avaliação da influência de surfactantes sobre as

AVALIAÇÃO DA INFLUÊNCIA DE SURFACTANTES SOBRE
AS CARACTERÍSTICAS FÍSICO-QUÍMICAS DE
SUSPENSÕES DE MICROPARTÍCULAS POLIMÉRICAS
Andréa Granada1*, Monika P. Tagliari 2, Hellen K. Stulzer2, Betina G. Zanetti-Ramos2, Marcos A. S. Silva2,
Valdir Soldi 1
1
2
Departamento de Química, Centro de Ciências Físicas e Matematicas, Universidade Federal de Santa Catarina UFSC, Florianópolis-SC – [email protected]
Departamento de Ciências Farmacêuticas, Centro de Ciências da Saúde, Universidade Federal de Santa Catarina UFSC, Florianópolis-SC
A mesalazina (5-ASA) é um fármaco empregado no tratamento de doenças inflamatórias intestinais, no entanto, a falta
de especificidade e sua rápida absorção no trato gastrointestinal dificulta sua biodisponibilidade na mucosa do cólon
intestinal. Com o intuito de contornar estes efeitos adversos e viabilizar a liberação cólon especifica, estudos de
encapsulação da 5-ASA em micropartículas poliméricas foram realizados. As suspensões de micropartículas foram
preparadas pela técnica de emulsão e evaporação do solvente e caracterizadas quanto ao diâmetro médio das partículas e
potencial zeta.
Palavras-chave: Mesalazina, micropartículas, polímero, diâmetro médio, potencial zeta.
Evaluation of the influence the surfactants on physicochemical characterization of polymeric microspheres
suspensions.
Mesalazine (5-ASA) is a compound used for the treatment of chronic inflammatory bowel diseases. However, this drug
lack specificity and its rapid absorption through the mucosa of upper gastrointestinal tract (GI) hampers a good bioavailability in colonic mucosa. In order to overcome these drug drawbacks and to obtain a specific colon delivery,
encapsulation studies of 5-ASA in microparticle were carried out. The microparticles suspensions were prepared by a
double emulsion (w/o/w) solvent evaporation method and were characterized considering the mean diameter and zeta
potential.
Keywords: Mesalazine, microparticles, polymers, mean diameter, zeta potencial.
Introdução
A microencapsulação de fármacos implica na utilização de diversas técnicas e
procedimentos que visam encapsular sólidos ou líquidos dentro de matrizes ou sistemas vesiculares
poliméricos. Este princípio tem sido usado em uma série de aplicações farmacêuticas, tais como na
melhoria da estabilidade de fármacos, na obtenção de sistemas de liberação controlada, diminuindo
efeitos colaterais de medicamentos ou ainda na vetorização de substâncias ativas em sítios
específicos de ação (1).
As micropartículas são partículas sólidas, que podem ser de natureza polimérica, com
diâmetros na faixa de um a algumas centenas de micrômetros, na qual o princípio ativo se encontra
dissolvido ou disperso, podendo ser classificadas segundo a sua estrutura em microesferas e
microcápsulas. São denominadas microesferas as partículas compactas constituídas por uma rede
polimérica na qual a substância ativa encontra-se distribuída no seu estado sólido ou molecular, e
microcápsulas, as partículas constituídas por um núcleo interno contendo o fármaco, recoberto por
uma camada de polímero de espessura variável (2,3).
No que diz respeito à obtenção de micropartículas, polímeros biodegradáveis são claramente
os materiais de escolha. Os requisitos de segurança, biocompatibilidade e baixa toxicidade do
polímero e de seus produtos de degradação devem ser considerados no desenvolvimento de
formulações (4). Os polímeros sintéticos utilizados para microencapsulação de fármacos estão
disponíveis com alto grau de pureza e a eficiência de encapsulação geralmente é alta. O Eudragit®
S100 é um polímero gastro-resistente utilizado para liberação colônica, protegendo fármacos do pH
do trato gastro-intestinal. É um copolímero aniônico formado pelo ácido metacrílico e metilmetacrilato (1:2), insolúvel em ácidos e água pura, sendo solúvel em soluções aquosas com pH maior
que 7 (5).
A resposta farmacológica de um fármaco está diretamente relacionada com a concentração
com que este atinge o sítio de ação. Entretanto, uma vez que as características de distribuição da
substância ativa estão essencialmente baseadas nas suas propriedades físico-químicas, que nem
sempre são adaptáveis aquelas do local desejado, grandes quantidades da mesma necessitam ser
administradas. A toxicidade então surge em decorrência da penetração do fármaco em tecidos e
órgãos saudáveis (6). O desenvolvimento de sistemas destinados a viabilizar a chegada do fármaco
especificamente a regiões distais do trato gastrintestinal tem sido objeto de grande incentivo na
investigação científica, em especial para fármacos que exerçam sua ação no ambiente colônico ou
então que apresentem melhor perfil de absorção naquela região do organismo (7).
A doença de Crohn (DC) e a retocolite ulcerativa diopática (RCUI) são as formas mais
comuns das doenças inflamatórias intestinais (DII), que se caracterizam por inflamação crônica do
intestino, de etiologia ainda não definitivamente esclarecida. As DII ocorrem em todo o mundo e
representam sério problema de saúde, pois atingem preferencialmente pessoas jovens, cursam com
recidivas freqüentes e admitem formas clínicas de alta gravidade (8,9). A mesalazina corresponde ao
ácido 5-aminossalicilato, 5-ASA, é um fármaco anti-inflamatório não esteróide comumente
empregado no tratamento destas patologias que pode fornecer proteção contra o desenvolvimento do
cancro colo-rectal em portadores de doenças inflamatórias intestinais. (10,11).
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A administração oral deste fármaco é limitada devido aos sérios efeitos adversos, tais como
hepatite, discrasias sangüíneas, pancreatite, pleuropericardites e nefrites associada à terapia (12).
Além disso, a mesalazina apresenta-se instável em condições gástricas e apresenta propensão a ser
absorvida no intestino delgado o que causa baixa biodisponibildade e baixa eficiência contra
doenças inflamatórias do cólon. Desde modo, estratégias de liberação cólon específica deste ativo
são de grande interesse terapêutico (13).
O desenvolvimento de formas farmacêuticas de liberação controlada e cólon específica
aliado as propriedades pH-dependentes oferecem um importante avanço terapêutico nas doenças
inflamatórias intestinais. Para tanto, faz-se necessário o uso de uma estratégia que permita o
transporte do fármaco intacto no pH ácido estomacal, uma liberação específica em pH básico
duodenal e uma possível absorção local em pH na ordem dos 2 a 5 no cólon acometido de processo
inflamatório.
A composição quali-quantitativa e o método de preparação dos sistemas coloidais são
fatores determinantes do diâmetro médio e da polidispersão das partículas (14). Os surfactantes
poliméricos, como os poloxameros (copolímeros dos óxidos de etileno e de propileno - Pluronic
F68), hidroximetilcelulose (HPMC), carboximetilcelulose sódica (CMC-Na) e poli (vinil álcool)
(PVA) são empregados em uma variedade de formulações farmacêuticas, portanto, tornam-se
objetivo de estudo sobre as características físico-químicas destas.
Nesse contexto, o objetivo desse trabalho é preparar , caracterizar e avaliar a influência do
tipo de tensoativo sobre as características físico-químicas em microesferas para liberação cólon
específica contendo mesalazina.
Experimental
Preparação e caracterização das suspensões coloidais de microesferas contendo mesalazina
A preparação das microesferas foi realizada pela metodologia de emulsão e evaporação do
solvente descrita na literatura (1), a partir de uma dupla emulsão (a/o/a). Em tubos de ensaio, 300
mg do polímero (Eudragit® S100) foram solubilizados em 30,0 mL de metanol:acetona (5:5 v/v)
em banho de ultra-som. A esta solução adicionou-se 4,0 mL de solução ácida, para garantir a
possível liberação local do fármaco, correspondendo a 30,0 mg de mesalazina e a mistura foi
submetida à agitação utilizando vortex por 30 segundos para a formação da emulsão primária a/o.
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Em seguida, a emulsão primária foi adicionada em 80,0 mL de uma solução aquosa contendo
diferentes proporções de surfactantes polímericos (PVA, Pluronic F68, HPMC e CMC-Na) sob
agitação magnética, formando-se então a dupla emulsão a/o/a. A emulsão formada foi mantida sob
agitação magnética em temperatura ambiente durante 24h para completa evaporação do sovente
orgânico. A composição das formulações testadas encontra-se na Tabela 1.
Tabela 1. Formulações testadas na seleção de surfactante nas suspensões de micropartículas.
Formulação
1
Solução ácida
(HCl 0,1N)
Fase aquosa
(mL)
3,0
Solução ácida
(HCl 0,1N)/
Mesalazina
7,5 mg/mL
Fase
orgânica
(mL)
Solução de
Eudragit® S100
30,0 mg/mL em
metanol: acetona
(5:5 v/v)
Fase aquosa
(mL)
Solução de PVA 1,0
% (p/v)
Solução de Pluronic
F68 1,0 % (p/v)
Solução de HPMC
0,25 % (p/v)
Solução de CMC-Na
0,25 % (p/v)
2
3
4
3,0
3,0
30,0
30,0
80,0
80,0
5
6
3,0
3,0
30,0
30,0
80,0
80,0
7
8
3,0
3,0
30,0
30,0
80,0
80,0
3,0
30,0
30,0
80,0
80,0
PVA: Poli (vinil álcool); Pluronic F68: Copolímero de óxido de etileno e óxido de propileno; HPMC: Hidroximetilcelulose; CMC-Na:
Carboximetilcelulose sodica.
Determinação do diâmetro médio e do potencial zeta
O diâmetro médio e a distribuição granulométrica das partículas foram determinados por
espalhamento de luz e o potencial zeta das suspensões foi determinado a partir da medida da
mobilidade eletroforética por anenometria laser Doppler num campo elétrico de 150 V/cm. As
medidas foram realizadas em um equipamento Zetasizer Nano ZS (Malvern Instruments, Reino
Unido).
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Avaliação da morfologia das microesferas
A morfologia das partículas foi avaliada por microscopia óptica em microscópio Leica DM
4000M e as fotomicrografias foram obtidas no aumento de 1000 vezes.
Resultados e Discussão
Alguns fatores influenciam a estabilidade das suspensões coloidais como, por exemplo, a
adsorção de moléculas ativas à superfície das nanopartículas e a presença de surfactantes
adsorvidos (15). O tamanho de partícula e o potencial zeta são parâmetros físico-químicos que
podem ser utilizados para monitorar a estabilidade de suspensões coloidais poliméricas (16),
tornando-se essenciais no desenvolvimento de formulações farmacêuticas.
As características
estruturais e físico-químicas das partículas, bem como a estabilidade das suspensões, têm
demonstrado ser grandemente afetadas pela composição das formulações. Neste trabalho,
suspensões leitosas e homogêneas foram obtidas com todos os surfactantes empregados.
O diâmetro médio das suspensões foi determinado por espalhamento de luz. Esta técnica
baseia-se no fato de que as partículas movem-se aleatoriamente sob o impacto das moléculas do
solvente sobre a sua superfície. A freqüência e a amplitude deste movimento, denominado
browniano, é dependente do tamanho da partícula e da viscosidade do solvente, ou seja, quanto
menor a partícula, maior será a freqüência do movimento browniano numa amplitude relativa
importante (17). Os resultados de diâmetro médio e índice de polidispersão das suspensões
encontram-se demonstrados na Tabela 2. Populações monodispersas de partículas foram obtidas
com a utilização de Pluronic F68. Nesta formulação, o pequeno diâmetro de partícula foi
considerado aceitável, conduzindo a formação de nanopartículas. O emprego de PVA, HPMC e
CMC-Na resultou em um aumento considerável de ambos diâmetros médios e índices de
polidispersão. Estes altos valores de índice de polidispersão podem ser ajustados alterando-se
parâmetros de formulação tais como velocidade de agitação e concentração de surfactantes na fase
aquosa.
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Tabela 2. Valores do diâmetro médio e índice de polidispersão das suspensões de micropartículas
brancas (sem fármaco) e contendo 5-ASA incorporado.
Diâmetro médio (nm)
Surfactantes
Índice de polidispersão
Microesferas
Microesferas
Microesferas
Microesferas
brancas
contendo 5-ASA
brancas
contendo 5-ASA
PVA
946,8
1028,0
0,6
0,6
Pluronic F68
442,3
310,5
0,4
0,3
HPMC
18240,
2139,0
0,8
1,0
CMC-Na
1947,0
1502,0
0,8
0,7
Suspensões coloidais possuem carga eletrostática superficial devido à presença de
grupamentos químicos do polímero na superfície ou à adsorção preferencial de íons ou de outras
moléculas ionizáveis do meio de dispersão aquoso, sendo que a sua intensidade exerce influência na
estabilidade física da preparação (18). O potencial zeta representa a carga da superfície e depende
da natureza da partícula, assim como do meio que a envolve. A carga não pode ser medida
diretamente, mas após a aplicação de um campo elétrico em torno dela. As partículas movem-se na
presença deste campo elétrico em direção ao eletrodo de carga oposta e, desta forma, o potencial
zeta pode ser determinado pela medida da sua velocidade de migração (17).
Os poloxameros (copolímeros dos óxidos de etileno e de propileno) e os polímeros
constituintes das suspensões coloidais são os principais componentes presentes nas formulações
capazes de influenciar o potencial zeta. (19). Em módulo, um valor de potencial zeta relativamente
alto é importante para uma boa estabilidade físico-química da suspensão coloidal, pois grandes
forças repulsivas tendem a evitar a agregação em função das colisões ocasionais de nanopartículas
adjacentes (20,21). Os valores de pontecial zeta obtidos na caracterização das suspensões de
micropartículas estão apresentados na Tabela 3 e como pode ser observado variaram em função do
surfactante utilizado. Com o emprego do CMC-Na, as formulações apresentaram um potencial zeta
consideravelmente elevado devido a presença de cargas superficiais negativas em sua estrutura
química. Além disso, as formulações obtidas a partir do Pluronic F68 e CMC-Na demonstraram
valores de potencial zeta, em módulo, que conferem características de boa estabilidade às
suspensões. Por outro lado, as demais formulações podem ser avaliadas em função do tempo quanto
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ao fenômeno de cremagem, decorrente da diferença de densidade entre fase dispersa e dispersante.
A presença do fármaco não alterou consideravelmente os valores de potencial zeta como
pode ser observado na Tabela 3.
Tabela 3. Potencial zeta das suspensões de micropartículas brancas e contendo 5-ASA.
Potencial Zeta (mV)
Surfactantes
Microesferas brancas
Microesferas contendo 5-ASA
PVA
- 8,16
- 6,15
Pluronic F68
- 24,0
- 28,0
HPMC
- 14,8
- 7,45
CMC-Na
- 60,7
- 58,5
As fotomicrografias obtidas (Figura 1 e 2) confirmam a obtenção de micropartículas a
partir de PVA e CMC-Na pela técnica de emulsão evaporação do solvente, no entanto, as
microesferas formadas a partir do HPMC não foram visualizadas devido à alta concentração da
amostra levando a sobreposição de partículas o que dificultou a obtenção de imagens. O emprego de
Pluronic F68,
conforme
relatado anteriormente levou a formação de nanopartículas,
impossibilitando a obtenção de imagens por esta técnica.
Figura 1. Microesferas preparadas com PVA (1,0% p/v), brancas e contendo Mesalazina, respectivamente
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Figura 2. Microesferas preparadas com CMC-Na (0,25% p/v) brancas e contendo Mesalazina, respectivamente.
Conclusão
A técnica de emulsão e evaporação de solvente utilizada na obtenção de suspensões
coloidais mostrou-se viável com o emprego de diferentes surfactantes poliméricos.
A utilização do CMC-Na como surfactante conduziu a formação da formulação mais estável
entre os diferentes surfactantes utilizados.
Entretanto, quando o Pluronic F68 foi utilizado foi obtida uma formulação estável
apresentando menor tamanho de partícula e menor índice e polidispersidade o que nos leva a
concluir que este é o melhor tensoativo para a preparação do sistema proposto entre os tensoativos
testados.
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