and the applications in some therapeutic pharmaceutical systems presented.

Validation of a new capillary column GC analytical method for determining long chain fatty alcohols in policosanol active ingredient

El policosanol es una mezcla de 8 alcoholes alifáticos primarios (C24-C34), aislada y purificada a partir de la cera de la caña de azúcar (Saccharum officinarum L.), cuya eficacia como reductor del colesterol, tolerabilidad y seguridad han sido demostradas. Diversos métodos han sido previamente validados para determinar policosanol mediante cromatografía gaseosa (CG) con columna empacada. Sin embargo, las ventajas logradas con la CG capilar la hacen superior y mundialmente extendida en la actualidad respecto a las empacadas. Se desarrolló y validó un nuevo método por CG utilizando una columna capilar para determinar los alcoholes grasos que componen el policosanol ingrediente activo. Los alcoholes fueron analizados como derivados trimetilsil. Se comprobó que el método tuvo una buena linealidad (r2 = 0,9954, CVrespuesta=1,07%, CVpendiente=1,89% y el intervalo de confianza del intercepto incluyó el cero, por lo que no hubo sesgos) y exactitud (recobrado promedio = 100,45%) en todo el intervalo de concentración estudiado de 80-120%. También se demostró su selectividad con muestras sometidas a condiciones de estrés. La repetibilidad y precisión intermedia a la concentración nominal cumplieron los criterios de aceptación (< 2%). La robustez se evaluó mediante un diseño experimental intralaboratorio, en el cual se realizaron siete cambios operacionales, y no se encontraron efectos significativos sobre los resultados observados. El método fue exitosamente validado, y fue apropiado para el control de la calidad y para estudios de estabilidad de este ingrediente activo.

Policosanol is a mixture of 8 long chain primary aliphatic alcohols (C24-C34), isolated and purified from sugar cane (Saccharum officinarum L.) wax, wich cholesterol-lowering efficacy, safety and tolerability has been demonstrated. Several methods for determing policosanol by packed GC column have been previously validated. However, the advantages achieved with the capillary GC make it worldwide currently extended and overcome to the packed ones. A new gas chromatographic method using a capillary column was developed and validated for the determination of the fatty alcohols that compose policosanol active ingredient. The alcohols were analyzed as trimethylsilyl derivatives. Good linearity (r2 = 0,9954, CVresponse=1,07%, CVslope=1,89% and the confidence interval included the zero, then there was no bias) and accuracy (mean recovery = 100,45%) of the method were proven over a range of 80-120% of the nominal concentration. It was also proved its specificity even when samples were subject to stress conditions. Repeatablility and intermediate precision at the nominal 100% value fulfilled the acceptance criteria (< 2%). Ruggedness was evaluated through an intralaboratory experimental design, in which seven operational changes were made, and there was not found any effect on the observed results. The method was sussefully validated being suitable for the quality control process and the stability studies of this active ingredient.

In vitro studies of the dual properties of Allopurinol anti- and photo-oxidants Mechanisms

The objective of this study was to investigate the ability of allopurinol (1) to inhibit free radical or reactive oxygen species (.OH, ¹O2, H2O2) as well as the study of its photochemical activity. We investigated the ability of 1 to scavenge oxygen metabolites generated by cell-free systems using luminol enhanced-chemiluminescence and electronic absorption spectra as monitors. Both absorbance and fluorescence scans reveal that 1 is able to react with equimolar quantities of H2O2. In the presence of 1 a dose-dependent inhibition period was observed in this system as assayed by isoluminol-enhanced chemiluminescence (ILCL) in the presence of horseradish peroxidase (HRP), as well as by luminol-enhanced chemiluminescence (LCL) in the presence of H2O2 or ferrous ion. On the other hand, 1 did not show an efficient scavenging activity of galvanoxyl radical in ethanolic solutions. Furthermore, in a separate experiment, it was not observed trapping of singlet oxygen (¹O2) generated by Rose Bengal, in the presence of 1. The activity of 1 was compared with that of vitamins E and C. In vitro experiments of photohemolysis in presence of 1 and cinoxacin, a phototoxic antibacterial quinolone, the photohemolytic effect of cinoxacin was diminished. Allopurinol alone did not show any phototoxic effect under irradiation with UV-A or visible light but was photo-unstable and phototoxic in vitro with UV-B light.

Se estudió la habilidad del alopurinol (1) para inhibir radicales libres o especies reactivas de oxigeno (.OH, ¹O2, H2O2), igualmente se determinó su actividad fotoquímica. De otro lado se midió la habilidad de 1 para eliminar los metabolitos de oxígeno generados por un sistema libre de células basado en quimioluminicencia aumentada de luminol y se monitoreo el espectro de absorción electrónica. Las dos determinaciones, absorbancia y fluorescencia, revelan que 1 es capaz de reaccionar con cantidades equimoleculares de H2O2. En presencia de alopurinol se observan periodos de inhibición dosis dependiente al usar isoluminol como intensificador de luminiscencia (ILCL) en presencia de peroxidasa de rábano o ión ferroso. Por otro lado, 1 no mostró una eficiente actividad frente a radicales galvanoxil en solución etanólica. En otros experimentos en presencia de 1 no se observó bloqueo de especies de oxígeno singlete (¹O2) generado por rosa bengala. La habilidad de 1 fue comparada con la de vitaminas E y C. En experimentos de fotohemólisis in vitro en presencia de 1 y cinoxacin, quinolona fototóxico antibanterial, el efecto fotohemolítico del cinoxacin fue disminuido. El alopurinol no mostró efecto fototóxico por irradiación con luz UV-A o luz visible, sin embargo se mostró foto - inestable y fototóxico in vitro bajo irradiación con luz UV-B.

Study of Leishmania Viannia infection by means of flow cytometry and Giemsa stain using human and murine macrophage lines (U-937 and J-774)

Ante las dificultades frente al tratamiento de la leishmaniasis, es importante buscar alternativas terapéuticas que deben ser analizadas empleando modelos in vitro e in vivo adecuadamente estandarizados. Con este propósito, se implementó un modelo de infección in vitro de Leishmania conmacrófagos U-937 y J-774, para evaluar la internalización de promastigotes a distintos puntos tiempo (2 a 6 horas) y por dos técnicas: coloración de Giemsa (CG) y citometría de flujo (CF). En el análisis por CF, se evaluó la invasión teniendo en cuenta la emisión de fluorescencia de los parásitos transfectados con la proteína verde de fluorescencia (GFP) y el aumento de la densidad citoplasmática de los macrófagos debida a los parásitos internalizados, lo cual fue verificado con el recuento microscópico realizado con CG; se encontró que a una proporción 1:35 (células:parásitos) se pueden establecer cambios densitométricos asociados con la infección empleando cepas de parásitos no transfectadas. También se describe que las J774 internalizan más eficientemente promastigotes de Leishmania que las células U937 (P valor: 0,0006), y se observa a su vez para la línea murina un aumento del número de parásitos por célula, respecto a los macrófagos humanos empleados en este ensayo (P valor 0,0038). Este estudio nos permite concluir: (i) que los cambios en la densidad citoplasmática evidenciados por CF son suficientes para establecer el porcentaje de infección parasitaria, aun para aquellos parásitos no transfectados; (ii) que la CG es menos costosa que el uso de la CF para evaluar infección parasitaria, aunque por su carácter semicuantitativo, la variabilidad intra- e inter-observadores la hace menos precisa; (iii) que los resultados cuantitativos obtenidos por la CF se correlacionan con los observados en la CG, y permiten sugerir que estas dos técnicas resultan complementarias; y (iv) que el porcentaje de infección y el número de parásitos internalizados para la J-774 son mayores que lo encontrado para la U-937, lo cual puede deberse a que un mayor número de receptores de complemento sobre la línea murina favorece la internalización de patógenos intracelulares, proceso menos favorecido en la línea humana por los niveles reducidos de este tipo de receptores en su membrana celular.

The treatment for Leishmaniasis has presented some difficulties related with adverse effects and resistance. For these reasons it is important to search therapeutic alternatives which must be analyzed using adequately standardized in vitro and in vivo models. With this purpose, we implemented an in vitro model for leishmania infection using U-937 and J-774macrophages, and evaluating promastigote internalization at consecutive time spans (from 2 to 6 hours). The first approximation assayed involves the flow cytometric (CF) analysis for invasion quantification by measuring the fluorescence emitted by parasites previously transfected with green fluorescence protein (GFP). In the alternative strategy, parasitized cells were subjected to Giemsa stain and CF was applied to measure the increase of macrophages cytoplasm density owed to internalized parasites. Giemsa stain also allowed us to estimate the number of parasites within each cell. We report that the presence of 35 parasites per macrophage produces an increase in cytoplasmic density enough to be detected by CF so that infection can be clearly reported. We also found that J-774 macrophages internalize Leishmania promastigotes more efficiently than U-937 cells (P value: 0.0006). Cells of the murine line were infected by a higher number of parasites than the human counterparts used in this study (P value 0.0038). From the resultas, we conclude: (i) the change in macrophage cytoplasm density demonstrated by CF after Giemsa stain are sufficient to estimate the percentage of infection. (ii) Giemsa stain provides a less expensive strategy to evaluate Leishmania infection than the fluorescence based option, although the intra and inter observer variability (semi-quantitative procedure) makes it less precise; (iii) quantitative results obtained by both techniques correlate to each other, suggesting that these two tools can be considered complementary; and (iv) both the percentage of infection and the number of internalized parasites are higher for J-774 than for U-937 macrophages. This probably suggests the presence of more receptor molecules (binding targets) for Leishmania ligands on the murine cell membrane determining a more efficient internalization rate than in human macrophages.