Preparation and Characterization of Smartcrystals for Dissolution Enhancement of Poorly Water – Soluble Niflumic Acid

Abstract

Nanonization is commonly applied to overcome the challenge of low solubility and dissolution improving the bioavailability of poorly water-soluble drugs. In this study, nanocrystals of niflumic acid (NIF) were produced by bead pre-milling followed by high-pressure homogenization (HPH) to enhance the dissolution rate of NIF. Different drying procedures were applied to elucidate the effect of drying processes on the re-dispersibility of drug nanocrystals, including drying at room temperature, vacuum drying, and freeze-drying using mannitol or trehalose as a cryoprotectant. NIF nanosuspensions were checked for the mean particle size (MPS), polydispersity index (PDI), and zeta potential (ZP). The dry nanocrystals were characterized by their MPS, thermal and structural manner, solubility, and dissolution. After 40 min of pre-milling and 30 min of HPH, NIF nanosuspension showed MPS and PDI of 240 nm and 0.29, respectively. The drying procedure showed a significant impact on the MPS after re-dispersion in water. Simple drying and vacuum drying produced nanocrystals of 813.5 and 560.6 nm, respectively. However, mannitol and trehalose-based dried nanocrystals showed MPS of 406.55 and 276.55 nm, respectively. DSC thermograms and XRPD diffractograms confirmed the crystallinity of NIF. The smartcrystals showed a complete NIF release from the freeze-dried particles with trehalose at pH 7.4, whereas, at pH 5.6, a maximum of 20% of drug release was obtained from the freeze-dried particle with mannitol. The raw NIF showed less than 5% release in the both media. The enhancement of the dissolution rate of NIF would increase its onset of action, reduce the required dose, and minimize its gastrointestinal side effects, resulting in an efficient delivery system. RezumatNanonizarea este o metodă aplicată frecvent pentru a depăși provocările legate de solubilitate și dizolvare redusă, îmbunătățind biodisponibilitatea medicamentelor puțin solubile în apă. În acest studiu, nanocristalele de acid niflumic (NIF) au fost produse prin pre-măcinarea particulelor, urmată de omogenizare la presiune înaltă (HPH) pentru a crește viteza dizolvării. Au fost aplicate diferite proceduri de uscare pentru a elucida efectul procesului de uscare asupra redispersabilității nanocristalelor de substanță medicamentoasă, incluzând uscare simplă la temperatura camerei, uscare în vid și uscare prin liofilizare folosind manitol sau trehaloză ca crioprotector. Nanosuspensiile NIF au fost analizate din punct de vedere al mărimii medii a particulei (MPS), indicele de polidispersie (PDI) și potențialului zeta (ZP). Nanocristalele uscate au fost caracterizate privind mărimea particulelor, comportamentul termic, structural, solubilitatea și dizolvarea. După 40 de minute de pre-măcinare și 30 de minute de HPH, nanosuspensia NIF a prezentat MPS de 240 nm și, respectiv PDI de 0,29. Procedura de uscare a arătat un impact semnificativ asupra MPS după redispersare în apă. Uscarea simplă și uscarea în vid au produs nanocristale de 813,5 și, respectiv, 560,6 nm. Totuși, nanoc...