Diapositivo 1
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Biomateriais II Sistemas de Libertação Controlada de Fármacos = SLCF (drug delivery systems) (continuação) Fátima Vaz Mecanismos de activação Estímulo Hidrogel Mecanismo pH hidrogel ácido ou básico mudança pH – inchamento- libertação Iónico hidrogel iónico variação de concentração de iões – libertação Magnético partículas magnéticas em campo magnético – alt. poros gel - libertação microesferas de alginatos térmico hidrogel c/ resposta térmica Eléctrico hidrogel electrolítico Ultra-sons hidrogel etileno-vinil variação T – polímero altera-se – libertação campo eléctrico - carga membrana – libertação ultrasons- T aumenta - libertação Sistemas de entrega regulados externamente campos magnéticos – o campo magnético controla a taxa de libertação através da variação da posição, orientação e força magnética dos materiais embebidos no polímero ou alterando a amplitude e frequência do campo magnético. ¾Ex: esferas de aço magnético numa matriz ¾Aplicação de campo magnético ⇒ esferas oscilam no interior da matriz ⇒ forças de compressão e tracção (≈ bomba) ⇒ libertação Campo eléctrico – presença ou ausência de campo eléctrico altera o pH ⇒ erosão do polímero produção de iões OH que aumenta o pH local ⇒ quebra de ligações de H entre os monómeros temperatura – hidrogéis sofre transformação de fase a Tc 9acima de Tc não há libertação Ultra-sons – cadeias poliméricas tornam-se desordenadas ⇒ substâncias activas libertam-se pH Radiação – absorção de radiação em certos comp de onda -Interação entre a luz e um material que absorva luz em comp de onda específicos -Material usa a energia absorvida para controlar a libertação - material compósito = nanocápsulas + hidrogel -Nanocápsulas = fina camada de ouro com material dieléctrico no interior -Variações na espessura , diâmetro ⇒ propriedades ópticas sintonizadas para vísivel e infravermelho -Hidrogel vai ter o espectro de absorção das nanocápsulas Tratamento da diabetes Diabetes = acumulação excessiva da glicose Objectivo = reacção da glicose da corrente sanguínea com a glicoseoxidase ⇒ pH baixa ⇒ aumento das dimensões do sistema polimérico ⇒libertação de insulina 1) Matriz polimérica + insulina rodeadas por membrana c/ glicoseoxidase. as alterações do pH resultantes da reação do meio com a membrana ⇒ biodegradação e libertação de insulina 2) Insulina mais solúvel em meio ácido. Introdução de glicose-oxidase em polímero ⇒ diminuição do pH na proximidade do polímero devido à conversão da glicose em ácido glucónico Reacção da glicose com a enzima glicose-oxidase imobilizada em membranas poliméricas Como resultado da reacção o pH baixa provocando o inchamento (ou contracção) do polímero e consequente libertação de insulina Reservatório de insulina envolvido em polietilenoglicol, que tem no interior glicose oxidase. Devido à variação de pH causada pela conversão da glicose em ácido glucónico o hidrogel contrai e liberta insulina Sistema de dupla membrana membrana 1 – sensível à glicose membrana 2 – sensível ao pH Glicose + glico-oxidase = ácido glucónico Membrana 2 permite a libertação da insulina Sistemas sensíveis a estímulos duplos Hidrogeis degradam-se na presença de 2 enzimas Só uma enzima – não se degradam 3. Reacção química - micro-partículas biodegradáveis - veículos poliméricos com ligações degradáveis • Fármaco disperso num polímero biodegradável sob forma de partículas. As cadeias poliméricas podem ser degradadas por hidrólise PLA e PLGA (aprovado pela FDA) • Fármaco disperso num polímero bioerodível sob a forma de partículas. Um grupo pendente hidrofóbico pode ser hidrolisado tornando-se o polímero solúvel em água • Fármaco quimicamente ligado nas moléculas poliméricas. Polímero solúvel em água. Aplicado clinicamente na Europa Mecanismo de reacção química: A- moléculas pequenas B- erosão total C- difusão controlada ou erosão controlada A- moléculas pequenas O agente activo está ligado covalentemente ao polímero biodegradável e é libertado através da “quebra” (hidrólise) da ligação química covalente B- erosão total O agente activo está num núcleo e está rodeado de membrana bioerodível e que controla o processo C- difusão controlada ou erosão controlada O agente activo está disperso num polímero bioerodível e a sua libertação é controlada por : ou difusão ou difusão + erosão ou erosão Aplicações: A- moléculas pequenas – implantes subcutâneos ou injectado via intravenosa – Ex: esteróides contraceptivos – esteróide é libertado por hidrólise da ligação carbonato B- erosão total – núcleo bioerodível – velocidade de difusão cte Ex: contraceptivos C- difusão controlada ou erosão controladaEx: - PLA, PGA e PLGA (micro ou nanoesferas) - poliortoésters Degradação em volume vs superficial polímeros biodegradáveis degradam-se por hidrólise das cadeias em fragmentos sucessivamente menores Fragmentos são biologicamente aceitáveis são reduzidos a CO2 e água e eliminados por vias naturais Hidrólise do material de base = Degradação em massa a) Superficial = Degradação superficial b) Sistemas biodegradáveis ⇒ não é necessário ser operado para remoção após tratamento Biodegradáveis – degradam-se em fragmentos por processos biológicos do organismo (Ex: acção das enzimas) degradação por hidrólise Bioabsorvidos – Ex: PLGA - velocidade de degradação controlada pela composição do PLGA Microesferas e nanoesferas Microesferas = dimensões 1-100µ m Nanoesferas – 1-100 nm libertação de macromoléculas Polímeros biodegradáveis ou não biodegradáveis possibilidade de administração por injecção Caso seja necessário terminar prematuramente o tratamento ⇒ díficil a remoção Sistemas de libertação : Libertação a tempo determinado Libertação como resposta ao meio local – AUTO- REGULAÇÃO Sistemas de entrega pulsada ou pré-programada Libertação de agente de forma pré-programada devido ao desenho inicial do sistema Matriz multicamada : uma camada com medicamento outra camada sem nada Matriz é revestida com membrana impermeável Agente activo só se liberta durante a degradação do polímero da matriz ⇒ Matriz polimérica é vulnerável à hidrólise ou biodegradação por um componente do meio Biosensores sistemas de monitorização e de libertação de fármacos: •microship de sílicio que pode conter até 10 tipos de fármacos; libertação é controlada pela taxa de dissolução da membrana que envolve o sistema • biochips que detectam ferimentos, vigiam o metabolismo e detectam determinadas substâncias
