Optimización de Formulaciones Farmacéuticas Complejas Mediante Programación por Metas Lexicográficas: Un Caso de Estudio en Liposomas Ultradeformables

Autores/as

DOI:

https://doi.org/10.30827/ars.v66i3.33046

Palabras clave:

Toma de decisiones asistida por ordenador; Técnicas de Apoyo para la Decisión; Diseño de Medicamentos; Liposomas

Resumen

Introducción: La optimización de formulaciones farmacéuticas requiere enfoques de estudio avanzados para garantizar calidad, seguridad y eficacia. Entre ellos, aunque la función de deseabilidad y la Programación por Metas Ponderada equilibran múltiples respuestas, carecen de priorización jerárquica. La Programación por Metas Lexicográfica supera esta limitación al optimizar objetivos de forma secuencial. Este estudio presenta a este tipo de programación como un enfoque innovador para optimizar nanoliposomas ultradeformables.

Método: El estudio sigue seis etapas estructuradas, incluyendo la identificación de factores clave, el desarrollo de un Diseño de Experimentos, la definición de niveles de aspiración, la asignación de prioridades y la optimización secuencial. Se enfocó en parámetros críticos como tamaño de vesícula, potencial zeta y eficacia de encapsulación, asegurando una visión jerárquica integral.

Resultados: La Programación por Metas Lexicográfica priorizó primero el potencial zeta y la eficacia de encapsulación, seguidos por el tamaño de vesícula y las respuestas de menor prioridad. Preservó los atributos críticos sin compromisos, minimizando eficientemente las desviaciones tanto para objetivos de maximización como de minimización.

Conclusiones: La Programación por Metas Lexicográfica proporciona un marco jerárquico sólido para la optimización de formulaciones en el campo farmacéutico, gestionando eficazmente los compromisos entre objetivos. Al garantizar que los objetivos clave se cumplen primero, se alinea con los principios de Calidad por Diseño. Este método es especialmente ventajoso para formulaciones complejas, como los sistemas de administración de fármacos liposomales, que requieren un control preciso sobre la estabilidad de las vesículas, su tamaño y la encapsulación del fármaco.

Descargas

Biografía del autor/a

María Luisa González Rodríguez, Universidad de Sevilla

Departamento de Farmacia y Tecnología Farmacéutica

Citas

ICH Expert Working Group. Pharmaceutical Development Q8(R2). ICH Harmonised Tripartite Guideline. 2009;8.

Destro F, Barolo M. A review on the modernization of pharmaceutical development and manufacturing – Trends, perspectives, and the role of mathematical modeling. Int J Pharm. 2022;620:121715. doi:10.1016/j.ijpharm.2022.121715 DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2022.121715

Beg S, Hasnain MS, Rahman M, Swain S. Introduction to Quality by Design (QbD): Fundamentals, Principles, and Applications. In: Beg S, Hasnain S, editors. Pharmaceutical Quality by Design: Principles and Applications. London: Academic Press. 2019;1-17. doi:10.1016/B978-0-12-815799-2.00001-0 DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-12-815799-2.00001-0

Grangeia HB, Silva C, Simões SP, Reis MS. Quality by design in pharmaceutical manufacturing: A systematic review of current status, challenges and future perspectives. Eur J Pharm Biopharm. 2020;147:19-37. doi:10.1016/j.ejpb.2019.12.007 DOI: https://doi.org/10.1016/j.ejpb.2019.12.007

Alshaer W, Nsairat H, Lafi Z, Hourani OM, Al-Kadash A, Esawi E, Alkilany AM. Quality by Design Approach in Liposomal Formulations: Robust Product Development. Molecules. 2023;28(1):10. doi:10.3390/molecules28010010 DOI: https://doi.org/10.3390/molecules28010010

Greco S, Ehrgott M, Figueira JR. Multiple Criteria Decision Analysis: state of the art surveys operations research & management science. Greco S, Ehrgott M, Figueira JR, editors. Methods. New York, NY: Springer. 2016. (International Series in Operations Research & Management Science; vol. 233). doi: 10.1007/978-1-4939-3094-4 DOI: https://doi.org/10.1007/978-1-4939-3094-4

Soni PK, Saini TR. Formulation design and optimization of cationic-charged liposomes of brimonidine tartrate for effective ocular drug delivery by design of experiment (DoE) approach. Drug Dev Ind Pharm. 2021;47(11):1847–66. doi: 10.1080/03639045.2022.2070198 DOI: https://doi.org/10.1080/03639045.2022.2070198

Kim M, Jang H, Rho S. Risk factors for periorbital dermatitis in patients using dorzolamide/timolol eye drops. Sci Rep. 2021; 11(1):17896. doi:10.1038/s41598-021-97565-0 DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-021-97565-0

Yoon DJ, Kaur R, Gallegos A, West K, Yang H, Schaefer S, et al. Repurposing ophthalmologic timolol for dermatologic use: caveats and historical review of adverse events. Am J Clin Dermatol. 2021;22(1):89–99. doi:10.1007/s40257-020-00567-3 DOI: https://doi.org/10.1007/s40257-020-00567-3

Valverde Cabeza S, González-R PL, González-Rodríguez ML. Enhancing quality-by-design through weighted goal programming: a case study on formulation of ultradeformable liposomes. Drug Dev Ind Pharm. 2025;Feb 27:1–12. doi:10.1080/03639045.2025.2470397 DOI: https://doi.org/10.1080/03639045.2025.2470397

Jones D, Tamiz M. Practical Goal Programming. Springer New York, NY. 2010. doi:10.1007/978-1-4419-5771-9 DOI: https://doi.org/10.1007/978-1-4419-5771-9

González-Rodríguez ML, Arroyo CM, Cózar-Bernal MJ, González-R PL, León JM, Calle M, et al. Deformability properties of timolol-loaded transfersomes based on the extrusion mechanism. Statistical optimization of the process. Drug Dev Ind Pharm. 2016;42(10):1683–94. doi:10.3109/03639045.2016.1165691 DOI: https://doi.org/10.3109/03639045.2016.1165691

Tavares Luiz M, Santos Rosa Viegas J, Palma Abriata J, Viegas F, Testa Moura de Carvalho Vicentini F, Lopes Badra Bentley MV, et al. Design of experiments (DoE) to develop and to optimize nanoparticles as drug delivery systems. Eur J Pharm Biopharm. 2021;165:127-148 doi:10.1016/j.ejpb.2021.05.011 DOI: https://doi.org/10.1016/j.ejpb.2021.05.011

Cunha S, Costa CP, Moreira JN, Sousa Lobo JM, Silva AC. Using the quality by design (QbD) approach to optimize formulations of lipid nanoparticles and nanoemulsions: A review. Nanomedicine. 2020;28:102206. doi: 10.1016/j.nano.2020.102206 DOI: https://doi.org/10.1016/j.nano.2020.102206

Lindo. Lingo and optimization modeling [Internet]. Lindo Systems Inc. 2024 [cited 2024 Jan 19]. Available from: https://www.lindo.com/

Shah S, Dhawan V, Holm R, Nagarsenker MS, Perrie Y. Liposomes: advancements and innovation in the manufacturing process. Adv Drug Deliv Rev. 2020; 154–155:102–22. doi: 10.1016/j.addr.2020.07.002 DOI: https://doi.org/10.1016/j.addr.2020.07.002

Chang H, Domagalski N, Tabora JE, Tom JW. Bayesian data-driven models for pharmaceutical process development. Curr Opin Chem Eng. 2024; 45:101034. doi:10.1016/j.coche.2024.101034 DOI: https://doi.org/10.1016/j.coche.2024.101034

Descargas

Publicado

20-06-2025

Cómo citar

1.
Valverde Cabeza S, González Rodriguez PL, González Rodríguez ML. Optimización de Formulaciones Farmacéuticas Complejas Mediante Programación por Metas Lexicográficas: Un Caso de Estudio en Liposomas Ultradeformables. Ars Pharm [Internet]. 20 de junio de 2025 [citado 17 de julio de 2025];66(3):314-22. Disponible en: https://revistaseug.ugr.es/index.php/ars/article/view/33046

Número

Sección

Artículos Originales
Crossref
0
Scopus
0