Statistical optimization of dithranol-loaded solid lipid nanoparticles using factorial design

Abstract

This study describes a 3² full factorial experimental design to optimize the formulation of dithranol (DTH) loaded solid lipid nanoparticles (SLN) by the pre-emulsion ultrasonication method. The variables drug: lipid ratio and sonication time were studied at three levels and arranged in a 3² factorial design to study the influence on the response variables particle size and % entrapment efficiency (%EE). From the statistical analysis of data polynomial equations were generated. The particle size and %EE for the 9 batches (R1 to R9) showed a wide variation of 219-348 nm and 51.33- 71.80 %, respectively. The physical characteristics of DTH-loaded SLN were evaluated using a particle size analyzer, differential scanning calorimetry and X-ray diffraction. The results of the optimized formulation showed an average particle size of 219 nm and entrapment efficiency of 69.88 %. Ex-vivo drug penetration using rat skin showed about a 2-fold increase in localization of DTH in skin as compared to the marketed preparation of DTH.Este estudo descreve o planejamento factorial 3² para otimizar a formulação de nanopartículas lipídicas sólidas (SLN) carregadas com ditranol (DTH) pelo método da ultrassonificação pré-emulsão. As variáveis como proporção de fármaco:lipídio e o tempo de sonicação foram estudados em três níveis e arranjados em planejamento fatorial 3² para estudar a influência nas variáveis de resposta tamanho de partícula e eficiência percentual de retenção do fármaco (%EE). Pela análise estatística, geraram-se equações polinomiais. O tamanho da partícula e a %EE para os 9 lotes (R1 a R9) mostraram ampla variação, respectivamente, 219-348 nm e 51,33-71,80%. As características físicas das SLN carregadas com DTN foram avaliadas utilizando-se analisador de tamanho de partícula, calorimetria de varredura diferencial e difração de raios X. Os resultados da formulação otimizada mostraram tamanho médio de partícula de 219 nm e eficiência de retenção do fármaco de 69,88%. A penetração ex vivo do fármaco utilizando pele de rato mostrou aumento de, aproximadamente, duas vezes na localização de DTH na pele, comparativamente à preparação de DTH comercializada.

Keywords

• Nanopartículas lipídicas sólidas
• Homogeneização
• Ultrasonicação
• Planejamento fatorial
• Ditranol
• Solid lipid nanoparticles
• Homogenization
• Ultrasonication
• 3² factorial design
• Dithranol