Nanotecnologia Aplicada à Produtos Naturais - Deborah

Profª Drª Deborah Quintanilha Falcão
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
modelar a cinética de liberação

melhorar a absorção

aumentar a estabilidade do fármaco
vetorizar para uma determinada população celular
Liberação do fármaco de maneira dirigida ou concentrada a uma
região do corpo, tecido ou sítio de absorção ou ação.
LIBERAÇÃO
CONTROLADA
Sistemas que mantêm algum controle
temporal ou espacial (ou ambos) na liberação
de fármacos no organismo.
VETORIZAÇÃO
Liberação temporal (velocidade)
Liberação espacial (local)
= Molécula do fármaco
TUMOR
LIBERAÇÃO EXCLUSIVA DO FÁRMACO A TIPOS ESPECÍFICOS DE CÉLULAS
Características:
LIBERAÇÃO
CONTROLADA
VETORIZAÇÃO

 a eficácia terapêutica, com liberação progressiva e
controlada do fármaco

Controlar e direcionar o fármaco no organismo

↓ toxidade e efeitos indesejáveis

Administração segura e conveniente

Incorporação de substâncias hidro- e lipofílicas
• Oral
• Nasal
• Parenteral (intravenosa,
intramuscular, subcutânea)
• Tópica
• Oftálmica
MAGIC BULLET
(Paul Ehrlich)
OS ATIVOS ESTÃO LONGE
DESTE DESENHO
O ATIVO É LOCALIZADO DE
FORMA PRECISA NO
LOCAL DA AÇÃO
NANOTECNOLOGIA
“Nanotecnologia é o estudo, design, criação,
síntese, manipulação e aplicação de materiais
funcionais, dispositivos e sistemas através do
controle da matéria em nível nanonométrico
(1-100 nanômetros), isto é , em nível atômico e
molecular, e a exploração de novos fenômenos e
propriedades da matéria nesta escala”.
Especificamente quando esta tecnologia é aplicada às Ciências da
Vida recebe o nome de Nanobiotecnologia
Engenharia
Mecânica
Engenharia
Elétrica
Informática
Física
Nanotecnologia
Nanotecnologia
Ciências
dos
Materiais
Química
Biologia
Farmácia
Medicina
Engenharias
Informática
Física
Nanotecnologia
Nanobiotecnologia
Ciências
dos
Materiais
Química
Biologia
1 nm = 10-9 m
PRODUTOS NO MERCADO
Bergmann, 2007. Nanomedicina: Nanofarmacos.
II Escola de Nanociência e Nanotecnologia da UFRJ.
 Sistemas bifásicos
 Gotículas dispersas entre 20 e 200 nm
 Transparentes ou translúcidas quando
observadas a olho nu, mostrando um reflexo
azulado
 Potencial como promotor da absorção de
fármacos, tanto em nível tópico, como oral,
aumentando
a
biodisponibilidade
substâncias pouco hidrossolúveis
 Nanoreatores para polimerizações
de
Solans et al. Current Opinion in Colloid
and Interface Science, 10, 102-110. 2005.
 Sistemas onde as fases aquosa e oleosa coexistem,
em
escala
quasi
molecular,
apresentando
microdomínios, de pequenas dimensões (da ordem
de 10 a 50 nm).
 Trasparência
 Baixa viscosidade
 Muito apreciadas como promotores de absorção, de
uso tópico e oral.
Li et al. International Journal of
Pharmaceutics, 288, 27–34. 2005.
 Capazes de promover a solubilização da substância
ativa, sua liberação nos sítios de absorção e
finalmente sua biodisponibilidade
Estruturas bicontínuas
 Nome popular: “Botão de ouro” ou “saquinho”
 Uso popular: “Irritação da pele” e diversos tipos de câncer
 Inédita cientificamente
 Etnofarmacologia
 Fitoquímica
Antioxidante
 Atividades Farmacológicas
Antimicrobiana
Antiviral – Herpes 1 e 2
 Toxidade
Mutagenicidade
Citotoxidade
Fototoxidade
Irritação ocular e cutânea in vivo
 Fitoquímica
 Nanoemulsão
Conceitos de formulação
 Microemulsão
- EHL
- Diagrama de Fases
Nome comercial
Nome Químico
Fornecedor
Ondina 68®
Óleo de parafina
Shell
Óleo de rícino
Óleo de rícino
Cooper
Óleo de girassol
Óleo de girassol
Alban Muller
International
Cetiol S®
Dioctilcicloexano
Cognis
Eutanol G®
Octildodecanol
Cognis
M.O.D.®
Miristato de
octildodecila
Etilato de
dietilenoglicol
 Estudo de solubilidade
 Seleção da fase oleosa
Óleo de parafina,
Transcutol P® e LAS®
Transcutol P®
Óleo de parafina
Fase lipofílica
Labrafil M 2125
CS®
L.A.S.®
PEG-6 ésters de
óleo de milho
PEG-8 de
glicerídeos
caprílico/cáprico
Gattefossé
Gattefossé
Gattefossé
Gattefossé
Características
Óleo mineral,
emoliente.
Óleo vegetal,
emoliente.
Óleo vegetal,
emoliente,
carreador de
princípios
ativos, diluente
e emulsionante.
Agente
emoliente
Agente
emoliente,
lubrificante,
bom carreador
de princípios
ativos em
soluções
oleosas.
Emoliente
Solvente
sintético
Óleo
hidrofílico,
solvente, cosurfactante,
veículo em
dispersões
oleosas.
Surfactante
oleoso líquido
de alto poder
solubilizante
Órgãos
Reguladores
USP/NF, EP e
BP
USP/NF, EP,
BP e JP
BP
EP
GP
JPED
USP/NF e EP
USP/NF, FP, JP
e EP
USP/NF e EP
 Metodologia do E.H.L. crítico → Seleção dos tensoativos (TA / CoTA)
Óleo de parafina ----- 20%
1:4, 2:3, 3:2 e 4:1
TA + CoTA ----------- 5%
Água destilada ------ 75%
Grupo
Nome comercial
Nome Químico
Fornecedor
Características
Órgãos
reguladores
E.H.L.
Dehymuls SMS®
Monoestearato de
Sorbitano
Cognis
Emulsionante
lipofílico
USP/NF, BP
4,7
Eumulgin SMS 20®
Sorbitanomonoestearato
de polioxietileno 20
Henkel
Emulsionante
hidrofílico
GP
14,9
Brij 72®
PEG-2 éter de estearila
Uniqema
Emulsionante
lipofílico
FDA
4,9
Brij 78®
PEG-20 éter de estearila
Uniqema
Emulsionante
hidrofílico
FDA
15,3
Dehymuls SMO®
Oleato de sorbitano
Cognis
Emulsionante
lipofílico
USP/NF, BP
4,3
Eumulgin SMO 20®
PEG-20 oleato de
sorbitano
Henkel
Emulsionante
hidrofílico
USP/NF, BP,
EP, GP.
15,0
Brij 92®
PEG-2 éter de oleíla
Uniqema
Emulsionante
lipofílico
USP/NF
4,9
Brij 96®
PEG-10 éter de oleíla
Uniqema
Emulsionante
hidrofílico
USP/NF
12,4
A
B
C
D
Diâmetro médio (nm)
(EHL = 11,3)
125
122,5
120
117,5
115
112,5
110
107,5
105
102,5
100
97,5
95
92,5
90
87,5
85
82,5
80
77,5
75
72,5
70
67,5
65
62,5
60
TA/CoTA = 10%
TA/CoTA = 12,5%
TA/CoTA = 15%
15
17,5
20
22,5
25
27,5
Óleo de parafina (%)
Zona de nanoemulsão
30
32,5
35
Diâmetro médio (nm)
 Extrato de flores 5%
125
122,5
120
117,5
115
112,5
110
107,5
105
102,5
100
97,5
95
92,5
90
87,5
85
82,5
80
77,5
75
72,5
70
67,5
65
62,5
60
TA/CoTA = 10%
TA/CoTA = 12,5%
TA/CoTA = 15%
15
17,5
20
22,5
25
27,5
Óleo de parafina (%)
Tamanho: 45,46 ± 3,64 nm
30
32,5
35
Fórmula final
Dehymuls SMS® ----------------------------------------- 5,25 %
Eumulgin SMS 20® -------------------------------------- 9,75 %
Óleo de parafina ----------------------------------------- 17,5 %
Extrato etanólico de flores -------------------------------- 5 %
Nipazol® ----------------------------------------------------- 0,2 %
Nipagin® ---------------------------------------------------- 0,2 %
Transcutol® ------------------------------------------------- 5,0 %
Água destilada -------------------------------------------- 57,1 %
 Baixa viscosidade
 Spray  Aplicação no corpo ou nas mãos
 Roll on  Aplicação labial
TA/CoTA = 1
TA/CoTA = 1,25
TA/CoTA = 1,5
Microemulsão
Características
macroscópicas
Características
microscópicas
Base
Emulsão
límpida,
transparente.
Raio laser atravessa
sem sofrer refração
Extrato
Emulsão
amarela escura,
límpida, semitransparente.
Raio laser atravessa
sem sofrer refração
Formulação final
Extrato etanólico de flores de C. chelidonioides --- 5 %
L.A.S.®/Plurol® diisoesteárico -------------------------- 24 %
Óleo de parafina ------------------------------------------ 65 %
Água destilada -------------------------------------------- 6 %
˃ Biodisponibilidade tópica
˃ Passagem transdérmica
Células de difusão de Franz
Epiderme
Derme
Hipoderme
(Adaptado de: Martini, 2003. Introduction à la dermopharmacie et à la cosmétologie. Paris:Lavoisier, 410 p).
• Vias transepidérmicas  1-via transcelular; 2-via intercelular
• Vias dos anexos cutâneos  3-via folicular; 4-via sebácea; 5-via sudorípara
 Guidance document for the conduct of skin absorption studies (OECD, 2004)
 Avaliação da passagem transdérmica → 24 horas
 Pele de porco → Orelha → ± 3 cm2, espessura entre 1,5 e 2,5 mm
 Integridade da barreira cutânea
Células de Franz
Concentração de verbascosídeo:
 No extrato → 14,5%
80
 Tecido alvo (epiderme):
Verbascosídeo (%)
.
70
•
Microemulsão → 51,3 mg/mL
•
Nanoemulsão → 21,1 mg/mL
60
50
40
30
CLAE-DAD
20
10
0
Lavagem
Verbascosídeo
Estrato córneo
Epiderme
Extrato / MeOH
Derme
Nanoemulsão
Liq. Recep.
Microemulsão
Concentração de verbascosídeo:
 No extrato → 14,5%
 Tecido alvo (epiderme):
•
Microemulsão → 51,3 mg/mL
•
Nanoemulsão → 21,1 mg/mL
Atividade anti HSV do Verbascosídeo
 HSV-2 ACVr → CE50 = 16,7 mg/mL
 Citotoxidade → CC50 > 200 mg/mL
SC
SC
SC
Ep
Ep
Ep
HF
HF
De
De
HF
De
EFL em metanol
Controle → Metanol
Verbascosídeo
SC
SC
Ep
Ep
HF
HF
De
Nanoemulsão
De
Microemulsão
˃ Manilkara subsericea (Sapotaceae)
“Guracica”
˃ Neomitranthes obscura (Myrtaceae)
Dysdercus peruvianus
˃ Ocotea notata (Lauraceae)
“Canela-branca”
GARRETT et al. Antiherpetic activity of a flavonoid
fraction from Ocotea notata leaves. Brazilian Journal of
Pharmacognosy, 22(2), 306-313, 2012.
˃ Eugenia sulcata (Myrtaceae)
”Murtinha”
LIMA et al. Chemical composition of essential oils and anticholinesterasic activity of
Eugenia sulcata Spring ex Mart. Latin American Journal of Pharmacy, 31, 152-155, 2012.
Herpes simplex (HSV)
120 a 200nm
 Extrato Hexânico dos frutos
 Extrato Etanólico de folhas
− Marcadores Químicos
FERNANDES et al. Latin American Journal of Pharmacy, 30, 1631-1634, 2011.
 Extrato Hexânico dos frutos
 Extrato Etanólico de folhas
− Marcadores Químicos
− Atividades biológicas
• Inseticida1
• Acetilcolinesterase2
• Antiviral – HSV tipos 1 e 2
1FERNANDES
et al. Laboratory evaluation of the Manilkara subsericea (Mart.)
Dubard extracts and triterpenes on development of Dysdercus peruvianus and
Oncopeltus fasciatus. Pest Management Science, 2012 (In Press).
2FERNANDES
et al. Anticholinesterasic activity of Manilkara subsericea (Mart.)
Dubard triterpenes. Latin American Journal of Pharmacy, 30, 1631-1634, 2011.
 Extrato Hexânico dos frutos
Desenvolvimento das Nanoemulsões
 Extrato Hexânico dos frutos
Sem extrato
55,3 nm ± 0,5
IP: 0,199 ± 0,008
P. Zeta: -28,18 mV ± 2,16
Com extrato
50,2 nm ± 0,4
IP: 0,174 ± 0,011
P. Zeta: -25,22 mV ± 1,72
Nanoemulsão
(NE)
 Extrato Hexânico dos frutos
Atividade inibitória sobre o
HSV tipos 1 e 2
Percentual de Inibição Viral
100,00%
80,00%
Extrato
60,00%
NE com ext
40,00%
NE bco
20,00%
0,00%
HSV-1S
Nanoemulsão
(NE)
HSV-2S
CE50*
(µg/mL)
HSV-1S
HSV-2S
Extrato
4,62
-
NE com ext
53,48
10,55
*CE50: Concentração que inibe 50% da replicação viral.
 Óleos essenciais
Cymbopogon citratus
(Poaceae)
6 unidades de D(+)-glicopiranose = α-ciclodextrina
7 unidades de D(+)-glicopiranose = β-ciclodextrina
8 unidades de D(+)-glicopiranose = g-ciclodextrina
NANOESFERAS
Monolíticas
NANOPARTICULAS
NANOCÁPSULAS
Reservatório
OBS.:
micropartículas: > 1mm
nanopartículas: < 1 mm
Morfologia (MET)
Nanopartícula (PCL)
b-ciclodextrina (CyD)
Polímeros
 Policaprolactona (PCL)
 Poli(L-lactídeo-co-glicolídeo) (PLGA)
Estudo de Estabilidade
EE %
PCL
PLGA
7 dias
15 dias
30 dias
60 dias
30,58 ± 1,73 29,55±1,27 27,72±4,92 27,02±3,05
22,73±1,56 22,21±1,02 21,61±0,83 21,26±2,61
NP + óleo essencial
NP Bco
(a)
(b)
PCL
259,3 ± 5,9 nm; PI: 0,273
(a)
271,9 ± 8,1 nm; PI: 0,217
(b)
PLGA
230,9 ± 3,6 nm; PI: 0,140
231,0 ± 5,1 nm; PI: 0,256
100,00
90,00
Óleo essencial (%)
80,00
70,00
PCL
60,00
PLGA
50,00
40,00
30,00
20,00
10,00
0,00
0
Tampão pH 6,8
500
1000
Tempo (min)
1500
2000