• sostituto lacrimal
• artificial tear.

Riassunto
La sindrome dell’occhio secco (DED) ha un’incidenza compresa tra il 10% e il 15% nella popolazione adulta italiana ed è definita come malattia multifattoriale della superficie oculare caratterizzata da una perdita dell’omeostasi del film lacrimale ed è accompagnata da sintomi oculari, in cui l’instabilità e l’iperosmolarità del film lacrimale, l’infiammazione, le lesioni della superficie oculare e le anomalie neurosensoriali svolgono ruoli eziologici. Nella sindrome dell’occhio secco, un’alterazione del film lacrimale lascia l’epitelio corneale esposto a condizioni ambientali avverse, conducendo invariabilmente ad una malattia dello strato cellulare della cornea e della congiuntiva. Quasi invariabilmente la sofferenza epiteliale induce, da parte sua, un’alterazione del film lacrimale, questo produce un circolo aggressivo che può portare a situazioni cliniche molto serie, con molto dolore per il paziente. La gestione della DED è complicata a causa della sua eziologia multifattoriale.
L’insufficienza lacrimale può essere trattata con diversi tipi di prodotti. I sostituti lacrimali possono essere definiti come formulazioni impiegate per prevenire danni corneali e alleviare i sintomi. L’obiettivo finale della gestione della DED è quello di ripristinare l’omeostasi della superficie oculare e del film lacrimale.
Il lavoro di tesi ha come obiettivo lo sviluppo di una preparazione oftalmica, classificata come dispositivo medico, a base di acido ialuronico, estratto di semi di tamarindo ed estratto della Stevia come sostanza funzionale.
L’acido ialuronico grazie alle sue proprietà, quali viscoelasticità, viscosità, elevata igroscopia, capacità lubrificanti e muco-adesività è molto usato in ambito oftalmico, sia come principio attivo, sostanza funzionale o come eccipiente. Un altro componente funzionale molto impiegato è l’estratto di semi di Tamarindo (TSP) che, grazie alla sua muco-adesività e alla sua struttura chimica simile a quella delle mucine presenti sulla membrana oculare riesce a garantire un’ottima lubrificazione oculare. Inoltre, è stata già dimostrata un’interazione non covalente tra HA e TSP, caratteristica questa, sfruttata nella preparazione di soluzioni oftalmiche con proprietà sinergicamente migliorate rispetto a quelle dei polimeri separati. Dopo un’accurata ricerca bibliografica è stata selezionata una nuova molecola da introdurre nella formulazione, un derivato della Stevia, il Rebaudioside A con proprietà antiradicaliche.
Il prodotto sarà progettato in modo da risultare incolore, viscoelastico, sterile senza conservanti e senza fosfati, nel confezionamento finale monodose o multidose (MSC). Il pH dovrà essere compreso tra 6,0 e 7,5 poiché questo è il range maggiormente tollerato dall’occhio; l’osmolarità dovrà essere compresa tra 200 e 300 mOsm/kg, quest’ultima rappresenta il valore fisiologico nell’occhio; il dispositivo dovrà essere privo di particelle sub-visibili in accordo con EP (European Pharmacopoeia); la viscosità dovrà essere compresa tra 10-100 cps (target ideale 30-40 cps).
Sono state allestite prove formulative al fine di identificare l’estratto della Stevia che presentasse le migliori caratteristiche in soluzione e per definire le concentrazioni di HA e TSP che rispettassero il rapporto 2:3 prefissato nello scopo. Per ciascuna preparazione è stato valutato l’andamento di dissoluzione nel tempo ed i parametri classici valutati per la messa a punto di un sostituto lacrimale (pH, osmolarità e viscosità).
Alla luce dei risultati ottenuti la formulazione prescelta è stata: HA 0,2% TSP 0,3% Rebaudioside A 0,2% la quale soddisfa ciascun requisito chimico-fisico prefissato nello scopo del progetto.
Dopo aver eseguito prove di filtrazione per verificarne la fattibilità, la suddetta formulazione è stata filtrata e ripartita in contenitori multidose Nemera. In questo modo il nuovo sostituto lacrimale può essere formulato in assenza di conservanti come prefissato nello scopo del progetto. I flaconi sono stati quindi avviati agli studi di stabilità conservandoli in celle a diversi valori di temperatura e umidità controllati. In particolare sono stati conservati a: 5° C; 25°C ± 2°C/60% RH ± 5% RH; 40°C ± 2°C/75% RH ± 5% RH.
Ad ogni check-point (1,2,3,4,5 e 6 mesi) sono stati controllati i parametri chimico-fisici (pH, osmolarità e viscosità) i quali sono risultati essere perfettamente in linea con quelli determinati al momento dell’inizio dello studio di stabilità. Questo ci consente di concludere che il nuovo sostituto lacrimale possa essere allestito in assenza di tampone fosfato dal momento che il tampone citrato ha mostrato un’ottima capacità tamponante; inoltre il valore di viscosità si mantiene all’interno del range prefissato nello scopo quindi è possibile impiegare HA 0,2% e TSP 0,3%.
Sono stati messi a punto e convalidati i metodi analitici per la caratterizzazione del titolo del Rebaudioside A, HA e TSP all’interno della formulazione.
In corrispondenza del primo, terzo, quinto e sesto mese sono state allestite le analisi complete al fine di valutare l’andamento dei titoli delle sostanze contenute all’interno. Al termine del sesto mese di analisi è stato possibile concludere che la sostanza funzionale e i due polimeri presenti in formulazione sono in grado di mantenersi nel tempo perciò sono stabili in soluzione e non si degradano.
Il lavoro di tesi ha quindi dimostrato che ciascun parametro chimico-fisico prefissato nello scopo del progetto è stato soddisfatto. Alla luce di questi risultati il prodotto può essere avviato all’industrializzazione, quindi alla produzione di un lotto pilota e successivi lotti industriali.

Abstract
The dry eye syndrome (DES) has an incindence between 10% and 15% in the Italian adult population; it is defined as an ocular surface’s multifactorial disease characterized by loss of tear film homeostasis and it is combined by ocular symptoms, where the tear film instability and iperosmolarity, inflammation, ocular surface’s injuries the sensory neuron’s aberrations play aetiological roles. In the dry eye syndrome tear film alteration exposes the corneal epithelium to negative environmental conditions, leading inevitably to a disease of cornea and conjunctiva cellular layers. Almost invariably, the epithelial alteration induces an imbalance of tear film. This, in turn, triggers an aggressive circle that could carry to very serious clinical situations with a severe pain for patients. The DES’s management is complicated because of its multifactorial aetiology.
The tear failure could be treated with many different types of products. Artificial tears could be defined as formulations used for the prevention of corneal damages and relief of symptoms. The final target of DES’s management is refreshing ocular surface and tear film’s homeostasis.
The thesis’s aim is the development of an ophthalmic preparation, classified as medical device made of hyaluronic acid (HA), tamarind seed extract (TSP) and Stevia’s extract as functional substance.
Hyaluronic acid, thanks to its properties like viscoelasticity, viscosity, high hygroscopy, lubricant and mucus-adhesiveness capacities, is often used in ophthalmic field both for active ingredient, functional substance and excipient. Another functional substance is TSP that is often used thanks to its mucus-adhesiveness capacity and to its chemical structure similar to that of mucins present on ocular membrane; it is able to guarantee an excellent ocular lubrification. Moreover, a non-covalent interaction between HA and TSP has already been proved; this characteristic is used in ophthalmic solutions’s preparation with better synergic properties than that with separate polymers. After an accurate bibliographic research, a new molecule to insert in the formulation has been selected: Rebaudioside A, a Stevia secondary metabolite, endowed with anti-radical properties.
The product will be designed in order to be colourless, viscoelastic, sterile without preservative and phosphate, in the final single or multi-dose packaging. The pH value will have to be set between 6,0 and 7,5 because this is the most tolerated range by the eye; the osmolarity value will have to be set between 200 and 300 mOsm/kg, this last value is the physiologic eye’s value; the device will have to be devoid of sub-visible particles in agreement with EP (European Pharmacopoeia); the viscosity value will have to be set between 10 and 100 cps (the best target is 30-40 cps).
The formulative prove has been set up in order to identify the Stevia extract with the best characteristic in solution and to define HA and TSP’s concentrations to respect the ratio 2:3 preset in the aim of the project. For each preparation, the dissolution trend has been evaluated during the time and also the classic parameters evaluated for the development of an artificial tear (pH, osmolarity and viscosity).
In the light of the obtained results, the selected formulation has been: HA 0,2% TSP 0,3% REBAUDIOSIDE A 0,2% that meets every requisite preset in the project aim.
After we proved that the product was able to be filtrated, the formulation above-mentioned has been filtered and shared in multi-dose packaging Nemera. In this way, the new artificial tear can be formulated without preservative as preset in the aim’s project. Then the containers have been proceed to stability studies preserving them in cells with different temperature control and humidity’s values. In particular the containers have been conserved at 5° C; 25°C ± 2°C/60% RH ± 5% RH; 40°C ± 2°C/75% RH ± 5% RH.
At each check-point (1,2,3,4,5 and 6 months) we checked chemical-physical parameters (pH, osmolarity and viscosity) that resulted to be perfectly in the line with those determined at the beginning of the stability study. This allows us to conclude that the new artificial tear could be set up without phosphate buffer since the citrate buffer has shown an excellent buffer capacity; moreover the viscosity’s value remains within the range preset in the aim’s project so it is possible to use HA 0,2% e TSP 0,3%.
Analytical methods have been developed and checked for characterization of Rebaudioside A, HA and TSP in the formulation.
Complete analysis has been set up by the first, third, fifth and sixth month in order to evaluate the substance concentrations trend in the formulation. At the end of the sixth month of analysis it has been possible to conclude that the functional substance and the two polymers present in the formulation are able to preserve themselves during the time, so they are stable in solution and they don’t decompose.
Finally, the thesis has proved that each chemical-physical parameter preset in the aim’s project has been satisfied. In the light of this results the product could be initiated to industrialization, first to batch pilot’s production and then to industrial batch’s production.