Nanosized delivery systems for fluoroquinolones: a review and practical case formulation in the setting of multidrug-resistant bacteria.

Abstract

A resistência bacteriana apresenta-se nos dias de hoje como uma ameaça constante, com impacto não só ao nível da saúde da comunidade global como também na economia dos países. A ineficácia das quinolonas apresenta especial importância, uma vez que esta classe de antibióticos ocupa um lugar de destaque constituindo uma escolha comum de antibiotrapia.Com este trabalho pretende-se sistematizar os melhores métodos de produção, com vista à obtenção de características físico-químicas otimizadas para produção de formulações eficazes na erradicação de resistências. Estes novos sistemas de administração de fármacos minimizam os efeitos de bombas de efluxo, a formação de biofilmes, tendo ainda a capacidade de ultrapassar diversos problemas de farmacocinética. Para alcançar esse compromisso, foi realizada uma revisão sistemática da literatura para entender os principais usos das nanopartículas no cenário de resistência a antibióticos, bem como a integração e interpretação de uma série dados provenientes de experiências realizadas na Universidade de Coimbra, validando as informações descritas na literatura.Existem inúmeras classes de nanopartículas e optamos por abordar nanopartículas lipídicas, poliméricas e inorgânicas neste artigo devido à sua aplicação no contexto de resistências a antibióticos.Entre os processos de produção de nanopartículas lipídicas sólidas (SLN), a técnica de microemulsão apresentou os melhores tamanhos de partículas e ainda taxas de encapsulação mais eficientes. Quanto à produção de transportadores lipídicos nanoestruturados (NLC), o processo com o melhor tamanho de partícula foi a Homogeneização a Alta Pressão (HPH). Em relação às partículas poliméricas, as técnicas destacadas foram dessolvatação, coacervação e gelificação iónica. Os usos previstos de diferentes tipos de partículas nos respectivos contextos clínicos são discutidos em detalhes neste trabalho, considerando as diferenças nas propriedades farmacocinéticas e farmacodinâmicas.

The antibiotic resistance is a global threat to world’s public health, encompassing several challenges to human health as well as a huge economic burden. The unmet aimed efficiency of quinolones retains crucial interest and relevance since they are a common choice in antibiotherapy. This work aims to review the several nanoparticle production processes, in order to obtain delivery systems able to surpass bacteria’s widespread resistance. These new delivery systems minimize the efflux pump effects, the formation of biofilms and have the capacity of overcome pharmacokinetic issues. To achieve such commitment a critical analysis of literature was performed to understand the main usages of nanoparticles in antibiotic resistance setting, as well as a series of experiments performed in the University of Coimbra to validate whenever possible the information described by literature. Among numerous classes of nanoparticles, we have chosen to address lipid, polymeric and inorganic nanoparticles due to its appliance in the context of antibiotic resistances. Among production processes for Solid Lipid Nanoparticles (SLN), the microemulsion technique presented the best particle size and the most efficient encapsulation rate. As for the production of Nanostructured Lipid Carriers (NLC), the process with the best particle size was High Pressure Homogenization (HPH). Regarding polymeric particles, the highlighted techniques were desolvation, coacervation, and ionic gelation. The foreseen usages of different types of particles in the respective clinical settings are discussed in detail in this work, namely comprising the differences in pharmacokinetic and pharmacodynamic properties.