INFLUÊNCIA DO POLIETILENOGLICOL (PEG400, PEG 6K E PEG

INFLUÊNCIA DO POLIETILENOGLICOL (PEG400, PEG 6K E PEG
35K) NA SOLUBILIZAÇÃO DA MANGIFERINA EM SOLUÇÕES
AQUOSAS DE PLURONIC F127®.
Débora H. A. Brito1, Raquel F. Silva1, Cristiane P. Oliveira1, Luana M. Semião1, Francisco
W. A. Bezerra1, Maria E. N. P. Ribeiro1, Igor M. Cavalcante1, Maria T. S. Trevisan1, Nágila
M. P. S. Ricardo1
1
Depto. de Química Orgânica e Inorgânica, Universidade Federal do Ceará, Ceará (CE), Brasil
E-mail: [email protected]
Micelas poliméricas tem sido estudadas para otimizar a solubilidade de fármacos hidrofóbicos como a
mangiferina. Em geral, espera-se que a solubilidade de fármacos hidrofóbicos seja maior com o aumento da
núcleo hidrofóbico. Assim esse trabalho tem como objetivo estudar a influência de aditivos poliméricos, como
PEG 400, PEG 6K e PEG 35K, em soluções aquosas de E 98P67E98 (Pluronic F127®) na solubilidade da
mangiferina (S0 = 16,1 mg/dL). O estudo da solubilização foi realizado observando-se o comportamento da
solubilidade do fármaco mangiferina nas soluções micelares dos polímeros PEG 400, PEG 6K e PEG 35K com
e sem o copolímero F127 1% m/m, a 37°C. O PEG 400 influencia nas concentrações 0.1, 0.5, 1, 2, 5, 7 e 10 %
em peso na solução de F127 1% em peso, pois sua pequena cadeia de PEG favorece a interação PEG-F127. O
PEG 6K influencia na solução de F127 1% em peso até a concentração de 2% em peso, pois acima dessa
concentração o aumento da viscosidade e dos aglomerados formado pelas cadeias de PEG não favorecem
carreamento do fármaco. O PEG 35K apresentou influência apenas em uma das concentrações estudadas (2%
em peso).
Palavras-chave: Micelas, Solubilização, Mangiferina, F127, PEG.
1.
INTRODUÇÃO
Soluções aquosas de copolímeros em bloco do tipo EmPnEm (onde E denota o bloco de
óxido de etileno, P o bloco de óxido de propileno e os subscrito m e n indicam as unidades
repetitivas de E e P – Fig. 1) têm sido amplamente estudadas como solubilizantes de fármacos
pouco solúveis em água (Kabanov et al., 2002; Kabanov and Alakhov, 2002; Chiappetta and
Sosnik, 2007). Por conveniência, copolímeros do tipo EmPnEm são comercialmente
conhecidos como Pluronics (BASF Chemical Company) e Polaxamers (ICI Surfactants).
Figura 1. Estrutura química do Pluronic®.
Copolímeros em bloco com caráter anfifílico formam micelas (Fig. 2) capazes de se
combinar com o fármaco e otimizar a solubilidade, a estabilidade, a permeabilidade, controlar
a liberação e proteger o fármaco (Kabanov et al., 2002; Aliabadi e Lavasanifar, 2006; Muellen
e col., 2009). Micelas são partículas de tamanho coloidal (10–100 nm) formadas em função
da diminuição da energia entrópica do sistema dada a natureza anfifílica do polímero
(Letchford e Burt, 2007). Em geral, interações hidrofóbicas ou eletrostáticas são as forças
diretivas de separação entre o núcleo e o meio aquoso circundante na formação das micelas
(Gaucher e col., 2005). O núcleo (parte interna) da micela é hidrofóbico e a corona (parte
externa) é hidrofílico.
Figura 2. Representação da micela incorporando o fármaco.
A solubilidade é um dos parâmetros farmacológicos investigados. Um fator limitante
para o desempenho in vivo de fármacos pouco solúveis em água é a sua resistência em ser
umedecido e dissolvido nos fluidos do trato gastrointestinal. O aumento da solubilidade de
fármacos pouco solúveis em água é, portanto, muito importante para incrementar sua taxa de
absorção no organismo (biodisponibilidade).
A solubilidade de fármacos hidrofóbicos em soluções aquosa de copolímeros em bloco
E98P67E98 (Pluronic® F127) é menor que em soluções micelares de copolímeros que possuem
o núcleo hidrofóbico maior (Attwood et al., 2007; Attwood and Booth, 2007). O efeito de
aditivos poliméricos, como polietilenoglicol (Figura 3) PEG 400 (PEG 400), PEG 6000 (PEG
6K) e PEG 35000 (PEG 35K) em soluções aquosas de Pluronic F127® 1% em peso, têm sido
estudado para a solubilização de fármacos pouco solúveis em água. Recentemente, Oliveira et
al (2011) relataram um aumento significativo na capacidade de solubilização (Scp) de 1% em
peso de soluções micelares de copolímero F127 (E98P67E98) para o fármaco hidrofóbico
griseofulvina com adição de uma pequena quantidade (0,5% em peso) de polietilenoglicol
PEG 35000 (PEG 35K).
Figura 3. Estrutura química do polietilenoglicol PEG.
A mangiferina (Fig. 4) é um composto polifenólico pouco solúvel (S0 = 16,1 mg/dL)
amplamente encontrado na manga. Apresenta diversas funções farmacológicas, entre elas, a
ação antioxidante, antiflamatória e antidiabética.
Figura 4. Estrutura do fármaco mangiferina.
2.
2.1.
MATERIAIS E MÉTODOS
MATERIAIS
Os copolímeros PEG (400, 6K e 35K) foram fornecido por Sigma-Aldrich. O
copolímero Pluronic® F127, foi produzido pela BASF Corp. e fornecido pela Sigma. Água
Milli-Q e metanol (Synth) foram utilizados como solventes. O fármaco mangiferina foi obtido
do Laboratório de Produtos Naturais (LPN) da UFC e foi pulverizado antes de ser usado.
Todos os materiais foram usados sem purificação adicional.
2.2.
SOLUBILIZAÇÃO
As misturas foram preparadas a partir da pesagem inicial dos copolímeros PEG 400, PEG
6K e PEG 35K e posterior dissolução dos mesmos em água. Depois copolímero F127 1% foi
solubilizado com a solução do primeiro copolímero nas concentrações desejadas em cada
experimento. As proporções foram: a) solução dos copolímeros PEG 400, PEG 6K e PEG
35K nas concentrações de 0.1, 0.5, 1, 2, 5, 7 e 10 % em peso; b) solução do copolímero F127
nas concentrações de 1% em peso.
As moléculas de um fármaco normalmente apresentam absorbância na região do
ultravioleta (UV). O comprimento de onda para as bandas de absorção da mangiferina em
metanol é de 256 nm.
As curvas de calibração da mangiferina foi preparada a partir dos dados de concentração
(mg/L) versus absorbância (A).O espectrofotômetro U-2000 da Hitachi foi utilizado no
experimento.
O método de incorporação do fármaco nas micelas foi o da dissolução direta (também
denominado de “shake flask”). Foram preparadas as misturas das soluções aquosas dos
copolímeros e depois a solubilização do F127 nestas soluções aquopoliméricas. A cada
alíquota de 10 mL de cada mistura, foi adicionada uma porção do fármaco (m≈ 10 mg) a ser
testado. As misturas contendo o fármaco foram lentamente agitadas a 37 oC (± 0,1 oC), por 48
horas, num banho termostatizado QUIMIS. Retirou-se o máximo possível do sobrenadante,
que em seguida foi filtrado em membrana Millipore de porosidade 0,45μm, para remoção de
qualquer porção de fármaco não solubilizado. Alíquotas das amostras filtradas foram diluídas
em metanol e a concentração do fármaco foi monitorada por espectrofotometria UV-VIS
(espectrofotômetro U-2000 da Hitachi) no comprimento de onda adequado para a
mangiferina, utilizou-se metanol puro para estabelecer a linha de base.
A solubilidade do fármaco foi determinada também apenas em água, bem como apenas na
solução aquosa do copolímero F127, segundo mesmo procedimento descrito anteriormente.
As absorbâncias das soluções aquosas dos copolímeros e de suas misturas no comprimento de
onda do fármaco também foi medida para correção dos valores de absorbância obtidos para o
fármaco. Todas as medidas foram feitas em triplicata.
3.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
A curva de calibração em metanol para a mangiferina (λ= 256nm) (Figura 5) assim
como sua equação da reta (Eq. 1) estão apresentadas a seguir:
Abs = 0,06011.C - 0,0048
(1)
1,0
0,8
Abs
0,6
0,4
0,2
0,0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
C (g/L)
Figura 5. Curvas de calibração da (■) mangiferina (λ= 257nm) em metanol.
O resultado de solubilidade aquosa da mangiferina a 37 ºC, seguindo o mesmo
procedimento do método de dissolução direta, foi 16,1 mg/dL.
O estudo da solubilização foi realizado observando-se o comportamento da
solubilidade do fármaco mangiferina nas soluções micelares dos polímeros PEG 400, PEG 6K
e PEG 35K com e sem o copolímero Pluronic® F127 1% em peso, na temperatura de 37°C.
As Figuras 6, 7 e 8 mostram os valores obtidos para a solubilidade da mangiferina em
soluções aquosas 0,1 – 10% em peso do PEG 400, PEG 6K e PEG 35K (T = 37ºC). O valor
plotado (S – S0) é a solubilidade em excesso do que somente em água, onde S é a solubilidade
na solução e S0 é a solubilidade da mangiferina em água.
25
S - S0 (mg/dL)
20
15
10
5
0
0
2
4
6
8
10
Concentraçao (%)
Figura 6. Solubilidade da mangiferina em soluções aquosas de PEG 400 com (♦) e sem (■) o
polímero F127.
100
S - S0 (mg/dL)
80
60
40
20
0
0
2
4
6
8
10
Concentracao (%)
Figura 7. Solubilidade da mangiferina em soluções aquosas de PEG 6K com(♦) e sem (■) o
polímero F127.
100
S - S0 (mg/dL)
80
60
40
20
0
0
2
4
6
8
10
Concentraçao (%)
Figura 8. Solubilidade da mangiferina em soluções aquosas de PEG 35K com(♦) e sem (■) o
polímero F127.
Observa-se a influência do PEG 400 em todas as concentrações estudadas, já que o
tamanho da cadeia deste favorece a interação PEG–F127 e consequentemente o carreamento
da mangiferina. A influência do PEG 6K na solução de F127 1% em peso só é relevante até a
concentração de 2% em peso, já que acima dessa concentração o aumento da viscosidade e
dos aglomerados formado pelas cadeias de PEG não favorecem carreamento do fármaco. O
PEG 35K apresentou influência na solução de F127 1% em peso apenas em uma das
concentrações estudadas (2% em peso), pois devido a viscosidade das soluções e dos
aglomerados não contribuem para o carreamento da mangiferina.
Os sistemas consistem em micelas poliméricas nanoreservatórias. Nesses sistemas,
interações hidrofóbicas ou ligações de hidrogênio entre a micela e o fármaco fornecem a base
para a solubilização e a estabilização de fármacos nas micelas poliméricas (Aliabadi e
Lavasanifar, 2006). No caso de fármacos hidrofóbicos, como os citados acima, o núcleo
hidrofóbico da micela é o maior responsável por esse efeito.
AGRADECIMENTOS
Os autores agradecem a Universidade Federal do Ceará, ao Laboratório de Polímeros e
Inovação de Materiais, ao CNPQ e a FUNCAP.
REFERÊNCIAS
1. A.V. Kabanov, E.V.J. Batrakova, V.Y. Alakhov, J. Control. Release (2002), 82, 189–212.
2. A.V. Kabanov, V.Y. Alakhov, Crit. Rev. Ther. Drug Carrier Syst. (2002), 19, 1–73.
3. C.P. Oliveira, L.C.G. Vasconcellos, M.E.N.P. Ribeiro, N.M.P.S. Ricardo, T.V.P. Souza, F.M.L.L. Costa, C.
Chaibundit, S.G. Yeates, D. Attwood, Int. J. Pharm. (2011), 409, 206–208.
4. D. Attwood, C. Booth, Colloid Stability and Application in Pharmacy, Colloid and Interface Science Series,
(2007), 3, 61–68.
5. D. Attwood, Z. Zhou, C. Booth, Expert Opin. Drug Deliv, (2007), 4, 533–546.
6. D.A. Chiappetta, A. Sosnik, Eur. J. Pharm. Biopharm. (2007), 66, 303–317.
7. G. Gaucher, M.H. Dufresne, V.P. Sant, N. Kang, D. Maysinger, J.C. Leroux, J. Control. Release (2005), 109,
169.
8. H.M. Aliabadi, A. Lavasasnifar, Expert Opinion Drus Deliv. (2006), 3(1)139.
9. K. Letchford, H. Bur, European J. of Pharmaceutics and Biopharm. (2007), 65, 259.
10. K. Muellen, F.E. Alemdaroglu, A. Herrmann, N.C. Alemdaroglu, P. Langguth, European Patent Office, 18
fev. 2009, EP2025348 (A1).
INFLUENCE OF POLYETHYLENE GLYCOL (PEG400, PEG 35K AND
PEG 6K) IN SOLUBILITY OF MANGIFERIN IN AQUEOUS
SOLUTIONS OF PLURONIC F127 ®.
Débora H. A. Brito1, Raquel F. Silva1, Cristiane P. Oliveira1, Luana M. Semião1, Francisco
W. A. Bezerra1, Maria E. N. P. Ribeiro1, Igor M. Cavalcante1, Maria T. S. Trevisan1, Nágila
M. P. S. Ricardo1
1
Depto. of Organic and Inorganic Chemistry, Federal University of Ceara, Ceara (CE), Brazil
E-mail: [email protected]
Abstract. Polymeric micelles have been studied to optimize the solubility of hydrophobic
drugs such as mangiferin. Usually, it is expected that the solubility of hydrophobic drugs in
diluted micellar solutions of these copolymers is lower than in solutions of copolymers with
more hydrophobic core-forming blocks. Therefore, this work aims to study the influence of
polymer additives like PEG 400, PEG 6K and PEG 35K in aqueous solutions of E98P67E98
(Pluronic F127®) in the solubility of mangiferin (S0 = 16.1 mg / dL). The study of solubility
was done by observing the solubility behavior of the drug mangiferin in micellar solutions of
polymers PEG 400, PEG 6K, and PEG 35K with and without the copolymer F127 1% w/w at
37 °C. All the concentrations of PEG 400 (0.1, 0.5, 1, 2, 5, 7 and 10% w/w) influenced the
solubility of the drug in the solution of F127 1% w/w, because its short chain favors the
interaction between PEG-F127. PEG 6K influenced the F127 solution 1% w/w up to the
concentration 2% w/w. Above this concentration, the increase of the viscosity and
agglomerates formed by PEG chains do not contributed to the embodiment of the drug. PEG
35k influenced only one of the concentrations tested (2% w/w).
Keywords: Micelle, Solubilization, Mangiferin, F127, PEG.