TOPICI e VEICOLAZIONE INTRADERMICA

VEICOLAZIONE INTRADERMICA- Diversi aspetti sono stati chiariti sul come un farmaco o altro principio attivo possa attraversare la barriera costituita dallo strato corneo, e come questo fattore limitante possa essere influenzato in modo da ottenere migliori effetti  funzionali o terapeutici. Nonostante l’ampia varietà dei metodi studiati per  aumentare la veicolazione transdermica per ottenere effetti sistemici, l’applicabilità è rimasta in questo campo  limitata. Al problema del superamento della barriera epidermica la attenzione è stata data prevalentemente dalla ricerca dermocosmetica. La ricerca dermatologica, anche per i numerosi  aspetti applicativi, è interessata oggi a dedicare studi sperimentali e clinici ai metodi di penetrazione intradermica.

La biodisponibilità cutanea della maggior parte delle formulazioni dermatologiche commercializzate  risulta  bassa.  Le strategie per incrementare la veicolazione possono essere chimiche, di ordine biochimico o fisiche. Gli enhancers chimici: a) incrementano la diffusibilità della sostanza all’interno della barriera, b) ne aumentano la solubilità nel veicolo, c) migliorano il coefficiente di partizione. Inoltre  metodi capaci di interferire con la biosintesi di alcuni lipidi alterando la struttura della barriera incrementano la penetrazione.  Di interessante approfondimento  dermatologico sono i meccanismi fisici che consentono  aumento della penetrazione cutanea di  sostanze :  la iontoforesi (che incrementa la penetrazione di sostanze ionizzate), la elettroporazione (che utilizza correnti creando nuovi percorsi attraverso la barriera), e la  sonoforesi, metodologia ad ultrasuoni tra i 20 e i 25 KHz  che producono alterazioni e superamento della barriera rappresentata dal corneo.

E’ riportato il recente  sviluppo  di questi metodi, ed  è   sottolineta la   importanza di  veicolo ed eccipienti, che determinano: effetti di partizione e diffusione, differenze nella entità dell’assorbimento e interazioni complesse tra sostanza, veicolo e cute, condizionando  gli effetti specifici; per cui   formulazioni utili non possono   essere estemporaneamente stabilite.

I – Somministrazione intradermica e transdermica di principi farmacologicamente attivi

La pelle costituisce importante barriera verso l’ingresso di sostanze estranee nel corpo e d’altra parte via potenziale utilizzabile per il trasporto di principi attivi funzionali o a  scopo terapeutico in essa e nell’organismo. Da numerosi recenti studi sono state rese note le modalità con cui  queste molecole possono attraversare lo strato corneo, maggiore fattore limitante  del processo di diffusione  e penetrazione,  e come possa essere incrementata la penetrazione di sostanze farmacologicamente utili (1).

Lo strato corneo presenta una struttura unica, con organizzazione eterogenea a mattoni e cemento, determinante nella funzione di barriera. I corneociti (i “mattoni” : circa l’85% della massa del corneo) e i lipidi intercellulari (il 15%) sono disposti in circa 15-20 strati (2). Si compone all’incirca di: 70% di proteine, 15% di lipidi e solo 15% di acqua (3).

Nei corneociti sono addensate cheratina e filaggrina e  prodotti di scissione. Il corneocita è privo di lipidi, ma ricco proteine. I lipidi sono contenuti all’interno degli spazi extracellulari, organizzati in lamelle a doppio strato circondanti i corneociti (4). La bassissima permeabilità del corneo a sostanze idrosolubili è legata a questa matrice  extracellulare  lipidica. Questa limita la penetrazione cutanea di sostanze idrofile, per il percorso convoluto e tortuoso, e per la  estrema idrofobicità dei  tre  diversi lipidi: ceramidi, colesterolo, acidi grassi liberi in rapporto molare 1: 1: 1 (rapporto in peso: ceramidi 50%, colesterolo 35-40%, acidi grassi saturi 10-15%) (5). Questo  rapporto molare è  critico: la diminuzione della concentrazione di  uno di questi tipi di lipidi, alterando il rapporto molare funzionale alla normalità della barriera, ne compromette la integrità (6). Le variazioni di questa struttura lamellare e/o della sua composizione lipidica  costituiscono la base strutturale e biochimica delle variazioni di permeabilità correlata alla sede corporea (insieme allo spessore del corneo, che in rapporto alla sede corporea differisce per addensamento dei filamenti di cheratina nei corneociti, loro contenuto in filaggrina, nonché numero di corneodesmosomi) (7). La matrice extra-cellulare rappresenta anche il cosiddetto reservoir dello strato corneo (per alcune sostanze che rimangono relativamente bloccate nello strato corneo, da cui vengono  lentamente cedute).

La penetrazione cutanea di sostanze comprende diversi processi che si svolgono  in serie o in parallelo. Le sostanze possono  attraversare il corneo attraverso la  via intercellulare e quella transcellulare. Inoltre sono possibili vie attraverso le unità pilosebacee e le ghiandole eccrine.

Si è provato a raggiungere un obiettivo terapeutico anche in tessuti lontani dalla cute. Secondo le definizioni di Flynn e Weiner (8) si ha: Somministrazione topica per un effetto farmacologico limitato alle strutture cutanee, con qualche assorbimento sistemico  inevitabile; somministrazione loco-regionale, quando l’effetto terapeutico deve essere raggiunto in tessuti al di sotto della cute più o meno profondamente (in genere muscoli, articolazioni, vasi, etc.) con assorbimento sistemico, più o meno limitato.   Notevoli sono le perplessità riguardo all’efficacia di questo tipo di somministrazione ( realizzata con  creme, unguenti, pomate, cerotti, etc.). La somministrazione transdermica è diretta invece ad ottenere, attraverso l’applicazione di una preparazione sulla cute, livelli farmacologici attivi per il trattamento di malattie sistemiche.

Da molti anni si è cercato di ottenere questo assorbimento  attraverso la rete circolatoria cutanea di sostanze ad azione sistemica, utilizzando metodi diversi per incrementarne la penetrazione. La somministrazione transdermica (o percutanea) si è dimostrata in alcune condizioni e per alcuni farmaci vantaggiosa, ma presenta notevoli difficoltà: 1) non sono molte le sostanze idonee, e  una serie di parametri ne influenzano la  diffusione; 2) possono essere coinvolti  processi metabolici nella cute e i farmaci metabolizzati prima di raggiungere il circolo. Inoltre si può avere  accumulo nella cute del farmaco e   biodisponibilità   determinata da vari  altri elementi; 3)La penetrazione transdermica può variare  da individuo ad individuo ed in rapporto alla età del soggetto.

Nella somministrazione topica il principio attivo deve viceversa ottenere massima efficacia locale con minimo assorbimento sistemico.  In campo dermatologico (come in campo ortopedico, oftalmologico, etc.) vi è lunga ed ampia esperienza delle preparazioni  per   una azione farmacologica locale; risultati raggiungibili  dalla esperta combinazione di opportune proprietà  della sostanza attiva  con appropriate  forme di veicoli (gel, creme unguenti,  etc.)

II – Barriera dello strato corneo e  penetrazione intradermica

La penetrazione attraverso il corneo comprende ripetuti fenomeni di partizione delle  molecole delle sostanze tra i compartimenti lipofilo e idrofilo del corneo. Per molte sostanze avviene per una via intercellulare, piuttosto che transcellulare, con diffusione intorno ai cheratinociti.

Via intercellulare. Le lamelle lipidiche degli spazi intercellulari –  ciascuna  comprendente 2 o 3 doppi strati lipidici, e costituite principalmente  da ceramidi, colesterolo e acidi grassi liberi – compongono la struttura   intercellulare del corneo, con ruolo principale nella funzione di barriera.  La maggior parte dei soluti attraversa  vie intercellulari lipidiche, non polari o polari. La permeabilità di soluti molto polari è costante e  simile al trasporto di ioni  (es.ioni potassio). Per i  soluti lipofili vi è permeabilità  che cresce con la loro  lipofilia.

Via transcellulare. Nel corneo, tra  i componenti intracellulari non vi sono presenti  più lipidi e non vi è  matrice funzionale lipidica intorno ai filamenti  di cheratina e a cheratoialina; ne risulta una quasi impenetrabilità dei corneociti (9).

Una via di penetrazione attraverso spazi interstiziali è costituta dalla degradazione dei corneodesmosomi, e porta  alla formazione di un dominio lacunare continuo (“poro acquoso”). Normalmente le lacune formate dalla degradazione di corneodesmosomi sono disseminate e discontinue, ma – in seguito a stimolo (idratazione per occlusione, ionoforesi, ultrasuoni, ed altri) –  possono ampliarsi  e connettersi in rete formando una “via-poro”, ritornando poi alla situazione di base. Questo recente dato è particolarmente interessante nello studio dell’ incremento della permeabilità  ottenibile con metodi diversi (6, 10).

Trasporto attraverso strutture follicolari e ghiandolari. Una via a limitata diffusione è quella attraverso follicoli piliferi, unità pilosebacee e ghiandole eccrine. Gli orifici delle unità pilosebacee rappresentano circa il  10% in aree dove presentano elevata densità (come viso e cuoio capelluto) e solo lo 0, 1% in aree a bassa densità di unità. E’ così possibile selettivamente indirizzare la azione di alcuni farmaci a  follicoli  e ghiandole sebacee. La via  follicolare può essere influenzata  dalla secrezione sebacea, favorente l’assorbimento di sostanze solubili in lipidi. La penetrazione attraverso le unità pilosebacee rimane dipendente dalle caratteristiche della sostanza e dal tipo di  preparazione.  Nei metodi di penetrazione transdermica per l’ottenimento di effetti sistemici , questa via è utilizzata inizialmente, mentre quella intercellulare, raggiunta in tempi più lunghi, rimane dominante.

1-Parametri farmacocinetici. Partizione veicolo / strato  corneo

Per lo studio dei meccanismi di trasporto e delle funzioni di barriera della cute questa può essere considerata come una membrana, o un insieme di membrane (per il cui studio sono anche applicabili principi matematici) (11).

Nel suo complesso il trasporto attraverso lo strato corneo è fondamentalmente un processo di diffusione passiva molecolare. Le proprietà fisicochimiche  e strutturali della sostanza  sono determinanti  ai fini della capacità di diffusione e penetrazione attraverso la membrana: determinanti importanti sono  solubilità e diffusibilità.

La solubilità relativa di un soluto,  – ossia l’equilibrio  tra la solubilità della sostanza nel corneo relativamente a quella nel veicolo –  determina il suo coefficiente di partizione. Questo indica, cioè, la capacità della sostanza di separarsi dal veicolo verso lo strato esterno del corneo, con possibilità quindi  di  assorbimento dagli epidermociti.

La diffusibilità è la capacità di  un soluto di attraversamento della barriera ed è influenzata da vari fattori, compresa la tortuosità del percorso intercellulare.  Questo processo passivo di assorbimento è governato dalla legge di diffusione di Fick:  la velocità di assorbimento –  flusso – è proporzionale alla differenza di concentrazione della sostanza rispetto a quella nella barriera. Può essere infine citato che il coefficiente di permeabilità mette in relazione  flusso e  concentrazione  e risulta da coefficiente di partizione, da coefficiente di diffusione, e  lunghezza della via di diffusione (12).

2- Ruolo di veicolo ed eccipienti  ed interazione  con i principi attivi

Un veicolo è definito dal tipo di preparazione (crema, unguento, gel,  etc.) e dagli  eccipienti (acqua, paraffina, glicole propilenico, etc.), e  i termini “veicolo” ed  eccipiente” hanno riferimenti diversi.

Veicolo ed eccipienti influenzano profondamente  velocità e intensità  di assorbimento e pertanto biodisponibilità ed efficacia. Sono di importanza critica: 1) solubilità della sostanza nel veicolo, 2) coefficiente di partizione (determinante la entità del trasferimento della sostanza dal veicolo nel corneo). Gli  eccipienti del veicolo  modulano gli  effetti di partizione e diffusione nel corneo.

Una preparazione grassa, occludendo, può realizzare un incremento della penetrazione del farmaco, ma    veicoli grassi e unguenti non sono  sempre più  potenti delle creme; e creme, gel e  soluzioni possono essere formulati in modo da ottenere potenza uguale a quella degli unguenti. Ad es. per i corticosteroidi topici  la stessa attività  può risultare  per differenti classi di potenza se formulate in veicoli differenti (13). Una preparazione in gel di kellina, assicurando migliore penetrazione, ha dimostrato  migliori risultati nel trattamento di vitiligine (14). Anche la penetrazione transfollicolare è influenzata da veicolo ed eccipienti; e in questo caso  migliori risultano alcuni veicoli lipofili o alcolici, e importanti sono  dimensione e carica delle molecole del soluto (15).

Tutte le osservazioni riportate portano a sottolineare la assoluta importanza di composizione di veicolo e formulazioni, che determinano effetti di partizione e diffusione, differenze nella entità dell’assorbimento e interazioni complesse tra sostanza, veicolo e cute, e pertanto  gli effetti specifici.  Veicoli e formulazioni sono opportunamente e specificamente studiati in rapporto agli elementi varabili riportati e non possono   essere estemporaneamente stabiliti.

3 – Condizioni che modificano la funzione di  barriera

Nella  idratazione la maggior parte dell’acqua  è associata alla cheratina intracellulare; assorbe notevolmente acqua il fattore di idratazione  naturale (NMF) (10% del peso del corneocita) (16). Si ha rigonfiamento dei corneociti  e alterazione  profonda delle  proprietà di barriera del corneo. (Nelle regioni intercellulari le piccole quantità di acqua legate a gruppi polari per l’idratazione non provocano riduzione dell’organizzazione lipidica e permeabilità (17)). L’effetto della idratazione  tuttavia risulta discontinuo:  incremento di dieci volte per alcune sostanze e per altre  molto limitato (18).

La “occlusione” previene la perdita di umidità della cute e  aumenta  il contenuto di acqua del corneo, tuttavia il  livello di NMF nel corneo rimane pressoché nullo: sembra così che vi sia un meccanismo omeostatico  che impedisce la iperidratazione della cute (9). La occlusione  può incrementare l’assorbimento di varie volte,  particolarmente di composti idrofili, o in alcune condizioni la formazione dell’effetto reservoir.

La acidità della superficie cutanea, controllando omeostasi e attività enzimatiche, influenza la permeabilità (19), e la attività metabolica propria della cute (processi enzimatici, ossidoriduttivi, etc.) può modificare le sostanze applicate,  influenzando permeabilità ed effetti.

La funzione di barriera è alterata in alcune condizioni patologiche. Così le alterazioni delle proprietà di barriera lipidica intercellulare  – per deficit di acidi grassi essenziali, accumulo di colesterolo solfato, abnorme deposizione lipidica intercellulare – che portano a “cute secca”  (con  abnorme desquamazione e iperproliferazione reattiva); e le alterazioni in alcune malattie genetiche legate a geni che codificano per i filamenti della cheratina (es. m. di Thost-Unna) o per le proteine strutturali dell’involucro corneo, per enzimi (es.  glutaminasi I nella ittiosi lamellare). Tuttavia non sempre è possibile stabilirne l’influenza. Nelle diverse condizioni patologiche si hanno differenze di assorbimento, ma nonostante le alterazioni della barriera, non mancano ostacoli alla penetrazione di sostanze applicate sulla cute (6).

Importante è l’influenza sull’assorbimento legata alle diverse regioni cutanee e alle variazioni tra i diversi siti anatomici. Per quel che riguarda le sedi, l’assorbimento va a diminuire dalla cute palpebrale a quella plantare (20). Per qule che riguarda l’ influenza della età, diverse attività biologiche sono diminuite nella cute dell’individuo anziano; pertanto in questi soggetti i parametri farmacodinamici e gli effetti sull’assorbimento vanno valutati in rapporto ai principi attivi; come nel prematuro e nel neonato, per i quali la permeabilità cutanea è maggiore (21).

Non vi sono elementi sperimentali che confermino la validità della frizione sull’assorbimento percutaneo (6).

Infine le alterazioni della barriera producono modificazioni della TEWL (9), e lo strato corneo può essere definito un biosensore:  ad es. alterazioni della umidità esterna regolano proteolisi di filaggrina,  sintesi negli epidermociti di lipidi, di DNA,etc., per cui possono essere innescati anche fenomeni infiammatori (22).

4 – Biodisponibilità  dei principi attivi delle formulazioni

La biodisponibilità cutanea della maggior parte delle formulazioni dermatologiche commercializzate  è bassa (nell’ambito di 1-5% della dose applicata) (23).

Le sostanze attive di formulazioni topiche sono in generale assorbite in piccola quantità: soltanto una ridotta frazione passa dal veicolo nello strato corneo. La maggior parte rimane sulla cute, soggetta a perdita nel tempo per una serie di fattori: sudore, degradazione chimica,rimozione,etc. L’entità dell’assorbimento del farmaco di solito è nell’ordine del 1-5% della dose applicata; determinando  differenze   della biodisponibilità. Futuri standard dovrebbero perciò comprendere formulazioni a concentrazione non elevata, ma farmaceuticamente ottimizzate ad elevata (50-100%) biodisponibilità (23). Anche perchè le marcate  variazioni  in rapporto alle aree cutanee  e alle condizioni della cute  danno poca certezza della equivalenza terapeutica con altre vie di somministrazione ottenibile in situazioni cliniche (24).

È stato autorevolmente affermato che gli standard sui topici – per quel che riguarda biodisponibilità,  bioequivalenza ed equivalenza terapeutica, metodi e protocolli di valutazione, e parametri biofarmaceutici dei prodotti – sono di 10-20 anni indietro rispetto agli standard raggiunti in altre modalità terapeutiche come quella orale (23).

III – Valutazione  biofarmaceutica di formulazioni topiche

Per la misura della velocità di rilascio e per l’assorbimento di farmaci  vi sono modelli largamente adoperati nello sviluppo di formulazioni dermatologiche topiche, costituiti da membrane sintetiche artificiali o  da cute in vitro animale o umana ( che tuttavia presenta notevole variabilità del potere di barriera) (25). I metodi  in vivo comprendono modelli cinetici e dinamici. I primi si basano su: a ) rimozione selettiva dello strato corneo, b) tecniche di dissezione della cute, c) metodi  di valutazione dell’assorbimento percutaneo indiretti (in sangue, secrezioni,etc.). I modelli dinamici  comprendono:

1-determinazione delle variazioni di colore della cute con strumenti diversi ( Minolta, X-rite, etc.) con i quali vengono determinati anche il grado di eritema provocato o la variazione di colore dopo fotostimolo UVB;2- determinazione del flusso ematico cutaneo ( monitoraggio con procedure ottiche Laser Doppler) ;3-valutazione dell’infiltrato neutrofilo UVA-indotto (ad es. per stabilire la attività infiammatoria di corticosteroidi); 4-modelli su animali (26).

IV – Metodi di  modulazione della permeazione cutanea

Quando si applica sulla cute una sostanza con un veicolo semplice può essere insufficiente il risultato terapeutico ottenuto per la scarsa concentrazione che si realizza nell’area di applicazione. Da alcuni anni si sono sviluppate  ricerche  e strategie per incrementare la veicolazione. Le strategie possono essere   di ordine chimico e biochimico o fisiche.

1-Enhancers chimici

Per aumentare la penetrazione può essere integrato il veicolo con sostanze dette  enhancers, alcuni dei quali interagendo con i lipidi  intercellulari  migliorano il coefficiente di diffusione della sostanza attiva nel corneo. Gli enhancers chimici possono: a)incrementare la diffusibilità della sostanza all’interno della barriera, b) aumentare la solubilità nel veicolo o entrambe; c) migliorare il coefficiente di partizione.

Queste sostanze tendono ad avere una azione non specifica, con implicazioni per la penetrazione di sostanze irritanti che possano venire in contatto successivamente con la cute. Enahncer di questo tipo, che tuttavia  non hanno raggiunto ampia diffusione, sono: Azone, SEPA, Dermac SR-38 e numerosi altri (27).  Molto adoperato è l’acido oleico. In alcuni casi tuttavia  hanno anche un effetto irritante per cui la loro applicazione viene attentamente valutata nelle diverse preparazioni (28).

Eccipienti come etanolo e propilenglicole e il DMSO (dimetilsolfossido) possono, alterando la organizzazione dei lipidi dello strato corneo e  la struttura  della barriera (29), aumentare la diffusione (27). Le loro proprietà solventi  influenzano positivamente la solubilità delle sostanze attive  nel veicolo ed il coefficiente di partizione (tuttavia con qualche possibile effetto spiacevole come bruciore o  dermatite irritativa). Questi enhancer incrementano  anche l’effetto reservoir. Estraendo i lipidi, detergenti e surfattanti agiscono in modo analogo.

Interessante è l’approccio metabolico. Le strategie che interferiscono con la sintesi,  organizzazione,  creazione,  attivazione, delle lamelle  extracellulari possono incrementare  la penetrazione interferendo con la permeabilità della barriera.  La interferenza con la biosintesi di alcuni dei lipidi può alterare la struttura della barriera,  e incrementare la penetrazione.  Sono anche stati provati metodi di interferenza  con la  secrezione e organizzazione dei lipidi (come  brefeldina A, monetina o clorochina) ed enhancers che alterano la organizzazione  sopramolecolare delle lamelle bistratificate (analoghi sintetici dei grassi che inducono anomalie nella organizzazione delle membrane; precursori complessi non metabolizzabili, etc.) (6).

Questi metodi portano alla  alterazione del rapporto molare critico (v. sopra) tra ceramidi, colesterolo ed acidi grassi :  se si ha delezione o eccesso di uno dei 3 lipidi chiave, il componente lipidico in eccesso non può consevare la organizzazione lamellare. Si ha separazione delle fasi con interestizi più permeabili e creazione di ulteriore via di penetrazione.

In realtà ogni alterazione dei componenti e della miscela critica dei tre tipi di lipidi che possa portare ad aumento maggiore di tre volte di un componente, ritarda la riparazione  della barriera  alterata (30).

La efficacia di enhancers può essere aumentata inibendo la reazione  metabolica di riparazione, quando si è ottenuta la alterazione della barriera; inibendo cioè  sequenze metaboliche che tendono a riformare e a mantenere la funzione di barriera. Ad es. inibitori di enzimi con rilevanti funzioni ( es. lovastatina) o specificamente di  enzimi della sintesi di ceramidi o di acidi grassi, con alterazione del rapporto critico molare dei tipi di lipidi sopra menzionati, e discontinuità nel sistema lamellare a doppio strato (31). Incremento può essere raggiunto attraverso modifica della polarità, indotta da  enhancers (32). Recenti studi propongono la possibilità di adoperare i metodi sopra citati  in collaborazione con i metodi fisici (v.avanti).

Nonostante l’ampia varietà dei metodi sperimentati per aumentare la veicolazione transdermica,(cioè per obiettivo sistemico) l’applicazione è stata minima, e  elenco dei farmaci per i quali è stato possibile utilizzare la via  transdermica e l’uso sistemico è piccolo <10, e limitato a sostanze lipofile e di basso  peso molecolare: acido nicotinico ,nitroglicerina,clonidina, ormoni steroidi, scopolamina (33). Certamente le grosse difficoltà di questi studi sono rappresentate dal fatto di essere condotti su cute umana, ma in vitro.

2 -Sistemi carrier vescicolari

Formulazioni liposomiche sono risultate considerevolmente efficaci, tuttavia incrementerebbero la penetrazione soltanto attraverso una via transappendigeale, poichè non vi è evidenza che possono penetrare lo strato corneo (34). Vanno anche citati:  niosomi, la cui formulazione comprende surfattanti non ionici,  e trasferosomi, formati da liposomi modificati (fosfatidilcolina, colato sodico, etanolo, etc.) che si basano sulla possibilità delle vescicole di attraversare intere il corneo,  per  azione del gradiente osmotico tra gli strati esterni e interni del corneo. Sono vescicole  “flessibili” capaci di trasportare il contenuto attraverso la tortuosa via intercellulare del corneo.

V – Sistemi fisici di incremento della veicolazione

Alcuni metodi strumentali sono stati sperimentati per incrementare la penetrazione di sostanze attive in circolo per una azione sistemica, evitando una traumatica introduzione, come quella attraverso aghi; o anche per ottenere un effetto loco-regionale; cioè sistemi con  l’obiettivo di raggiungere l’area da trattare con adeguata concentrazione di farmaco  ad una qualche profondità e in modo selettivo, senza dispersione in circolo(sistemi  transdermici)(35).

La iontoforesi ed elettroporazione rappresentano metodi fisici elettricamente assistiti per aumentare la veicolazione di farmaci/sostanze attraverso il corneo. La sonoforesi utilizza ultrasuoni  con modalità a bassa frequenza.

1 – Sonoforesi

La sonoforesi (o fonoforesi o ultrasuonoforesi)   costituisce la strategia più promettente  per  ottenere incremento degli effetti di farmaci ed altri principi attivi utilizzati in campo dermatologico (36). Gli US producono alterazioni nella struttura dello strato corneo e permeabilizzazione (37).

Le frequenze utili sono state a lungo incerte: quelle adoperate nelle indagini diagnostiche (1- 4 MHz) sono scarsamente efficaci, mentre  quelle molto elevate (10-20 MHz )incrementano la penetrazione (38); ma  interessanti  in Dermatologia sono recentemente risultate quelle a bassa frequenza, tra i 20 e i 25 KHz (39).

Recenti studi hanno messo in evidenza la dipendenza dell’effetto a 20 KHz da vari parametri (40-42):   responsabile della diminuzione della funzione di barriera appare principalmente il fenomeno di cavitazione (43), anche se all’aumento di temperatura indotto da US è stato assegnato in alcuni esperimenti un ruolo intorno al 25% (44 -46),e vengono coinvolti trasporto per convezione ed impatto meccanico (47).    Possibili vie di penetrazione sono attribuite alla formazione di transitorie modificazioni (“pori”  circa 20micron) (48), che risultano in condizioni sperimentali sufficienti per la penetrazione di molecole di farmaci di alto peso molecolare ( 49,50).

La combinazione di US con surfactanti (sodiolauril-solfato) accresce  il trasporto , e richiede minore energia  (51).

L’assorbimento sonoforetico varia in rapporto ai diversi farmaci (52). Ad es. la frequenza  a 20 KHZ può incrementare l’assorbimento di un cortisonico (esperimenti in vitro con clobetasolo 17-propionato) (42). Sono stati studiati anche   effetti biologici su cute umana e   possibili applicazioni (46).

L’attivazione mediante US di farmaci apre un’interessante prospettiva in campo oncologico cutaneo (53).

2 –  Ionoforesi e Iontoforesi

La ionoforesi incrementa la penetrazione di sostanze ionizzabili, adoperando la forza di un debole campo elettrico (la corrente continua o galvanica applicata va da 0 a 250 microampere = 0.25 mA. Gli ioni trasportano la corrente  applicata tra un elettrodo e un secondo elettrodo indifferente) (54). In dermatologia e’ largamente adoperata con varie apparecchiature  nella  iperidrosi (55). Il tempo necessario per consentire che la sostanza ionizzata attraversi la barriera è in alcune applicazioni di circa 25-30 minuti, ma di diverse ore in applicazioni transdermiche (per effetto sistemico o loco-regionale sull’apparato osteotendineo).

La ionoforesi convenzionale presenta scarsa efficienza del  trasporto transdermico, distribuendo l’ agente attivo prevalentemente nelle aree superficiali cutanee: l’assorbimento  verso tessuti profondi o per ottenere azione  sistemica avviene in minima parte. Se la ionoforesi è prolungata per ottenere un effetto transdermico si possono avere effetti collaterali legati alla corrente continua (ustioni chimiche polari) e/o possibili reazioni allergiche al farmaco. Presenta inoltre alcune controindicazioni (soggetti con pace-maker, lesioni cutanee in atto, epilessia).

La iontoforesi utilizza campi elettrici bipolari con corrente alternata, consentendo il trasporto di sostanze ionizzabili, incluse macromolecole, ma anche   di non ionizzate  e solo polari. Il trasporto è a livello interstiziale nel corneo, attraverso pori acquosi, o ancora livello extracellulare, a livello lacunare (meno frequentemente appendigeale) (56). La iontoforesi di farmaci ionizzati potrebbe dar luogo  ad un aumento di 20-60  volte della penetrazione rispetto alla sola applicazione topica. La quantità del farmaco è proporzionata alla intensità della corrente applicata.

I due principali meccanismi responsabili secondo Santi (57) sono: “ionoforesi”, nella quale gli ioni sono respinti da un elettrodo della stessa  carica; “elettrosmosi”, movimento convettivo di un solvente che ha luogo attraverso un “poro” caricato, in risposta al passaggio preferenziale di contro-ioni, sotto l’influenza del campo elettrico. La iontoforesi incrementa il trasporto attraverso la barriera  con tre meccanismi : (a)  interazione  ioni-campo elettrico che supporta la conduzione ionica; (b) incremento di permeabilità della membrana-cute provocata dal flusso di corrente elettrica; (c) elettroosmosi, per il quale fenomeno si ha  flusso massivo di solvente che trasporta sia specie ionizzate che neutre (58). Poichè la cute al di sopra del pH 4 ha carica  negativa, i controioni sono ioni positivi e il flusso elettroosmotico  va  dall’anodo al catodo. Pertanto il trasporto anodico è favorito dalla elettroosmosi, mentre quello catodico è ritardato. Il flusso elettroosmotico diviene elevato  con l’aumento di dimensione delle molecole ionizzate. Per  la elettrosmosi il trasporto di grosse molecole anioniche (anche proteine) dal compartimento anodico può essere più efficace di quella dal compartimento catodico.

Questo fenomeno di elettrosmosi incrementerebbe in particolare il trasporto anodico di farmaci caricati positivamente e di grosse dimensioni, (il cui trasporto “iontoforetico” è spesso ridottissimo), e promuove la migrazione transdermica di molecole non caricate ma tuttavia polari, molecole la cui permeazione passiva è caratteristicamente molto ridotta (59).

Per quel che riguarda effetti collaterali, nella ionoforesi la corrente continua (o galvanica) applicata tramite elettrodi in una parte del corpo, da luogo alla formazione di un campo elettrico unidirezionale; e può  essere indotto riscaldamento del tessuto, eritema ed anche ustione, nonché  formicolio nella area di applicazione degli elettrodi. Viceversa nella iontoforesi con le numerose interruzioni della corrente (frequenze altissime), si eliminerebbe il surriscaldamento cutaneo dato dalla corrente galvanica.

Come sopra riportato, è stata dimostrata la possibilità di trasporto iontoforetico  anche di macromolecole (59).

Combinando iontoforesi e diffusione passiva è stata osservato aumento della penetrazione attraverso lo strato corneo di kellina ad opportuno pH 7, anche se il farmaco non è ionizzato (60).

E’ stato dimostrato (61) che per molecole piccole il trasporto in generale diminuisce con l’aumento della grandezza, e la struttura molecolare costituisce un elemento chiave per il trasporto da iontoforesi. Può avere importanza inoltre la sequenza chimica nella struttura molecolare (come dimostrato per gli oligonucleotidi).

Santi (62) ritiene che la iontoforesi può essere una interessante alternativa alla via parenterale in una possibile terapia sistemica, anche per peptidi e per sostanze  macromolecolari in stato ionizzato a valori di pH fisiologico( essendo queste per altre vie poco  assorbite e assai  degradate da enzimi proteolitici). Risulterebbe anche  possibilità terapeutica in alcune patologie cutanee (come l’herpes simplex e la psoriasi) (63).

E’ stato  riportato che la iontoforesi può far penetrare il farmaco ad una profondità di oltre 1 centimetro. Una volta che il flusso di corrente ha  trasportato gli ioni del farmaco attraverso il corneo nei primi 2 mm di tessuto, inizialmente vi sarebbe un effetto ”deposito” al di sopra della area di microcircolo. Poi il farmaco diffonderebbe dal deposito nel derma, e  dalla rete capillare sarebbe trasportato via nella corrente ematica (riducendosi così il gradiente per una penetrazione verso i tessuti profondi sottostanti). La somministrazione locale di un farmaco tramite iontoforesi avverrebbe così ad una profondità pari almeno a quella della rete vascolare (plesso vascolare superficiale).

Nella iontoforesi le unità convenzionali di farmaco in somministrazione sono rappresentate da mA/minuti; e vengono così calcolate: mA  (di corrente applicata) X tempo (di applicazione in minuti).

La iontoforesi ha una lunga storia, essendo stata  suggerita per varie terapie da molti anni in diversi campi della Medicina, in terapia fisica e anche in campo odontoiatrico. Tuttavia presenta anche essa efficienza limitata per per effettuare terapia sistemica, per cui il trasferimento di principi attivi è stato studiato prevalentemente  per    terapia loco-regionale (ad esempio nel trattamento di forme muscoloscheletriche) o per qualche  trattamento locale.  Molte le sostanze provate: lidocaina, epinefrina, metilprednisolone, desametazone, antivirali, antibiotici (33).

La utilità della iontoforesi in campo dermatologico è stata preconizzata da Gangarosa  per la  anestesia locale, per la neuralgia posterpetica, e per la terapia con corticosteroidi topici (64). La anestesia fino ad una profondità di 1 cm o più è stata studiata in doppio cieco; risultando  efficace per chirurgia delle palpebre e per biopsie cutanee (shave).

In conclusione, la iontoforesi risulta particolarmente indicata per brevi applicazioni nelle quali risulta sicura ed efficace. Essa potrà essere migliorata da moderne strumentazioni elettroniche e da dispositivi (cuscinetti di idrogel) (65).

Studi recentissimi sperimentali indicano nuove prospettive introducendo sostanze con funzione di cooperazione: iontoforesi a idrogel. In uno studio di Fang con vari polimeri incorporati in formulazioni, gli idrogel dimostrarono maggiore capacità di trasporto delle soluzioni (66). Risultato attribuito dall’autore alla abilità antinucleante dei polimeri che   incrementano  l’attività termodinamica  della sostanza attiva nella formulazione. Inoltre in questo studio il pretrattamento con isoprpopilmiristato, enhancer di sostanze lipofile, migliorava la penetrazione sia passiva che iontoforetica.

Recentemente sono stati proposti dei sistemi “autonomi” di iontoforesi che si basano sulla veicolazione di farmaci con corrente bassissima : in pratica sulla applicazione di un cerotto (al cui interno è presente una batteria ultrasottile) attraverso cui gli ioni penetrano la cute ed i tessuti sottostanti con un’intensità di 80 mA/minuto e per una durata di 24 ore. La migrazione nelle 24 ore permette di creare nella zona di interesse un deposito di farmaco sottocutaneo, con effetti terapeutici maggiori rispetto a quelli tradizionali. Inoltre la bassa intensità di corrente evita in maniera considerevole i rischi di irritazione della pelle; questo sistema consente al paziente ampia libertà di movimento (67). Recentemente la iontoforesi è stata proposta in combinazione con gli ultrasuoni a bassa frequenza (68).

Alcune interessanti applicazioni sono in studio per ottenere   la estrazione dal circolo venoso attraverso la cute  di analiti (iontoforesi inversa) (75).

3 –   Elettroporazione

In questa modalità un campo elettrico reversibile, con impulsi brevi e di alto voltaggio, “elettropora”  le barriere lipidiche a doppio strato e porta alla formazione di fasi lipidiche non lamellari e di pori subcellulari , ottenendo maggiore velocità di trasporto delle sostanze (69). La elettroporazione utilizza correnti di bassa intensità  da un elettrodo  della stessa carica della polarità netta del farmaco, conducendo le molecole attraverso lo strato corneo e  utilizzando vie extracellulari  (e  probabilmente anche transappendigeali).

La elettroporazione per incrementare la permeabilità della cute verso la penetrazione di farmaci è nelle prime fasi di sviluppo (70-71) e dovranno essere  integrati gli studi in vitro con studi in vivo e clinici,  messi  a punto con nuovi opportuni strumenti. Secondo qualche autore, maggior incremento potrebbe essere raggiunto dalla combinazione di  elettroporazione con iontoforesi e ultrasuoni, anche per  macromolecole. Con la elettroporazione si crerebbero nuovi percorsi e conseguentemente più uniforme distribuzione della carica elettrica e pertanto   possibile minore  irritazione cutanea.

E’ prevedibile che nel vicino futuro molte nuove ricerche saranno dedicate allo ulteriore sviluppo di metodi fisici per la attivazione della penetrazine cutanea con modificazioni degli attuali metodi di iontoforesi  e con metodologie ad ultrasuoni (sonoforesi).

4 – Crioelettroforesi

Alcuni problemi dati dalla iontoforesi possono essere essere eliminati se il “pad” dell’elettrodo attivo è sostituito da un blocco di ghiaccio prodotto dal congelamento del farmaco nella soluzione. La crioelettroforesi è una tecnica di veicolazione  di farmaci e principi attivi congelati, che introduce sostanze medicamentose idrosolubili, ancor meglio se ionizzabili. Consente la penetrazione  transdermica di queste,ma anche di sostanze con caratteristiche fisico-chimiche diverse, a livelli profondi (6-8 cm) e in quantita più alte che con altri metodi, con impatto sistemico di entità molto ridotta (0,04%). Utilizza corrente elettrica alternata, di  frequenza e  polarità a seconda del farmaco; con opportuna variazione  della intensità (72). Il trasporto del farmaco/sostanza avrebbe luogo per i seguenti meccanismi e fenomeni fisico-chimici: -a) diffusione (fortemente potenziata dall’effetto di porazione della corrente oscillante adoperata)- b) elettrosmosi (v.sopra) Per questo fenomeno vengono trasportate sia l’acqua sia le sostanze disciolte; quando il farmaco non si dissocia o quando lo ione attivo è positivo, l’elettrosmosi rafforza sia  la diffusione sia la azione elettroforetica (73) – c) elettroforesi, che rafforza la diffusione dei farmaci ionizzabili. Soltanto la elettroforesi richiede la dissociazione elettrolitica del farmaco: gli altri consentono il passaggio anche alle molecole neutre (72). La corrente alternata realizzerebbe anche un effetto di porazione.

La sostanza attiva  è  sciolta in ghiaccio che è messo in contatto diretto con la cutee, con gli elettrodi  da entrambe le parti della regione  da trattare.   La corrente passa   essenzialmente attraverso la soluzione   liquida che origina dalla fusione del ghiaccio, e  attraversa i tessuti  verso l’altro elettrodo  trasportando gli ioni  della sostanza attiva. Modificando i parametri della corrente si avrebbe una definita direzione del flusso ionico nei tessuti profondi con alta concentrazione solo locale. Secondo Aloisi (72) non solo una molecola antiinfiammatoria di basso peso molecolare (M=302,68 d) ma anche un mucopolisaccaride (mol.wt.da 5 a 10 kd) può giungere profondamente ( ad es. sino alle capsule articolari).

Questa modalità di iontoforesi rende possibile l’aumento di molte volte (200-300 %) della intensità massima e rispettivamente della intensità totale della corrente senza   danni e sensazioni spiacevoli: gli effetti negativi del freddo, della corrente elettrica e del farmaco vengono neutralizzati reciprocamente. L’effetto vasocostrittore provocato dalla bassa temperatura impedisce una non desiderata rimozione del farmaco tramite il flusso ematico locale.

Sono state calcolate formule da Aloisi e coll. circa la quantità di farmaco che può passare. Da queste risulta anche che il farmaco somministrato non dipende dalla quantità disciolta nella soluzione ma soltanto  dalla carica elettrica che passa nel circuito e dalla frazione molare f. (72). Le principali applicazioni (per la quale sono stati creati strumenti specifici) sembrano queste: corticosteroidi in alta concentrazione locale senza effetti sistemici; terapia locale in caso di deficit della circolazione locale; insufficienza venosa (78).   La tecnica è utilizzabile secondo Vazharov  per il dolore, risoluzioni di  edemi,  disturbi trofici,  e condizioni post-traumatiche del sistema muscolo scheletrico, artriti, strappi, ematomi, ecc.  In campo dermatologico questa complessa tecnica strumentale non sembra presentare reali possibilità.

5 – Idroelettroforesi

Costituisce un diverso metodo di iontoforesi che adopera correnti pulsate, di diversa  forma e frequenza, con formulazioni gel.   Una funzione importante è  affidata al gel (es.gel di  agaroso) nel quale è disperso l’agente attivo con un enhancer di mobilità. Il gel migliora la migrazione durante l’azione del campo elettrico e la soluzione con l’enhancer crea la la forza ionica appropriata per il tipo di agente attivo   trasportato. Questo può essere ionizzato o non. La idroelettroforesi consente all’ agente attivo di penetrare nei tessuti da 0,5 fino a circa 10cm, evitando la dispersione precoce e creando un flusso direzionale (73), per una terapia  loco-regionale. Uno strumento computerizzato   fornisce onde elettriche di diversa  forma e frequenza (tuttavia limitate ad  alcune possibilità predefinite), rapportate alla profondità che deve raggiungere l’agente attivo. La idroelettroforesi sarebbe utilizzabile nella terapia del dolore, con applicazioni della durata di 15-30 minuti, e la possibilità di focalizzare le regioni affette.

6- Onde laser

La compressione fotomeccanica con laser (laser a rubino Q-switched) è stata anche sperimentata ultimamente per modulare la permeazione del corneo (74). Il materiale ( polistirene)  includente la soluzione col principio attivo (es. acido d-aminolevulinico) assorbe la radiazione che ne provoca  ablazione,  mentre la soluzione  incrementa  la propagazione nel corneo dello stress indotto dagli impulsi laser. La via di penetrazione  sarebbe extracellulare come per la sonoforesi e ionoforesi. L’effetto  è solo temporaneo e la funzione di barriera viene a ricostituirsi (6).

(P.Santoianni e M. Nino)

VEICOLAZIONE INTRADERMICA: SISTEMI DI TRASPORTO FISICI

Alcuni metodi strumentali sono stati sperimentati per incrementare la penetrazione di sostanze attive in circolo per una azione sistemica, evitando una traumatica introduzione, come quella attraverso aghi; o anche per ottenere un effetto loco-regionale; cioè sistemi con l’obiettivo di raggiungere l’area da trattare con adeguata concentrazione di farmaco ad una qualche profondità e in modo selettivo, cioè senza dispersione in circolo (sistemi transdermici) (28).
La sonoforesi utilizza ultrasuoni con modalità a bassa frequenza.
La iontoforesi e la elettroporazione, rappresentano metodi fisici elettricamente assistiti per aumentare la veicolazione di farmaci/sostanze attraverso il corneo.
Sonoforesi
La sonoforesi (o fonoforesi o ultrasuonoforesi) costituisce la strategia più promettente per ottenere incremento degli effetti di farmaci ed altri principi attivi utilizzati in campo dermatologico (30). Gli ultrasuoni (US) producono alterazioni nella struttura dello strato corneo e permeabilizzazione (43).
Le frequenze utili sono state a lungo incerte: quelle adoperate nelle indagini diagnostiche (1-4 MHz) sono scarsamente efficaci, mentre quelle molto elevate (10-20 MHz) incrementano la penetrazione; ma interessanti in Dermatologia sono recentemente risultate quelle a bassa frequenza, tra i 20 e i 25 KHz (58).
Uno studio mediante spettroscopia ad infrarossi ha dimostrato che in seguito a sonoforesi viene rimosso circa il 30% dei lipidi intercellulari dello strato corneo: a questa rimozione andrebbe ascritta parte dei risultati ottenuti con la sonoforesi (2).
Recenti studi hanno messo in evidenza la dipendenza dell’effetto a 20 KHz da vari parametri (41, 42): responsabile della diminuzione della funzione di barriera appare principalmente il fenomeno di cavitazione (47) (figura 1), anche se all’aumento di temperatura indotto da US è stato assegnato in alcuni esperimenti un ruolo intorno al 25% (35, 36, 42), e inoltre viene coinvolto trasporto per convezione ed impatto meccanico (65).

Possibili vie di penetrazione sono attribuite alla formazione di transitorie modificazioni (“pori” circa 20micron) (67), che risultano in condizioni sperimentali sufficienti per la penetrazione di molecole di farmaci di alto peso molecolare (34). Recenti studi hanno focalizzato l’attenzione sulla possibile presenza di regioni localizzate ad alta permeabilità (localized trasport regions), che avrebbero una maggiore sensibilità nei confronti degli ultrasuoni; ciò si tradurrebbe in una maggiore perturbazione strutturale con aumento probabile della permeabilità (32).
Un’altra componente importante sembra legata al tempo di applicazione: l’uso di ultrasuoni a bassa frequenza, per lunghi periodi di tempo, mediamente superiori ad un’ora, ha mostrato aumentare marcatamente la permeabilità cutanea (7).
La combinazione di US con surfactanti (sodiolauril-solfato) accresce il trasporto, e richiede minore energia.
L’assorbimento sonoforetico varia in rapporto ai diversi farmaci (46), e la frequenza a 20 KHZ può incrementare l’assorbimento di cortisonici (esperimenti in vitro con clobetasolo 17-propionato) (15). Sono stati studiati anche effetti biologici su cute umana e possibili applicazioni (36).
L’attivazione mediante US di farmaci apre un’interessante prospettiva in campo oncologico (29). Infine, un interessante studio riporta l’effetto sinergico degli ultrasuoni a bassa frequenza con altri enhancers chimici e con la iontoforesi (49).

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Ionoforesi e Iontoforesi
La ionoforesi incrementa la penetrazione di sostanze ionizzabili, adoperando la forza di un debole campo elettrico (la corrente continua o galvanica applicata va da 0 a 250 microampere = 0.25 mA. Gli ioni trasportano la corrente applicata tra un elettrodo e un secondo elettrodo indifferente). In dermatologia e’ largamente adoperata con varie apparecchiature nella iperidrosi (24). Il tempo necessario per consentire che la sostanza ionizzata attraversi la barriera è in alcune applicazioni di circa 25-30 minuti, ma in applicazioni transdermiche (per effetto sistemico o loco-regionale sull’apparato osteotendineo) di diverse ore.
La ionoforesi convenzionale presenta scarsa efficienza per il trasporto transdermico, con distribuzione dell’ agente attivo prevalentemente nelle aree superficiali cutanee: l’assorbimento verso tessuti profondi o per ottenere azione sistemica avviene in minima parte. Con la ionoforesi, in seguito ad utilizzo prolungato per effetto transdermico, si possono avere effetti collaterali legati alla corrente continua (ustioni chimiche polari) e/o alla possibilità di reazioni allergiche al farmaco. Presenta, inoltre, alcune controindicazioni: non può essere utilizzata in soggetti con pace-maker, lesioni cutanee in atto, epilessia.
La iontoforesi utilizza campi elettrici bipolari con corrente alternata, consentendo il trasporto di sostanze ionizzabili, incluse macromolecole, ma anche di non ionizzate e solo polari.
Il trasporto è a livello interstiziale nel corneo, attraverso pori acquosi; a livello extracellulare, lacunare (anche appendigeale) (41). La iontoforesi di farmaci ionizzati potrebbe dar luogo ad un aumento di 20-60 volte della penetrazione rispetto alla sola applicazione topica. La quantità del farmaco è proporzionata alla intensità della corrente applicata.

I due principali meccanismi responsabili secondo Santi (69) sono: “ionoforesi”, nella quale gli ioni sono respinti da un elettrodo della stessa carica; “elettrosmosi”, movimento convettivo di un solvente che ha luogo attraverso un “poro” caricato, in risposta al passaggio preferenziale di contro-ioni, sotto l’influenza del campo elettrico. La iontoforesi incrementa il trasporto attraverso la barriera con tre meccanismi: (a) interazione ioni-campo elettrico che supporta la conduzione ionica; (b) incremento di permeabilità della membrana-cute provocata dal flusso di corrente elettrica; (c) elettroosmosi, per il quale fenomeno si ha flusso massivo di solvente che trasporta sia specie ionizzate che neutre (53). Poichè la cute al di sopra del pH 4 ha carica negativa, i controioni sono ioni positivi e il flusso elettroosmotico va dall’anodo al catodo. Pertanto il trasporto anodico è favorito dalla elettroosmosi, mentre quello catodico è ritardato. Il flusso elettroosmotico diviene elevato con l’aumento di dimensione delle molecole ionizzate. Per la elettrosmosi il trasporto di grosse molecole anioniche (anche proteine) dal compartimento anodico può essere più efficace di quella dal compartimento catodico.
Questo fenomeno di elettrosmosi incrementerebbe in particolare il trasporto anodico di farmaci caricati positivamente e di grosse dimensioni, (il cui trasporto “iontoforetico” è spesso ridottissimo), e promuove la migrazione transdermica di molecole non caricate ma tuttavia polari, molecole la cui permeazione passiva è caratteristicamente molto ridotta (22).
Per quel che riguarda effetti collaterali, nella ionoforesi la corrente continua (o galvanica) applicata tramite elettrodi in una parte del corpo, dà luogo alla formazione di un campo elettrico unidirezionale; e può essere indotto riscaldamento del tessuto, eritema ed anche ustione, nonché formicolio nella area di applicazione degli elettrodi. Viceversa nella iontoforesi con le numerose interruzioni della corrente, si eliminerebbe il surriscaldamento cutaneo dato dalla corrente galvanica.
Come sopra riportato, è stata dimostrata la possibilità di trasporto iontoforetico anche di macromolecole (22).
Combinando iontoforesi e diffusione passiva è stato osservato aumento della penetrazione attraverso lo strato corneo di kellina ad opportuno pH 7, anche se il farmaco non è ionizzato (38).
E’ stato dimostrato (6) che per molecole piccole il trasporto in generale diminuisce con l’aumento della grandezza, e la struttura molecolare costituisce un elemento chiave per il trasporto da iontoforesi. Può avere importanza inoltre la sequenza chimica nella struttura molecolare (come dimostrato per gli oligonucleotidi).
Santi (70) ritiene che la iontoforesi, può essere una interessante alternativa alla via parenterale in una possibile terapia sistemica, anche per peptidi e per sostanze macromolecolari in stato ionizzato a valori di pH fisiologico (essendo queste per altre vie poco assorbite e assai degradate da enzimi proteolitici). Risulterebbe anche possibilità terapeutica in alcune patologie cutanee (come l’herpes simplex e la psoriasi) (20).
E’ stato riportato che la iontoforesi può far penetrare il farmaco ad una profondità di oltre 1 centimetro. Una volta che il flusso di corrente ha trasportato gli ioni del farmaco attraverso il corneo nei primi 2 mm di tessuto, inizialmente vi sarebbe un effetto ”deposito” al di sopra della area di microcircolo. Poi il farmaco diffonderebbe dal deposito nel derma, e dalla rete capillare sarebbe trasportato via nella corrente ematica (riducendosi così il gradiente per una penetrazione verso i tessuti profondi sottostanti). La somministrazione localizzata di un farmaco tramite iontoforesi avverrebbe ad una profondità pari almeno a quella della rete vascolare (plesso vascolare superficiale).
Nella iontoforesi le unità convenzionali di farmaco in somministrazione sono rappresentate da mA/minuti; e vengono così calcolate: mA (di corrente applicata) X tempo (di applicazione in minuti).
La iontoforesi ha una lunga storia, essendo stata suggerita per varie terapie da molti anni in diversi campi della Medicina, in terapia fisica e anche in campo odontoiatrico, tuttavia presenta anche essa efficienza limitata per effettuare terapia sistemica, e il trasferimento di principi attivi è stato studiato prevalentemente per terapia loco-regionale (ad esempio nel trattamento di forme muscoloscheletriche) o per qualche trattamento locale. Molte le sostanze provate: lidocaina, epinefrina, metilprednisolone, desametazone, antivirali, antibiotici (62).
La utilità della iontoforesi in campo dermatologico è stata preconizzata da Gangarosa per la anestesia locale, per la neuralgia posterpetica, e per la terapia con corticosteroidi topici (21). La anestesia fino ad una profondità di 1 cm o più è stata studiata in doppio cieco; risultando efficace per chirurgia delle palpebre e per biopsie cutanee (shave).
In conclusione, la iontoforesi risulta particolarmente indicata per brevi applicazioni nelle quali risulta sicura ed efficace; potrà essere migliorata da moderne strumentazioni elettroniche e da dispositivi (cuscinetti di idrogel) (3).
Studi sperimentali recentissimi indicano nuove prospettive introducendo sostanze con funzione di cooperazione: iontoforesi a idrogel. In uno studio di Fang con vari polimeri incorporati in formulazioni, gli idrogel dimostrarono maggiore capacità di trasporto delle soluzioni (16). Risultato attribuito dall’autore alla abilità antinucleante dei polimeri che incrementano l’attività termodinamica della sostanza attiva nella formulazione. Inoltre in questo studio il pretrattamento con isoprpopilmiristato, enhancer di sostanze lipofile, migliorava la penetrazione sia passiva che iontoforetica.

Recentemente sono stati proposti dei sistemi “autonomi” di iontoforesi che si basano sulla veicolazione di farmaci con corrente bassissima: in pratica sulla applicazione di un cerotto (al cui interno è presente una batteria ultrasottile) attraverso cui gli ioni penetrano la cute ed i tessuti sottostanti con un’intensità di 80 mA/minuto e per una durata di 24 ore. La migrazione nelle 24 ore permette di creare nella zona di interesse un deposito di farmaco sottocutaneo, con effetti terapeutici maggiori rispetto a quelli tradizionali; inoltre la bassa intensità di corrente evita in maniera considerevole i rischi di irritazione della pelle; questo sistema consente al paziente ampia libertà di movimento (73). Recentemente la iontoforesi è stata proposta in combinazione con gli ultrasuoni a bassa frequenza (34).

Elettroporazione
In questa modalità, un campo elettrico reversibile, con impulsi brevi e di alto voltaggio, “elettropora” le barriere lipidiche a doppio strato e porta alla formazione di fasi lipidiche non lamellari e di pori subcellulari, ottenendo maggiore velocità di trasporto delle sostanze (49) (figura 2). La elettroporazione utilizza correnti di bassa intensità da un elettrodo della stessa carica della polarità netta del farmaco, conducendo le molecole attraverso lo strato corneo e utilizzando vie extracellulari (e probabilmente anche transappendigeali).

La elettroporazione per incrementare la permeabilità della cute verso la penetrazione di farmaci è nelle prime fasi di sviluppo (60-61) e dovranno essere integrati gli studi in vitro con studi in vivo e clinici, messi a punto con opportuni strumenti. Secondo qualche autore, maggior incremento potrebbe essere raggiunto dalla combinazione di elettroporazione con iontoforesi e ultrasuoni, anche per macromolecole. Con la elettroporazione si crerebbero nuovi percorsi e conseguentemente più uniforme distribuzione della carica elettrica e pertanto possibile minore irritazione cutanea.
E’ prevedibile che nel vicino futuro molte ricerche saranno dedicate allo ulteriore sviluppo di metodi fisici per la attivazione della penetrazione cutanea con modificazioni degli attuali metodi di iontoforesi e con metodologie ad ultrasuoni (sonoforesi).

Idroelettroforesi

Costituisce un diverso metodo di iontoforesi che adopera correnti pulsate, di diversa forma e frequenza, con formulazioni gel. Una funzione importante è affidata al gel (es.gel di agaroso) nel quale è disperso l’agente attivo con un enhancer di mobilità. Il gel migliora la migrazione durante l’azione del campo elettrico e la soluzione con l’enhancer crea la forza ionica appropriata per il tipo di agente attivo trasportato. Questo può essere ionizzato o non. La idroelettroforesi consente all’ agente attivo di penetrare nei tessuti da 0,5 fino a circa 10 cm, evitando la dispersione precoce e creando un flusso direzionale (45), per una terapia loco-regionale. Uno strumento computerizzato fornisce onde elettriche di diversa forma e frequenza (tuttavia limitate ad alcune possibilità predefinite), rapportate alla profondità che deve raggiungere l’agente attivo. Sarebbe utilizzabile nella terapia del dolore, con applicazioni della durata di 15-30 minuti, e la possibilità di focalizzare le regioni affette.

Crioelettroforesi

Alcuni problemi dati dalla iontoforesi possono essere eliminati se il “pad” dell’elettrodo attivo è sostituito da un blocco di ghiaccio prodotto dal congelamento del farmaco nella soluzione. La crioelettroforesi è una tecnica di veicolazione di farmaci e principi attivi congelati, che introduce sostanze medicamentose idrosolubili, ancor meglio se ionizzabili e consente la penetrazione transdermica di queste, ma anche di sostanze con caratteristiche fisico-chimiche diverse, a livelli profondi (6-8 cm) e in quantita più alte che con altri metodi, con impatto sistemico di entità molto ridotta (0,04%). Utilizza corrente elettrica alternata, di frequenza e polarità variabile a seconda del farmaco e con opportuna variazione della intensità (1). Il trasporto del farmaco/sostanza avrebbe luogo per i seguenti meccanismi e fenomeni fisico-chimici: -a) diffusione (fortemente potenziata dall’effetto di porazione della corrente oscillante adoperata); – b) elettrosmosi (v.sopra): per questo fenomeno vengono trasportate sia l’acqua sia le sostanze disciolte; quando il farmaco non si dissocia o quando lo ione attivo è positivo, l’elettrosmosi rafforza sia la diffusione sia la elettroforesi; – c) elettroforesi, che rafforza la diffusione dei farmaci ionizzabili. Soltanto la elettroforesi richiede la dissociazione elettrolitica del farmaco: gli altri consentono il passaggio anche alle molecole neutre (1). La corrente alternata realizzerebbe anche un effetto di porazione.
La sostanza attiva è sciolta in ghiaccio che è messo in contatto diretto con la cute, con gli elettrodi da entrambe le parti della regione da trattare. La corrente passa essenzialmente attraverso la soluzione liquida che origina dalla fusione del ghiaccio, e attraversa i tessuti verso l’altro elettrodo trasportando gli ioni della sostanza attiva. Modificando i parametri della corrente si avrebbe una definita direzione del flusso ionico nei tessuti profondi con alta concentrazione solo locale. Secondo Aloisi (1) non solo una molecola antiinfiammatoria di basso peso molecolare (M=302,68 d) ma anche un mucopolisaccaride (5-10 kd) può giungere profondamente (ad es. sino alle capsule articolari).
Questa modalità di iontoforesi rende possibile l’aumento di molte volte (200-300%) della intensità massima e rispettivamente della intensità totale della corrente senza danni e sensazioni spiacevoli: gli effetti negativi del freddo, della corrente elettrica e del farmaco vengono neutralizzati reciprocamente. L’effetto vasocostrittore provocato dalla bassa temperatura impedisce una non desiderata rimozione del farmaco tramite il flusso ematico locale.
Sono state calcolate formule da Aloisi e coll. circa la quantità di farmaco che può passare. Da queste risulta anche che il farmaco somministrato non dipende dalla quantità disciolta nella soluzione ma soltanto dalla carica elettrica che passa nel circuito e dalla frazione molare (1). Le principali applicazioni (per le quali sono stati creati strumenti specifici) sembrano queste: corticosteroidi in alta concentrazione locale senza effetti sistemici; terapia locale in caso di deficit della circolazione locale; insufficienza venosa. La tecnica è utilizzabile secondo Vazharov per il dolore, risoluzioni di edemi, disturbi trofici, e condizioni post-traumatiche del sistema muscolo scheletrico, artriti, strappi, ematomi, etc. In campo dermatologico questa complessa tecnica strumentale non sembra presentare reali possibilità
(P.Santoianni)

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