liberação de doxiciclina através de membranas de

LIBERAÇÃO DE DOXICICLINA ATRAVÉS DE MEMBRANAS
DE TRIACETATO DE CELULOSE OBTIDAS A PARTIR DA
RECICLAGEM QUÍMICA DO BAGAÇO DE
CANA-DE-AÇÚCAR
Sabrina D. Ribeiro*, Elaine A. Mundim, Carla S. Meireles, Daniel A. Cerqueira, Leandro G. Silva,
Moacyr F. F. Júnior, Reynaldo Ruggiero, Guimes R. Filho
Instituto de Química, Universidade Federal de Uberlândia - UFU, Campus Santa Mônica, Uberlândia-MG,
Rua João Naves de Ávila, nº 2121, CEP: 38408-100. [email protected]
Nesse trabalho estudou-se a liberação da doxiciclina, usando como matrizes, membranas de triacetato de
celulose, que foram produzidas a partir da reciclagem química do bagaço de cana-de-açúcar. O triacetato de celulose foi
produzido a partir de uma acetilação homogênea, em que o anidrido acético é utilizado como agente acetilante, o ácido
acético como solvente e o ácido sulfúrico como catalisador. A liberação da doxiciclina foi estudada utilizando análise
espectrofotométrica na região do Ultravioleta-Visível. As matrizes produzidas apresentaram liberação máxima de
doxiciclina no intervalo entre 2 e 4 horas, chegando a aproximadamente 90% de liberação da droga.
Palavras-chave: Doxiciclina, triacetato de celulose, bagaço de cana-de-açúcar, liberação controlada, membrana.
Doxycycline release through membranes of cellulose triacetate obtained from chemical recycling of sugarcane
bagasse
In this work, the controlled release of doxycycline was studied using membranes of cellulose triacetate as
matrices, which were produced from the chemical recycling from sugarcane bagasse. Cellulose triacetate was produced
by homogeneous acetylation, in which acetic anhydride is used as acetylant agent, acetic acid as solvent and sulfuric
acid as catalyst. The release of doxycycline was studied using spectrophotometric analysis in ultraviolet range. The
matrices showed maximum release from 2 to 4 hours, reaching approximately 90% of drug release.
Keywords: Doxycycline, cellulose triacetate, sugarcane bagasse, controlled release, membrane.
Introdução
A celulose que é um dos mais importantes polímeros naturais existentes e é a maior
constituinte das plantas. É um polissacarídeo formado por unidades do monossacarídeo β-D-glicose,
que se ligam entre si através dos carbonos 1 e 4 dos anéis glicosídicos, dando origem a um polímero
linear. Possui seu uso limitado pelo fato de ser pouco acessível a solventes e reagentes mais
comuns. [1]
Para dissolver a celulose recorre-se à produção de derivados, que podem ser dissolvidos
mais facilmente que a celulose.
[1]
O derivado estudado nesse trabalho é o acetato de celulose, que
pode ser produzido a partir das reações de acetilação, pelas rotas homogênea e heterogênea. Ambos
os métodos de acetilação se constituem na reação da celulose com uma mistura de ácido acético e
anidrido acético, na presença de ácido sulfúrico ou perclórico como catalisador. [2,3]
Os resíduos agroindustriais são importantes fontes de celulose. O Grupo de Reciclagem de
Resíduos Poliméricos Industriais e Urbanos tem explorado os derivados desse polímero, como o
acetato de celulose a partir de distintas fontes como bagaço de cana-de-açúcar, caroço de manga e
jornal. [3-10] A otimização do método de acetilação foi estudada, levando primeiro a metodologia de
24 horas e posteriormente a de 14 horas de acetilação, sendo que essa última apresentou melhores
resultados,
[4]
sendo possível obter material com maior massa molecular, e assim membranas finais
mais resistentes, do ponto de vista mecânico.
Na área de fármacos, uma vez que os polímeros ganharam importância, o acetato de celulose
se destaca na indústria farmacêutica como encapsulantes e sistema de liberação controlada de
drogas. [11] No entanto a literatura não apresenta trabalhos em que se avalia o potencial de materiais
reciclados a partir da biomassa para a utilização neste tipo de prática.
A tecnologia de liberação controlada de fármacos representa uma das fronteiras da ciência, a
qual envolve diferentes aspectos multidisciplinares e pode contribuir muito para o avanço da saúde
humana. Os sistemas de liberação, freqüentemente descritos como “drug delivery systems”,
oferecem inúmeras vantagens quando comparados a outros de dosagem convencional.
[12]
O
tratamento usual demonstra alguns inconvenientes, como concentração insuficiente do fármaco, a
necessidade de várias dosagens sucessivas, o que pode fazer com que a concentração do fármaco
atinja o nível tóxico e por consequência causar efeitos colaterais como hipersensibilidade e
problemas gastrointestinais.
[13]
O objetivo dos sistemas de liberação controlada é manter a
concentração do fármaco entre estes dois níveis por um tempo prolongado, utilizando-se de uma
única dosagem, como é visto na figura 1. [12]
Figura 1: Perfis de liberação de drogas em função do tempo: convencional x controlada.
O fármaco utilizado no presente trabalho é a doxiciclina, medicamento usado no tratamento
de periodontite e gengivite.
[14,15]
A doxiciclina mostrada na figura 2 é um derivado sintético da
oxitetraciclina. Ela é um bacteriostático que inibe a síntese da proteína bacteriana devido à
perturbação do RNA transportador e RNA mensageiro nos sítios ribossomais. [16]
Figura 2: Estrutura química da doxiciclina hidroclorídrica. [16]
Anais do 10o Congresso Brasileiro de Polímeros – Foz do Iguaçu, PR – Outubro/2009
Em trabalhos anteriores do nosso grupo, verificou–se a incorporação da doxiciclina e a não
citotoxicidade das membranas.
[5-8]
Nesse trabalho estudou-se a liberação da doxiciclina de
membranas de triacetato de celulose, produzidas a partir da reciclagem química do bagaço de canade-açúcar.
Procedimento Experimental
Purificação do bagaço de cana-de-açúcar
Adicionou-se a 4,0 g de bagaço seco e moído 100,0 mL de água destilada. Após 24 horas o
bagaço foi filtrado. Adicionou-se 100,0 mL de hidróxido de sódio 0,25 mol L-1 ao bagaço, e após
18 horas a mistura reacional foi filtrada. O bagaço foi colocado em refluxo com três porções
sucessivas de uma mistura 20/80 v/v de ácido nítrico e etanol. A cada hora a mistura reacional foi
trocada, sendo que na primeira troca o bagaço é lavado antes do segundo refluxo. Após o refluxo a
mistura foi filtrada e lavada com água destilada até que a solução da lavagem estivesse incolor. O
bagaço foi colocado para secar em estufa a 105° C durante 3 horas. Depois de seco, o bagaço foi
triturado em um liquidificador.
Produção do triacetato de celulose
Adicionou-se 50,0 mL de ácido acético glacial a 2,0 g de bagaço purificado. Agitou-se por
30 minutos em temperatura ambiente. Em seguida adicionou-se uma solução contendo 0,16 mL de
H2SO4 concentrado em 18,0 mL de ácido acético glacial e agitou-se por 25 min. em temperatura
ambiente. Filtrou-se a mistura e colocou-se o bagaço num frasco. Ao filtrado adicionou-se 64,0 mL
de anidrido acético, agitou e retornou-se o filtrado ao frasco inicial com o bagaço. A solução foi
agitada por mais 30 min. e deixada em repouso. Após 14 horas a solução foi filtrada em um funil de
placa porosa com o kitassato contendo certa quantidade de água destilada para que se formasse o
precipitado. Filtrou-se a mistura a vácuo lavando com água destilada até a neutralização. O material
foi seco em estufa por 2h a 70° C.
Produção das membranas
As membranas foram produzidas a partir de soluções de triacetato de celulose, contendo 5%
(m/m) de doxiciclina e uma mistura de solvente de diclorometano/ metanol (9:1). A solução foi
espalhada em uma placa de vidro com auxílio de um espalhador com abertura de 200 μm. O tempo
de evaporação do solvente foi de 2,5 minutos. Em seguida a placa com a membrana foi colocada
dentro de um recipiente contendo água destilada e gelo, banho do não solvente. O estudo de
Anais do 10o Congresso Brasileiro de Polímeros – Foz do Iguaçu, PR – Outubro/2009
incorporação foi feito utilizando análise espectrofotométrica na faixa do Ultravioleta-Visível (UV250 1 PC Shimadzu) de amostras do banho de não solvente no comprimento de onda 275 nm.
Liberação da doxiciclina
No estudo da liberação do fármaco utilizou-se um banho termostatizado MA 184 Marconi, a
36,5 °C. Foi preparada uma solução tampão fosfato com pH 7,2. As membranas foram pesadas e
medidas e o tamanho padrão foi 2 cm2. A liberação foi controlada a cada hora. O estudo da
liberação foi feito usando análise espectrofotométrica na região do Ultravioleta-Visível (UV-250 1
PC Shimadzu) de amostras da solução que continha as membranas utilizadas.
Resultados e Discussão
Em um trabalho anterior [8] mostrou-se que a partir da metodologia utilizada para a produção
dessas membranas obtém-se uma incorporação média de 75% de doxiciclina em relação à
quantidade adicionada inicialmente, o que corresponde, portanto a 63,43 mg de doxiciclina por
grama de triacetato de celulose do bagaço de cana-de-açúcar.
Conforme mostrado na Figura 2, a doxiciclina possui na sua estrutura grupos aminas,
carbonila e hidroxila,
[16]
o que lhe garante alta polaridade em relação à cadeia de triacetato de
celulose. No experimento realizado nesse trabalho, a membrana foi mergulhada em uma solução
tampão fosfato. Espera-se que devido a sua estrutura polar a doxiciclina tenha mais afinidade com a
solução do que com a membrana, havendo assim uma liberação da droga para o sistema. Esse
comportamento foi observado e os resultados são apresentados na figura 3.
Teor de Doxiciclina liberada(%)
100
Boltzmann fit
80
Model: Boltzmann
Equation:
y = A2 + (A1-A2)/(1 + exp((x-x0)/dx))
Weighting:
y
No weighting
60
Chi^2/DoF
= 6.03872
R^2
= 0.99777
40
A1
A2
x0
dx
20
5.05321
91.31522
179.89516
12.44416
±2.08379
±1.18546
±1.57754
±8.18575
0
0
100
200
300
400
500
Tempo(minutos)
Figura 3: Teor da doxiciclina liberada em função do tempo.
Anais do 10o Congresso Brasileiro de Polímeros – Foz do Iguaçu, PR – Outubro/2009
Os dados de liberação de doxiciclina em função do tempo, mostrados na figura 3, estão de
acordo com a distribuição de Boltzman obtida a partir do programa OriginPro 7.5®. De acordo
com a curva obtida, observa-se que nas primeiras duas horas de experimento há um período de
indução, no qual o teor de doxiciclina liberada é mantido em aproximadamente 5%, valor este já
alcançado na primeira hora de liberação. Essa liberação inicial provavelmente é devida à doxiciclina
que está adsorvida na superfície da membrana. Após 2 h de experimento, a droga que está
distribuída mais no interior da membrana consegue se difundir para a superfície e inicia-se então a
liberação efetiva da droga no intervalo entre 2 e 4 h. Após esse período a liberação alcança um
estado estacionário, no qual as velocidades de liberação e absorção da droga pela membrana são
iguais, e não ocorre nenhum acréscimo no teor de doxiciclina liberada, o qual se estabiliza em
aproximadamente 90%.
Conclusões
De acordo com os resultados observa-se que ao utilizar membranas de triacetato de celulose
produzidas a partir da reciclagem química do bagaço de cana-de-açúcar, têm-se um tempo de
indução de duas horas, a liberação efetiva ocorre no período entre 2 e 4 horas, atingindo um estado
estacionário com aproximadamente 90% de doxiciclina liberada.
Agradecimentos
Os autores agradecem ao CNPq pelo “Projeto Casadinho” UFU/UFG/UFMS (620181/20060), a FAPEMIG pelo apoio financeiro e pelo projeto APQ-02356/08 e ao Portal Periódicos da
Capes. Meireles e Cerqueira agradecem à CAPES pela bolsa doutorado, e Cerqueira agradece à
CAPES pela bolsa sandwich (BEX 0368/07-5), Ribeiro agradece ao CNPq pela bolsa PIBIC (A –
032/2008) e Mundim agradece à FAU pela bolsa APQ – 00466-08.
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