Sommario Con il termine mucoadesione si intende l’adesione di un materiale a una mucosa o ad una superficie rivestita da muco. Le formulazioni mucoadesive, permettendo una prolungata permanenza del farmaco veicolato al sito d’azione o assorbimento, sono in grado di migliorare la disponibilità/bio-disponibilità dello stesso.

Il fenomeno della mucoadesione viene conside-rato come il risultato di due fasi: nella prima fase si stabilisce il contatto tra materiale mucoadesivo e substrato biologico (in tale fase giocano un ruolo importante la capacità di spreading del materiale sul tessuto biologico); nella seconda fase, che si può definire di consolidamento, si assiste alla formazione di entanglements fisici e legami chimici secondari tra materiale mucoadesivo e muco, preceduti, nel caso di materiali polimerici, da una interpenetrazione tra le catene polimeriche e quelle glicoproteiche della mucina, principale componente del muco. Durante questa seconda fase si assiste ad uno strenghtening dell’interfaccia mucoadesiva, che si può immaginare costituita da uno strato di muco “miscelato” a materiale mucoadesivo. In quest’ottica, agli inizi degli anni ’90 è stato rivolto particolare interesse allo studio delle variazioni reologiche subite dal campione dopo miscelazione con muco o mucina, quale metodo per determinare la forza del legame mucoadesivo.

La viscosità di una miscela di mucina e di polimero mucoadesivo può essere considerata la risultante del contributo di diverse componenti quali la viscosità della soluzione polimerica, la viscosità della dispersione o soluzione di mucina ed una componente derivante dall’interazione polimero-substrato biologico, indice della forza del legame mucoadesivo.

Per valutare l’interazione mucoadesiva tra polimero e mucina, oltre alle misure di viscosità, è stato proposto l’impiego di misure viscoelastiche che, dato il loro carattere non distruttivo, permettono un’indagine più approfondita della struttura dell’interfaccia mucoadesiva (Fig. 1A).

I numerosi lavori pubblicati in letteratura sull’ar-gomento dagli anni 90 ad oggi hanno consentito una migliore comprensione dei meccanismi alla base del fenomeno della mucoadesione e di evi-denziare vantaggi e svantaggi derivanti dall’im-piego dell’analisi reologica per la caratterizzazione del legame mucoadesivo.

Un altro approccio utilizzato per prolungare la per-manenza di una formulazione liquida sulla mucosa di azione/assorbimento consiste nell’impiego di soluzioni polimeriche in grado di gelificare, una volta somministrate. Tali formulazioni sono caratterizzate da una facile somministrazione e da un’ottimale distribuzione sulla mucosa.

La transizione sol/gel, cui vanno incontro le soluzioni polimeriche dopo somministrazione, in risposta ad un aumento della temperatura o alla presenza di ioni, è causa di una maggior resistenza ai meccanismi di rimozione fisiologica ad opera dei fluidi biologici.

Diversi sono gli esempi in letteratura relativi all’impiego di misure viscoelastiche dinamiche per la valutazione della capacità di gelificazione di tali formulazioni in termini di temperatura e velocità di gelificazione (Fig. 1B).

Nella presente comunicazione si intende fornire una panoramica sui diversi approcci reologici utili al tecnologo farmaceutico nello sviluppo e carat-terizzazione di formulazioni liquide mucoadesive e/o gelificabili in situ.

Parole chiave mucoadesione, miscele polimero-mucina, temperatura di gelificazione, viscosità e viscoelasticità

Abstract The term mucoadhesion means the adhesion of a material to a mucous membrane or to a mucous surface. Mucoadhesive formulations, allowing a prolonged drug permanence at the site of action or absorption, are able to improve drug availability/bioavailability.

The mucoadhesion phenomenon is considered as the result of two phases: in the first one the contact between the mucoadhesive material and the biological substrate is established (in this phase the material capability to spread onto the biological substrate plays an important role); in the second phase, which can be defined as consolidation phase, the formation of physical entanglements and secondary chemical bonds between the mucoadhesive material and the mucus occurs. This step is preceded, in the case of polymeric materials, by the interpenetration of polymer chains and mucin glycoproteins.

During this second phase a strenghtening of the mucoadhesive interface occurs. Such an interface can be imagined as constituted by a layer of mucus “blended” with the mucoadhesive material. In this context, in the early 1990s the study of the rheological variations of the polymer solutions after mixing with a mucin solution/dispersion has been proposed as an approach to measure the strength of the mucoadhesive joint. The viscosity of a mixture of mucin and mucoadhesive polymer can be considered as the resultant of the contribution of various components such as viscosity of polymer solution, viscosity of mucin solution or dispersion and a component resulting from the interaction polymer- biological substrate, which is an index of the strength of the mucoadhesive joint. To evaluate the mucoadhesive interaction between polymer and mucin, in addition to viscosity measurements, viscoelastic measurements have been suggested (Fig. 1A). These tests, due to their non-destructive character, permit a deeper investigation of the structure of the mucoadhesive interface. Many articles have been published on this topic since the 90’s. They allowed a better comprehension of the mechanisms underlying the mucoadhesion phenomenon and permitted to highlight the advantages and disadvantages of rheological analysis for the characterization of the mucoadhesive joint.Another approach used to prolong the per-manence of a liquid formulation on the action/ absorption mucosa is based on the use of polymer solutions able to gelify upon administration. Such formulations are characterized by an easy administration and an optimal distribution onto the mucosa. A sol/gel transition, due to an increase in temperature or to the presence of ions, occurs and promotes the formulation resistance against the removal action of the physiological fluids. Several examples in the literature deal with the use of dynamic viscoelastic measurements to evaluate temperature and rate of gelation of in situ gelling formulations (Fig. 1B).This short communication aims at providing an overview of the rheological approaches employed in the development and characterization of mucoadhesive and/or in situ gelling liquid formulations.

Keywords mucoadhesion, polymer-mucin mixtures, gelation temperature, viscosity and viscoelasticity