Maria Claudia Tonelli Largura - IIS Windows Server

UNIVERSIDADE DO VALE DO ITAJAÍ
MARIA CLÁUDIA TONELLI LARGURA
SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO DA O-CARBOXIMETILQUITOSANAN-LAURIL E UTILIZAÇÃO COMO POLÍMERO ANFIFÍLICA EM
COMPRIMIDOS DE TRIANCINOLONA
Itajaí - 2009
UNIVERSIDADE DO VALE DO ITAJAÍ
CENTRO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE
PROGRAMA DE MESTRADO ACADÊMICO EM CIÊNCIAS
FARMACÊUTICAS
ÁREA DE CONCENTRAÇÃO EM PRODUTOS NATURAIS E
SUBSTÂNCIAS SINTÉTICAS BIOATIVAS
MARIA CLÁUDIA TONELLI LARGURA
SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO DA O-CARBOXIMETILQUITOSANAN-LAURIL E UTILIZAÇÃO COMO POLÍMERO ANFIFÍLICA EM
COMPRIMIDOS DE TRIANCINOLONA
Dissertação submetida à Universidade do
Vale do Itajaí como parte dos requisitos
para a obtenção do grau de Mestre em
Ciências Farmacêuticas.
Orientador: Prof. Dr. Clovis Antonio
Rodrigues
Co Orientadora: Profa. Dra Ruth Meri
Lucinda Silva
Itajaí, Abril de 2009.
Esta dissertação é dedicada especialmente à minha família:
aos meus pais Mauricio e Berenice;
ao meu irmão Eduardo...
... a minha Vó Martha e minha Tia Letícia.
Com todo o meu amor, carinho, admiração e gratidão!!!
∞
AGRADECIMENTOS
Agradeço especialmente aos meus orientadores pela dedicação. Ao
professor Dr. Clóvis Antonio Rodrigues pela orientação, paciência, disposição
concedida durante todo o trabalho e principalmente pelo exemplo profissional. A
professora Dra. Ruth Meri Lucinda pelo grande modelo de determinação, carinho,
amizade, apoio e ensinamento.
A professora Daisy Janice Aguilar Netz, que contribuiu diretamente na
construção de muitas fases deste trabalho.
A professora Dra. Juliana M. Marchetti e ao Laboratório de Tecnologia
Farmacêutica da Universidade de São Paulo por realizar a técnica de espalhamento
de luz.
Aos professores Dra. Tânia Mari Bellé Bresolin e Dr. Rilton Alves de Freitas
pelas contribuições científicas.
Ao CNPq e à professora Dra. Maria Rita Sierakowski (UFPR), pela bolsa,
concedida à Rede de Nanoglicobiotecnologia.
Agradeço acima de tudo a DEUS e a minha família – meus pais Mauricio e
Berenice que são as pessoas mais importantes da minha vida, meu irmão Eduardo
que acima de tudo é o meu melhor amigo, meu conselheiro e companheiro para
todas as horas, minha vó Martha e minha tia Letícia, duas grandes mulheres muito
especias na minha vida. Essas cinco pessoas são mais que exemplos são
essenciais na minha vida, obrigada por tudo, pelo carinho, apoio, incentivo e
principalmente pelo amor incondicional.
E também agradeço a todas as pessoas que independente da situação
fizeram valer o verdadeiro significado da palavra “amizade”.
SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO DA O-CARBOXIMETILQUITOSANA-N-LAURIL E
UTILIZAÇÃO COMO POLÍMERO ANFIFÍLICA EM COMPRIMIDOS DE
TRIANCINOLONA.
Maria Cláudia Tonelli Largura
Abril/2009
Orientador: Prof. Clovis Antonio Rodrigues, Dr.
Co Orientadora: Profa. Ruth Meri Lucinda Silva, Dra.
Área de Concentração: Produtos Naturais e Substância Bioativas
Número de Páginas: 137.
A tecnologia associada à modificação da liberação de fármacos sofreu um
incremento notório nas últimas décadas na tentativa de maximizar as vantagens
inerentes às formas farmacêuticas de liberação controlada. A utilização de sistemas
matriciais constituídos por diversos tipos de polímeros é considerada uma opção
interessante, devido às vantagens desses sistemas. A quitosana (Qts) (poli-β-(1-4)Dglucosamina) é um polissacarídeo catiônico derivado da quitina, de fácil obtenção e
com muitas aplicações industriais. Neste trabalho, o derivado OCarboximetilquitosana (O-CMQts) foi hidrofobicamente modificado com cloreto de
lauroíla em diferentes concentrações, para obter um derivado da Qts com caráter
anfifílico, o O-Carboximetilquitosana-N-Lauril (O-CMQts-N-Lauril), com diferentes
graus de substituição (GS) e utilizá-lo como matriz na preparação de comprimidos de
triancinolana (TC). A estrutura química dos derivados foi confirmada através das
técnicas de espectroscopia no infravermelho (IV). O grau de carboximetilação (GC)
da O-CMQts foi determinado através da titulação condutimétrica. Para determinar o
GS foi desenvolvido um método utilizando a espectroscopia no IV. A interação entre
o fármaco e o polímero foi verificada de forma indireta através da quantificação do
fármaco livre na dispersão polimérica. As propriedades tecnológicas dos derivados
foram determinadas com o objetivo de preparar comprimidos contendo o fármaco
através da compressão direta. Na preparação dos comprimidos, a TC foi incorporada
à matriz dos derivados através da mistura física (MFT) e co-secagem fármaco:
polímero por nebulização (SDT). Os comprimidos foram caracterizados em relação a
morfologia, absorção de água e perfil de liberação do fármaco em meio gástrico
simulado. Os derivados AC1 e AC2 apresentaram GS com valores entre 43,5 e 8,56
%. A quantidade de TC complexada aos derivados N-acilados foi proporcional ao GS
destes derivados. O tamanho e a morfologia das partículas dos derivados N-acilados
foram influênciados pelo processo de obtenção e GS dos derivados. Os comprimidos
SDT apresentaram resistência física maior quando comparado com os MFT, sendo
que em ambos a resistência aumentou com o GS do derivado. Os comprimidos
apresentaram tempo de desintegração menor do que 15 min, exceto os comprimidos
AC3T contendo 4 mg, que não desintegraram em 300 min de análise. Nos
comprimidos MFT (20 mg) a liberação máxima ocorreu em torno de 60 min,
entretanto, a solubilidade do TC aumentou significativamente nos comprimidos
preparados com derivados contendo GS elevado. Nos comprimidos SDT (20 mg) a
proporção de fármaco liberada por tempo foi dependente do derivado. Os
comprimidos SDAC3T liberaram praticamente todo fármaco em 30 min, enquanto
que os comprimidos SDAC1T liberaram cerca 16 % do fármaco no mesmo período
de tempo. Os comprimidos contendo 4 mg de fármaco apresentaram liberação
máxima em torno de 60 min, com exceção dos comprimidos AC3T que liberaram
cerca de 20 % de fármaco no mesmo intervalo de tempo. A partir dos resultados
mostrados neste trabalho pode-se concluir que os derivados apresentam capacidade
de formação de complexos fármaco:polímero com maior solubilidade em meio
aquoso e podem ser utilizados na preparação de comprimidos de liberação
convencional ou modificada do fármaco, dependendo das propriedades físicoquímicas do derivado N-acilados da O-CMQts.
Palavras-chave: O-carboximetilquitosana- N-lauril. comprimidos. spray-drying.
liberação modificada. triancinolona.
SYNTHESIS AND CHARACTERIZATION OF O-CARBOXYMETHYLCHITOSAN-NLAURYL AND ITS USE AS AMPHIPHILIC POLYMER IN TRIAMCINOLONE
TABLETS.
Maria Cláudia Tonelli Largura
April/2009
Advisor: Clóvis Antonio Rodrigues, Dr.
Ruth Meri Lucinda Silva, Dra.
Concentration Area:Natural Products and Bioactive Substances.
Number of Pages:137.
The technology associated with the modification of drug release has undergone a
remarkable increase in recent decades, in an attempt to maximize the benefits of
controlled-release dosage forms. The use of matrix systems consisting of various
types of polymer is considered an interesting and advantageous option. Chitosan
(Chts) (poly-β-(1-4) D-glucosamine) is a cationic polysaccharide derived from chitin,
which is easy to obtain and has many industrial applications. In this work, the
derivative O-Carboxymethylchitosan (O-CMChts) was modified with lauroyl chloride
in different concentrations, to obtain a Chts derivative with amphiphilic
characteristics,
O-Carboxymethylchitosan-N-lauryl
(O-CMChts-N-lauryl),
with
different degrees of substitution (DS), and use it as a matrix in the preparation of
triamcinolone (TC) tablets. The chemical structure of the derivatives was confirmed
by techniques of infrared spectroscopy (IR). The degree of carboxymethylation (DC)
of the O-CMChts was determined by conductivity titration. To determine the DS, a
method using IR spectroscopy was developed. The interaction between the drug and
the polymer was indirectly verified by quantifying the free drug in polymer dispersion.
The technological properties of the derivatives were determined, in order to prepare
tablets containing the drug by direct compression. In the tablet preparation TC was
incorporated into the matrix by physical mixing (PMT) and drug:polymer co-drying
using a spray-dryer (SDT). The tablets were characterized for morphology, water
uptake, and drug release profile in a simulated gastric environment. Derivatives AC1
and AC2 showed DS with values of between 43.5 and 8.56%. The amount of TC
complexed to N-acyl derivatives was proportional to these DS values of the
derivatives. The size and morphology of N-acyl the derivative particles were
influenced by the uptake process and DS of the derivatives. The SDT tablets showed
greater physical strength than the PMT tablets, and in both, resistance increased with
the derivative DS. The tablets showed a disintegration time of less than 15 min,
except for the AC3T tablets containing 4 mg TC, which did not disintegrate in 300 min
of analysis. In the PMT tablets (20 mg TC), maximal release occurred at around 60
min, however, the TC solubility increased significantly in the tablets prepared with
products containing high DS. In the SDT tablets containing 20 mg of TC, the
proportion of drug released over time was dependent on the derivative. The SDAC3T
tablets released almost every drug within 30 min, while the SDAC1T tablets released
about 16% of the drug in the same period of time. The tablets containing 4 mg of
drug showed maxim release in about 60 min, except for the AC3T tablets, which
released 20% of drug in the same time. Based on the results of this work, we can
conclude that the derivatives have the capacity to form drug:polymer complexes with
higher water solubility, which can used in the preparation of tablets with conventional
or modified drug release, depending on the physical and chemical properties of the
O-CMChts N-acyl derivative.
Keywords: O-carboxymethylchitosan-N-lauryl. tablets. spray-drying. modified release.
triamcinolone.
LISTA DE FIGURAS
Figura 01
Figura 02
Figura 03
Figura 04
Figura 05
Figura 06
Figura 07
Figura 08
Figura 09
Figura 10
Figura 11
Figura 12
Figura 13
Figura 14
Figura 15
Figura 16
Figura 17
Figura 18
Representação esquemática da estrutura química do
monômero da quitina (N-acetil-D-glucosamina).
Representação esquemática da estrutura química do
monômero da quitosana (D-glucosamina).
Representação esquemática da estrutura química do
monômero da O-CMQts.
Representação esquemática da estrutura química do
monômero da N-acil-O-CMQts.
Mini Spray-Dryed (BUCHI,2009).
Representação esquemática da estrutura química da
Triancinolona.
Representação esquemática da reação de síntese da OCMQts, partindo do polímero quitosana.
Espectro da região do IV da quitosana (-) e dos derivados OCMQts na forma ácida e salina. O espectro corresponde ao
derivado OM1 na forma salina (-) e na forma ácida (-). Pastilhas
preparadas com 2 mg de quitosana e/ou derivado na forma
ácida e/ou salina e 100 mg de KBr.
Curva de titulação Condutimétrica da AC1 com NaOH 0,1 M.
Representação esquemática da Síntese da O-CMQts N-Lauril a
partir da O-CMQts.
Espectros na região do IV da quitosana e dos derivados OCMQts e N-Acil-O-CMQts na forma salina. O espectro (-)
corresponde a quitosana, o (-) ao derivado O-CMQts na forma
salina (OM2) e o (-) ao AC4. Pastilhas preparadas com 2 mg de
quitosana e/ou derivado e 100 mg de KBr.
Espectro no IV na região de 3500 a 2500 cm-1, determinação
da altura do pico na região 2920 cm-1.
Curva Analítica através das medidas da altura do pico na
região de 2950 cm -1. Utilizada para obter equação de reta.
Pastilhas foram preparadas com 2 mg da mistura
polímero/ácido láurico (5, 17, 28, 33, 41 %) e 100 mg de KBr..
Espectro no IV na região de 3500 a 2500 cm-1, determinação
da área total dos picos na região 2920 e 2850 cm-1.
Curva Analítica através das medidas da área total do pico na
região de 2950 e 2850 cm -1. Utilizada para obter equação de
reta. Pastilhas foram preparadas com 2 mg da mistura
polímero/ácido láurico (5, 17, 28, 33, 41 %) e 100 mg de KBr.
Grau de Substituição dos derivados (N-acilado) através da
medida da altura e da área total dos picos na região de 2920 e
2850 cm-1 no espectro na região do IV.
Fotomicrografia obtida por microscopia eletrônica de varredura
(60x) dos derivados N-acilados da OCMQts AC2 e AC3. O
detalhe em cada fotomicrografia representa a ampliação das
partículas (500x derivado AC2 e 1000x derivado AC3)
Distribuição do tamanho de 300 partículas dos derivados AC1,
AC2, AC3 e AC4.
22
23
28
31
39
47
65
68
69
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75
77
78
79
79
80
83
84
Figura 19
Figura 20
Figura 21
Figura 22
Figura 23
Figura 24
Figura 25
Figura 26
Figura 27
Figura 28
Figura 29
Figura 30
Figura 31
Relação entre o ângulo de repouso, índice de Carr e
características de fluxo (WELLS, 2005) dos derivados Nacilados sintetizados..
Interação do fármaco (TC) com os derivados N-acilados (AC1,
AC2, AC3 e AC4) em meio tampão fosfato pH 7,2, durante 120
minutos à 25 o C sob agitação.
Espectros no IV na região de 4000 a 500 cm-1 da TC (-), do
derivado após o estudo interação fármaco/polímero (IFP) (-) e o
espectro de IV da mistura física (MF) do fármaco com o
polímero (-).
Espectro no IV na região de 4000 a 500 cm-1 da Triancinolona
(-) e da dispersão sólida SDAC3 do derivado AC3 (-). Pastilhas
foram preparadas contendo 2 mg de TC ou de dispersão sólida
e 100 mg de KBr.
Fotomicrografias da mistura física da TC (20 mg) com 50 mg do
derivado AC1 (A), AC2 (B) e AC3 (C) e fotomicrografias da
dispersão sólida da TC (20 mg) com 50 mg do derivado AC1
(D), AC2 (E) e AC3 (F).
Distribuição do tamanho de partículas das dispersões sólidas
SDAC1, SDAC2 e SDAC3 através do equipamento de luz
polarizada em meio aquoso (0,20 %).
Aspecto superficial dos comprimidos contendo 20 mg de TC, a
partir da mistura física fármaco/polímero - MFAC1T (A),
MFAC2T (B) e MFAC3T (C) e a partir das dispersões sólidas SDAC1T (D), SDAC2T (E) e SDAC3T (F) obtidas por
microscopia óptica.
Fotomicrografias da superfície interna dos comprimidos obtidos
a partir da mistura física - MFAC1T (A), MFAC2T (B) e
MFAC3T (C) e obtidos a partir da dispersão sólida - SDAC1T
(D), SDAC2T (E) e SDAC3T (F). As fotomicrografias foram
obtidas através da Microscopia Eletrônica de Varredura.
Absorção de HCl 0,1 M dos comprimidos contendo mistura
física dos derivados N-acilados da O-CMQts (50 mg) e 20 mg
de TC em determinado tempo.
Absorção de HCl 0,1 M em comprimidos contendo
dispersão sólida dos derivados N-acilados da O-CMQts
(50 mg) e 20 mg de TC em determinado tempo.
Aspecto físico do comprimido SDAC1T submetidos ao ensaio
de absorção de água, antes (A) e após 150 minutos de ensaio
(B).
Perfil de Liberação in vitro da TC (20 mg) em comprimidos
contendo 50 mg de derivados N-acilados da O-CMQts na forma
salina misturados físicamente em meio gástrico simulado (HCl
0,1 M) sem reposição do meio.
Perfil de Liberação in vitro da TC (20 mg) em comprimidos
contendo 50 mg de derivados N-acilados da O-CMQts na forma
ácida e ou na forma salina misturados físicamente em meio
gástrico simulado (HCl 0,1 M) sem reposição do meio.
88
90
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97
100
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105
105
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Figura 32
Figura 33
Perfil de Liberação in vitro da TC (20 mg) em comprimidos
contendo 50 mg de derivados N-acilados da O-CMQts na forma
salina co-secados por nebulização em meio gástrico simulado
(HCl 0,1 M) sem reposição do meio.
Perfil de Liberação in vitro da TC (4 mg) em comprimidos
contendo 66 mg de derivados N-acilados da O-CMQts na forma
salina misturados físicamente em meio gástrico simulado (HCl
0,1 M) sem reposição do meio.
111
113
LISTA DE TABELAS
Tabela 01
Tabela 02
Tabela 03
Tabela 04
Tabela 05
Tabela 06
Tabela 07
Tabela 08
Tabela 09
Tabela 10
Tabela 11
Tabela 12
Tabela 13
Tabela 14
Tabela 15
Tabela 16
Tabela 17
Descrição dos comprimidos contendo TC e derivados
anfifílicos (O-CMQts-N-Lauril) com diferentes proporções e
processos de pré-compressão.
Descrição dos derivados O-CMQts (OM1, OM2, OM3 e AC4)
sintetizados.
Determinação do Grau de carboximetilação dos derivados
OM1, OM2, OM3 e AC4.
Solubilidade dos derivados O-CMQts em água com variação
de pH (2-12) em temperatura ambiente.
Método de obtenção (síntese) e suas proporções do
derivado O-CMQts N-Lauril.
Determinação do grau de substituição de diferentes lotes
através da altura do pico na região de 2950 cm -1.
Determinação do grau de substituição de diferentes lotes
através da área total dos picos na região de 2920 e 2850 cm1
.
Determinação do grau de substituição de diferentes
polímeros através da área total dos picos.
Caracterização física dos derivados O-CMQts N-Lauril
Descrição das curvas analíticas construídas para quantificar
a TC.
Resistência física dos comprimidos contendo TC em
diferentes concentrações.
Teor de fármaco dos comprimidos contendo 20 mg TC e
preparados a partir da mistura física ou dispersão sólida do
fármaco e polímeros.
Proporção de TC liberada em diferentes tempos durante o
ensaio de liberação in vitro dos comprimidos contendo
mistura física de 20 mg de TC e 50 mg de derivados OCMQts-N-Lauril na forma salina.
Proporção de TC liberada em diferentes tempos durante o
ensaio de liberação in vitro dos comprimidos contendo
mistura física de 20 mg TC e 50 mg de derivados O-CMQtsN-Lauril na forma ácida e ou salina.
Proporção de TC liberada em diferentes tempos durante o
ensaio de liberação in vitro dos comprimidos contendo
dispersão sólida (20 mg de TC e 50 mg de derivados OCMQts-N-Lauril na forma salina).
Porcentagem de TC liberada em diferentes tempos durante o
ensaio de liberação in vitro dos comprimidos contendo 4 mg
de fármaco e 66 mg de derivados (O-CMQts-N-Lauril) na
forma salina
Fatores de diferença (f1) dos comprimidos contendo 50 mg
do derivado na forma ácida e/ou salina e 20 mg TC
misturados fisicamente e/ou obtidos através da co-secagem
por nebulização
61
66
69
71
73
78
80
82
86
89
103
103
108
110
111
113
119
LISTA DE QUADROS
Quadro 01
Quadro 02
Quadro 03
Quadro 04
Modelos matemáticos usados para descrever os perfis de
dissolução
de
fármacos
incorporados
em
formas
farmacêuticas.
Valores de coeficiente de correlação obtidos pela análise do
perfil de liberação dos comprimidos contendo mistura física
dos derivados na forma salina (50 mg) com 20 mg de TC,
através da aplicação de diferentes modelos matemáticos. E
valores de n obtidos com aplicação dos dados do perfil do
fármaco nos comprimidos no modelo matemático de
Korsmeyer-Peppas.
Valores de coeficiente de correlação obtidos pela análise do
perfil de liberação dos comprimidos obtidos a partir dos
derivados AC4 e AC1 na forma ácida preparados após MF,
através da aplicação de diferentes modelos matemáticos. E
valores de n obtidos com aplicação dos dados do perfil do
fármaco nos comprimidos no modelo matemático de
Korsmeyer-Peppas.
Valores de coeficiente de correlação obtidos pela análise do
perfil de liberação dos comprimidos contendo dispersão sólida
dos derivados, através da aplicação de diferentes modelos
matemáticos. E valores de n obtidos com aplicação dos dados
do perfil do fármaco nos comprimidos no modelo matemático
de Korsmeyer-Peppas.
43
115
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118
LISTA DE ABREVIATURAS
Qtn – Quitina;
Qts – Quitosana;
O-CMQts – O-Carboximetilquitosana;
N-Lauril- O-CMQts - O-Carboximetilquitosana-N-Lauril;
TC – Triancinolona;
GA – Grau Acetilação;
GD – Grau de desacetilação;
GS – Grau de substituição;
RMN de H1 - Técnica de Ressonância Magnética Nuclear de Hidrogênio
IV – Espectroscopia na região do Infravermelho
MEV – Microscopia Eletrônica de Varredura;
MM – Massa molecular;
16
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ............................................................................................. 18
2 OBJETIVOS ................................................................................................. 20
2.1 Objetivo Geral:................................................................................................20
2.2 Objetivos Específicos: ...................................................................................20
3 REVISÃO DA LITERATURA ....................................................................... 21
3.1 Polímeros ........................................................................................................21
3.1.1 Quitina (Qtn)......................................................................................................... 22
3.1.2 Quitosana (Qts) .................................................................................................... 23
3.2 Modificações hidrofóbicas da Quitosana.....................................................26
3.3 Derivados Carboximetilados da Quitosana .................................................28
3.4 Derivados Anfifílicos......................................................................................30
3.5 Determinação do Grau de substituição dos polímeros ..............................33
3.6 Formas Farmacêuticas Sólidas.....................................................................35
3.6.1 Técnicas de Co-secagem por aspersão – Spray-dryed ........................................ 39
3.7 Estudos de Cinética de Liberação ................................................................42
3.8 Fármaco ..........................................................................................................47
3.8.1 Triancinolona........................................................................................................ 47
4 MATERIAL E MÉTODOS ......................................................................................49
4.1 Sínteses...........................................................................................................49
4.1.1 Síntese dos derivados O-Carboximetilquitosana .................................................. 49
4.1.2 Síntese dos derivados O-Carboximetilquitosana-N-Lauril..................................... 50
4.2 Caracterização dos derivados.......................................................................51
4.2.1 Caracterização dos derivados O-carboximetilquitosana ....................................... 51
4.2.2 Caracterização dos derivados O-Carboximetilquitosana-N-Lauril ......................... 53
4.2.3 Caracterização física dos derivados N-Acilados ................................................... 55
4.3 Curva Analítica para quantificação da Triancinolona (TC) por
Espectrofotometria na região do UV ..................................................................58
4.4 Estudo de Interação dos Polímeros com a Triancinolona..........................58
4.5 Obtenção da dispersão sólida dos derivados N-Acilados por Spray-Dryer
...............................................................................................................................59
17
4.6 Caracterização das dispersões sólida dos derivados N-Acilados.............59
4.6.1 Análise morfológica através da Microscopia Eletrônica de Varredura................... 59
4.6.2 Distribuição do tamanho de partículas.................................................................. 60
4.6.3 Análise da dispersão sólida por Espectro no Infravermelho.................................. 60
4.7 Obtenção dos comprimidos de Triancinolona ............................................60
4.8 Caracterização dos comprimidos .................................................................61
4.8.1 Peso médio dos comprimidos de Triancinolona.................................................... 62
4.8.2 Teor de Triancinolona nos comprimidos ............................................................... 62
4.8.3 Análise da dureza dos comprimidos ..................................................................... 62
4.8.4 Análise da morfologia dos comprimidos ............................................................... 62
4.8.5 Absorção de água do comprimido em meio gástrico simulado ............................. 63
4.8.6 Perfil de dissolução in vitro e cinética de liberação ............................................... 63
5 RESULTADOS E DISCUSSÃO ................................................................... 65
5.1 Síntese dos derivados O-CMQts ...................................................................65
5.2 Caracterização dos derivados O-Carboximetilquitosana ...........................67
5.2.1 Análise do derivado através do Espectro no Infravermelho (IV)............................ 67
5.2.2 Determinação de COOH- através da Titulação Condutimétrica com NaOH 0,1 M 69
5.2.3 Teste de Solubilidade dos derivados Carboximetilados ........................................ 70
5.3 Síntese dos derivados N-Acilados................................................................71
5.4 Caracterização do derivado O-CMQts N-Lauril............................................74
5.4.1 Análise dos derivados por Espectroscopia no Infravermelho ................................ 74
5.4.2 Grau de Substituição por Espectro no Infravermelho............................................ 76
5.4.3 Análise Morfológica e granulométrica dos derivados ............................................ 82
5.4.4 Teste de Solubilidade dos derivados O-CMQts N-Lauril ....................................... 85
5.5 Avaliação das características física dos pós dos derivados O-CMQts NLauril......................................................................................................................86
5.6 Quantificação da Triancinolona (TC) ............................................................89
5.7 Estudos da Interação da TC com os polímeros...........................................89
5.8 Obtenção e Caracterização da dispersão sólida .........................................94
5.9 Desenvolvimento dos comprimidos .............................................................98
5.9.1 Desenvolvimento dos comprimidos de Triancinolona (TC) ................................... 98
CONCLUSÕES .......................................................................................................121
REFERÊNCIAS....................................................................................................123
18
1 INTRODUÇÃO
Os polissacarídeos naturais têm se mostrado úteis no controle da liberação
de fármacos. A quitosana (Qts), um biopolímero obtido pela desacetilação da quitina
(SANTOS et al., 2003), apresenta vantagens em relação a outros polissacarídeos
por ser biodegradável, biocompatível e atóxico. Essas características contribuem
para a utilização da Qts e de seus derivados como matrizes para a imobilização e
liberação de fármacos (GONÇALVES et al., 2005). A Qts é um biopolímero insolúvel
em água, porém, solúvel em soluções aquosas de ácidos orgânicos. As
modificações na sua solubilidade dependem da quantidade de grupamentos amino
protonados na cadeia (SANTOS et al., 2003).
A modificação química da Qts é uma ferramenta útil para planejar novos
carreadores de fármacos com o objetivo principal de melhorar a atividade biológica
dos fármacos, bem como diminuir os possíveis efeitos tóxicos e melhorar a
biodistribuição dos mesmos (MAJETI; KUMAR, 2000). A síntese de derivados da Qts
com caráter anfifílico pode possibilitar o aumento da solubilidade em água de
fármacos pouco solúveis, além de reduzir a toxicidade do sistema de liberação
(ZHU; JIANHONG, WENHUI, 2006). Estes polímeros anfifílicos constituídos pela
cadeia hidrofílica da Qts contendo substituintes hidrofóbicos, podem se encontrar
distribuídos nas extremidades ou de forma aleatória ao longo da cadeia polimérica
(PEIT-AGNELY; ILIOPOULOS; ZANA, 2000).
A O-carboximetilquitosana (O-CMQts) é um derivado da Qts parcialmente
solúvel em água, que contém na sua estrutura grupos COOH e NH2. O aumento das
suas aplicações é devido à característica anfótera, que confere à molécula a
capacidade de ser mais eficiente que a Qts na perturbação de membrana em
condições ácidas, básicas e neutras. Essas propriedades fazem com que a OCMQts seja estudada e empregada na liberação de genes e fármacos (ZHU et al.,
2005; GUO et al., 2006).
A N-acilação da Qts e de seus derivados com cloretos de ácido graxos
provoca aumento da hidrofobicidade do polímero, podendo ser utilizada como matriz
hidrofóbica para liberação de fármacos (TIEN et al., 2003). Além de aumentar a
solubilidade e eficácia de fármacos pouco solúveis em água (HENNI-SILHADI et al.,
2007; ROSA, 2008).
19
Neste contexto, a utilização de derivados anfifílicos da Qts tem sido objeto
de estudos de pesquisadores do NIQFAR (Núcleo de Investigações QuímicoFarmacêuticas), tendo por objetivo a obtenção de polímeros capazes de aumentar a
solubilidade de fármacos pouco solúveis em água e serem aplicados como
excipiente farmacêutico principalmente em sistemas terapêuticos de liberação
modificada (ROSA, 2008).
O presente trabalho tem como objetivo sintetizar e caracterizar derivados Nacilados da Qts com diferentes graus de substituição (GS) e aplicá-los como
excipiente de matrizes visando à liberação modificada dos fármacos. O fármacomodelo utilizado foi a triancinolona (TC). A TC é um corticosteróide sintético com
ação imunossupressora e antiinflamatória, pouco solúvel em água.
20
2 OBJETIVOS
2.1 Objetivo Geral:
Sintetizar e caracterizar a O-carboximetilquitosana-N-lauril e utilizá-la como
matriz anfifílica em comprimidos de triancinolona (TC).
2.2 Objetivos Específicos:
•
Sintetizar a O-CMQts e caracterizar quanto ao grau de carboximetilação,
solubilidade e espectroscopia no infravermelho;
•
Sintetizar o derivado O-carboximetilquitosana-N-Lauril através dos métodos
direto e inverso;
•
Caracterizar o derivado O-carboximetilquitosana-N-Lauril quanto à morfologia,
tamanho médio de partícula, solubilidade, espectroscopia no infravermelho e
grau de substituição;
•
Determinar as propriedades físicas de fluxo e de compressão dos derivados
N-acilados da O-CMQts através do método de ângulo de repouso, velocidade
de fluxo e densidade aparente;
•
Verificar a interação dos derivados N-acilados da O-CMQts com o fármaco
modelo (TC) por meio da quantificação do fármaco livre na dispersão com os
polímeros;
•
Preparar dispersão sólida dos derivados por spray-dryer e caracterizar quanto
à morfologia, distribuição do tamanho de partículas, tamanho médio de
partículas e espectroscopia no infravermelho;
•
Preparar comprimidos contendo TC misturados físicamente e/ou co-secados
por nebulização com os derivados O-CMQts-N-Lauril sintetizados através da
compressão direta;
•
Caracterizar os comprimidos obtidos quanto ao peso médio, teor de fármaco,
resistência física, morfologia, absorção de água em meio gástrico simulado e
perfil de liberação do fármaco in vitro;
•
Analisar o perfil de liberação do fármaco através de métodos modelo
dependentes (cinética de liberação) e modelo independentes (fator de
diferença e eficiência de dissolução).
21
3 REVISÃO DA LITERATURA
3.1 Polímeros
Os polímeros naturais estão entre os excipientes mais utilizados na
preparação de formas farmacêuticas devido às suas diversas aplicações,
funcionalidades e propriedades biodegradáveis e biocompativeis, especialmente em
sistemas de liberação controlada de fármaco (ANGELOVA; HUNKELER, 1999;
RIOS, 2005).
Polímeros naturais e biocompatíveis são biodegradáveis e oferecem
biocompatibilidade, mas sofrem variações de lote a lote devido às limitações no
método de purificação. Já os polímeros sintéticos estão disponíveis em diversas
composições com fácil ajuste de suas propriedades (ANGELOVA; HUNKELER,
1999). Os polímeros naturais podem ser classificados de acordo com sua
solubilidade, sendo assim denominados de polímeros hidrofóbicos e polímeros
solúveis em água (FRANCHETTI; MARCONATO, 2006; XU et al., 2008).
Devido às propriedades dos polímeros naturais, alguns cuidados devem ser
tomados durante o desenvolvimento das formulações. A estrutura química do
polímero não deve comprometer a ação dos ativos e suas propriedades físicas
devem ser consistentes e reprodutíveis para posteriores produções (JACOBS;
MASON, 1993).
Modificando as propriedades do polímero, sistemas matriciais podem ser
desenvolvidos para liberação modificada do fármaco. Materiais poliméricos de grau
farmacêutico com baixa toxicidade podem ser utilizados como membranas ou
matrizes, onde o ativo pode ser dissolvido ou disperso. Os polímeros também são
utilizados como veículo (OLIVEIRA; LIMA, 2006) pois, dificilmente são incompatíveis
a um fármaco (RIOS, 2005).
A tecnologia associada à modificação da liberação de fármacos sofreu um
incremento notório nas últimas décadas na tentativa de maximizar as vantagens
inerentes às formas farmacêuticas de liberação modificada (COLLETT; MORETON,
2005). A procura por novos sistemas de liberação de fármaco tem sido muito
acentuada no sentido de desenvolver alternativas terapêuticas mais eficientes, mais
22
seguras e com efeitos colaterais minimizados (LOPES; LOBO; COSTA, 2005;
PICKER-FREYER; BRINK, 2006).
Ampla variedade de sistemas, visando controlar a velocidade e o local de
liberação dos fármacos, tem sido objeto de investigação na área da indústria
farmacêutica. Entre estes sistemas estão incluídos os lipossomas, as bombas
osmóticas, os revestimentos entéricos, os sistemas transdérmicos, os pró-fármacos,
os sistemas matriciais poliméricos, entre outros (LOPES; LOBO; COSTA, 2005).
Os principais polissacarídeos de interesse comercial são o amido e a
celulose, havendo uma atenção especial aos carboidratos mais complexos, como a
quitina, quitosana e xantanas (FRANCHETTI; MARCONATO, 2006).
3.1.1 Quitina (Qtn)
Quitina (Figura 01) é um homopolissacarídeo linear composto por unidades
de N-Acetil-D-Glucosamina (ou 2-Acetoamido-2-Deoxi-D-Glucose) em ligações β
(1→4). É uma poliamina acetilada e atóxica (KARLSEN et al., 1999).
Figura 01. Representação esquemática da estrutura química do monômero da quitina (N-acetil-Dglucosamina).
A Qtn ou poli-N-acetil-D-glucosamina é encontrada na casca de crustáceos,
insetos e nos fungos. Apresenta estrutura semelhante à celulose, sendo
considerada, depois desta, o polímero mais abundante do planeta (BORGOGNONI;
POLAKIEWICZ; PITOMBO, 2006; GEORGE; ABRAHAM, 2006; PICKER-FREYER;
23
BRINK, 2006; NEAMNARK et al., 2007). Cerca de 50-80 % da composição orgânica
das cascas de crustáceos e da cutícula de insetos consistem de Qtn, e em leveduras
e fungos a quantidade está na faixa de 30 a 60% (PETER, 1995).
Segundo Borgognoni, Polakiewicz e Pitombo (2006) a Qtn é obtida da casca
de crustáceo através dos processos de desproteinação, desmineralização,
despigmentação, filtração e secagem, consecutivamente e intercalados com
enxágue. Para saponificação das gorduras e hidrólise das proteínas existentes na
casca do camarão é utilizada uma solução de hidróxido de sódio a 6 %, já para
ocorrer a desminelarização total é utilizada uma solução a 10 % de ácido clorídrico.
3.1.2 Quitosana (Qts)
A quitosana (Qts) é um polissacarídeo catiônico, um biopolímero formado
por unidades D-glucosamina e N-acetil-D-glucosamina com ligações β (1→4)
(Figura 02). Obtido por um processo de desacetilação alcalina da Qtn (DU et al.,
2009), pode variar sua composição em função do grau médio de acetilação (CHEN;
PARK, 2003; SANTOS et al., 2003; BADAWY et al., 2004; ZHU et al., 2007a; XU et
al., 2008). Possui semelhanças na sua estrutura química com a celulose, porém
exibe propriedades bem diferentes, pois é químicamente mais versátil devido à
presença dos grupos amino (CHANDY; AHARMA, 1993).
Figura 02. Representação esquemática da estrutura química do monômero da quitosana (Dglucosamina).
Rege, Shukla e Block (1999), classificaram a Qtn como sendo o
homopolímero poli-N-acetil-glucosamina, com o grau de desacetilação (GD) de 0 %,
24
já a Qts é um poli-glucosamina, com 100 % de GD, porém, ela é comercialmente
disponível, na forma de copolímero, com o GD variando de 60 a 90 %.
A Qtn e a Qts são consideradas biopolímeros distintos, e o parâmetro GD,
ou seja, a quantidade de monômeros desacetilados em suas cadeias, que define
qual é o biopolímero predominante. O biopolimero é considerado Qts quando o GD
for superior a 50 % (BARROS et al., 2006).
A Qts pode apresentar diferentes GD, que correspondem à proporção de
grupos amino primários presentes na estrutura química do polímero, como também
podem apresentar diferentes massas moleculares (MM) (GEORGE, ABRAHAM,
2006).
Os diferentes GD da Qts são devido às variações no método de hidrólise
alcalina da Qtn, como: temperatura, tempo e concentração dos reagentes. O
processo de desacetilação envolve a remoção dos grupos acetil da cadeia molecular
da Qtn, resultando em grupamentos amino livres (NH2), aumentando a solubilidade
do produto em meio aquoso, em baixos valores de pH (ABDEL-FATTAH et al., 2007;
WESKA et al., 2007).
A Qts é insolúvel em água, porém, facilmente solúvel em ácidos orgânicos
diluídos, formando géis (FINI; ORIENTI, 2003; BORGOGNONI; POLAKIEWICZ;
PITOMBO, 2006). As modificações na sua solubilidade dependem da quantidade de
grupamentos amino protonados na cadeia. O aumento do número destes grupos
promove maior repulsão eletrostática entre as cadeias (SANTOS et al., 2003; YU et
al., 2009).
A Qts é um polissacarídeo adequado para diversas aplicações na área de
tecnologia farmacêutica por ser natural, atóxico, biocompatível, biodegradável,
biorenovável, biofuncional e possuir bioadesividade natural, que pode ser atribuída
às interações iônicas com os componentes de membrana das mucosas
(GONÇALVES et al., 2005, PICKER-FREYER; BRINK, 2006; GEORGE; ABRAHAM,
2006; PRASHANTH; THARANATHAN, 2007; PRABAHARAN; GONG, 2008).
Essas propriedades contribuem para o uso do polímero e de seus derivados
em diversas áreas farmacêuticas sendo aplicado como, hemostásico, anti-tumoral,
anti-úlcera, anticoagulante, em linhas de sutura, lente de contato e na cicatrização
de feridas (PRASHANTH; THARANATHAN, 2007). Pode auxiliar em processos de
quelação (BHATIA; RAVI, 2000), na diminuição dos níveis plasmáticos de colesterol
(CHIANG; YAO; CHEN, 2000), atua como agente antimicrobiano (JUNG et al.,
25
1999), antioxidante (XIE; XU; LIU, 2001) e ativador de fatores sangüíneos
anticoagulantes (HIRANO et al., 1985). Além disso, foram realizadas pesquisas a
respeito da utilização da Qts no reparo e na regeneração de tecidos ósseos
(TOKURA; TAMURA, 2001).
Partículas, pós e soluções de Qts são veículos potenciais para liberação de
vacinas em mucosas. O polímero na forma de mano ou micropartículas encapsula
antígenos, apresentando a vantagem de produzir anticorpos especialmente nos
locais onde os patógenos entram no organismo (VAN DER LUBBEN et al., 2001).
Vier (2008) preparou sistemas multiparticulados de Qts e Alginato (AL) para
liberação
colônica
da
Triancinolona.
O
autor
concluiu
que
os
sistemas
multiparticulados a base de AL e Qts resvestidos com polímeros insolúveis em água
representam uma promissora opção para obtenção de sistemas terapêuticos para
liberação do fármaco no cólon.
A Qts é aplicada em formas farmacêutica visando à liberação de fármacos,
onde a atenção está voltada para otimização da absorção de fármacos na liberação
modificada e em suas propriedades bioadesivas (PRASHANTH; THARANATHAN,
2007). Quanto às propriedades bioadesivas da Qts, a mucoadesividade da mesma,
aumenta com o aumento da MM e do GD (GEORGE, ABRAHAM, 2006).
A Qts reticulada também pode ser empregada como excipiente para a
liberação controlada ou sustentada, pois a reticulação consiste em ligações
covalentes formadas entre os grupamentos amino livres do biopolímero e
glutaraldeído, formaldeído ou outros agentes reticulantes (FINI; ORIENTI, 2003).
O efeito de agentes reticulantes em microesferas de Qts foi estudado
utilizando-se o diclofenaco de sódio como fármaco. A liberação do fármaco foi
realizada em solução tampão, simulando o trato gastrointestinal, durante um período
de 12 horas. O efeito dos agentes de ligação cruzada foi analisado levando-se em
conta características como intumescimento, porosidade, hidrólise, reticulação e
impregnação do diclofenaco de sódio. Com isso, concluiu-se que a porcentagem de
fármaco liberado depende principalmente da espécie da matriz empregada
(GONÇALVES et al., 2005).
Outra forma de utilização da quitosana e de seus derivados é no preparo de
filmes poliméricos para revestimento. As vantagens do uso de filmes incluem a
regulação da dissolução do fármaco, que pode ser rápida ou lenta, dependendo do
tipo de material polimérico (RITTHIDEJ; PHAECHAMUD, 2003).
26
Ao longo da última década, muitos fármacos foram incorporados em sistema
de liberação específico no cólon para o tratamento de doença inflamatória intestinal.
Liberando o fármaco no local de ação, visando melhorar a eficácia do fármaco e
assim, prevenir efeitos colaterais. Várias formas farmacêuticas por via oral gastroresistentes foram desenvolvidas. Uma delas é o comprimido revestido utilizando
materiais
como
polímeros
biodegradáveis,
como
por
exemplo
a
pectina/hidroxipropilmetilcelulose, pectina/quitosana, goma guar/goma xantana e
apenas goma guar (NUNTHANID et al, 2008).
Outra forma de aplicação da Qts e de seus derivados é a técnica de
encapsulação, que consiste em aprisionar substâncias sensíveis (compostos
voláteis)
para
proteger
seus
compostos
durante
o
processamento
e
o
armazenamento. Borgognoni, Polaskiewicz e Pitombo (2006) em seu estudo de
estabilidade de emulsão do d-limoneno em quitosana modificada, fez reagir a
quitosana com o reagente anidrido succínico, obtendo-se a quitosana succinilada
(solúvel em água). Concluíram com o estudo, que essa modificação apresentou
características favoráveis à encapsulação de aromas.
Anal e colaboradores (2003) investigaram a proteção temporária que a Qts
na forma de esferas de quitosana-alginato pode exercer contra a degradação ácida
e enzimática da albumina sérica bovina durante a passagem pelo estômago. O
estudo analisou a velocidade e a manutenção da liberação da proteína, mostrando
que as esferas de quitosana-alginato são efetivas para formulações com substâncias
protéicas administradas por via oral, pois o sistema consegue atravessar o estômago
sem liberar a substância ativa, chegando ao intestino, onde a proteína deve ser
absorvida.
3.2 Modificações hidrofóbicas da Quitosana
As modificações estruturais dos biopolímeros são de grande interesse para
seu uso como matrizes na liberação de fármacos. Por possuir uma grande
quantidade de grupamentos reativos, como as hidroxilas e os grupos amino, a Qts
sofre facilmente mudanças estruturais, principalmente em reações de N-acetilação,
N-alquilação, N-carboxilação, N-sulfonação e formação de bases de Schiff com
aldeídos e cetonas. As modificações estruturais servem para melhorar as
27
propriedades do polímero bem como aumentar o número de aplicações (PETER,
1995).
Muitas modificações na estrutura química da Qts podem ser realizadas,
visando melhorar a estabilidade da mesma frente a condições ácidas, como no
estômago, e também para otimizar a liberação controlada no intestino (GEORGE;
ABRAHAM, 2006; WU et al., 2006).
Para introduzir hidrofobicidade no polímero e utilizá-lo como excipiente em
sistemas de liberação controlada de fármacos, Tien e seus colaboradores (2003)
descreveram a N-acilação da Qts com cloretos de ácidos graxos. A característica
hidrofóbica da quitosana N-acilada conferiu à molécula a capacidade de reduzir a
velocidade de liberação do paracetamol, melhorando a atividade terapêutica. Os
resultados mostraram uma relação direta entre o grau de substituição e a velocidade
de liberação do fármaco. Acredita-se que a interação hidrofóbica aumenta a
estabilidade da quitosana substituída via auto-agregação hidrofóbica.
A ação antibacteriana de derivados N-acilados (N-propionil Qts e o Nhexanoil Qts) com diferentes GS (grau de N-acetilação) foi analisada in vitro com
bactérias gram-positivas e gram-negativas. Foi observado que as Qts N-aciladas
com baixo GS apresentaram efeito inibitório sobre o crescimento de bactérias grampositivas e gram-negativas devido a sua interação com a célula bacteriana (HU et
al., 2007).
Kim e colaboradores (2006) também estudaram modificações hidrofóbicas
em derivados de Qts. Nanopartículas hidrofóbicas de Qts glicol foram empregadas
como carreadores de paclitaxel que é um fármaco antitumoral. As nanopartículas
apresentaram liberação prolongada do fármaco, baixa citotoxicidade e um efeito
antitumoral semelhante a um veículo clinicamente utilizado (Cremophor El) para a
liberação do paclitaxel, com as vantagens de ser menos tóxico e de acumular-se no
tecido tumoral.
Nanopartículas de Qts modificada hidrofobicamente através da conjugação
química formaram o derivado Qts glicol. A Qts glicol foi encapsulado com um
fármaco insolúvel (80 % encapsulado) por Min e colaboradores (2008) para testar a
liberação da Camptotencina em tecidos tumorais. Com auxílio do derivado
sintetizado, o fármaco em alta concentração (30 mg/kg) apresentou um potente
efeito terapêutico nos tecidos tumorais, devido à propriedade do derivado de
28
permanecer mais tempo na corrente sanguínea e ao seu elevado acúmulo em
células tumores.
Zhang e colaboradores (2008) sintetizaram nanopartículas de outro derivado
hidrofóbico da Qts denominado de Qts Oleoíla, e verificaram a liberação da
isotiocianato fluoresceína em células A549 (linhagem celular de carcinoma pulmonar
humano). Foram analisados o tamanho de partícula, a concentração e o tempo de
incubação. Quanto menor a partícula e quanto maior a concentração do fármaco e o
tempo de incubação, melhor foi o desempenho das nanopartículas na liberação do
fármaco nas células.
3.3 Derivados Carboximetilados da Quitosana
Entre as várias reações de modificação da Qts, a carboximetilação vem
recebendo muita atenção, principalmente por produzir derivados facilmente solúveis
em meio fisiológico (CHEN; PARK, 2003). A reação pode ocorrer nos grupamentos
NH2 e nas hidroxilas do polímero (MUZZARELLI et al., 1982; GUO et al., 2006).
A O-Carboximetilquitosana (O-CMQts), é um derivado de éter anfótero, que
contém grupos de COOH e grupos NH2 na molécula. Já que o grupamento Ohidroxila da Qts é substituído por um grupamento carboxil (ZHU et al., 2005;
YINSONG et al., 2007), como mostra a Figura 03.
Figura 03. Representação esquemática da estrutura química do monômero da O-CMQts.
O aumento das suas aplicações é devido à característica anfótera, que
confere à molécula a capacidade de ser mais eficiente que a Qts na perturbação de
29
membrana em condições ácidas, básicas e neutras. As forças responsáveis por esse
comportamento são, em condições neutras, ligações de hidrogênio e interações
hidrofóbicas e, em condições ácidas ou básicas, interações eletrostáticas. A forte
interação da O-CMQts com os constituinte de membrana celular aumenta
potencialmente a sua efetividade na liberação de genes e fármacos (ZHU et al.,
2005).
A maioria dos derivados orgânicos solúveis da Qts são usados nas
formulações, como nos sistemas de liberação do fármaco, com o objetivo de
aumentar a solubilidade do fármaco em meio aquoso diminuindo a dose terapêutica
necessária e consequentemente reduzindo os possíveis efeitos colaterais e
melhorando a ação terapêutica. Outra aplicação importante é aumentar a
permeação do fármaco no local de ação (ZHU; JIANHONG; WENHUI, 2006; ANAL;
STEVENS; REMUÑÁN-LÓPEZ, 2006, NEAMNARK et al., 2007).
A síntese de derivados O-Carboximetilados da Qts com características
anfifílicas também pode possibilitar o aumento da solubilidade em água de fármacos
pouco solúveis, além de reduzir a toxicidade do fármaco. Essas propriedades foram
consideradas na preparação de um sistema de liberação para a camptotencina
utilizando a O-CMQts. Os resultados mostraram que o sistema de liberação
desenvolvido através da agregação da OCMQts, melhorou solubilidade do fármaco,
além de garantir uma liberação modificada do mesmo (ZHU; JIANHONG, WENHUI,
2006).
A aplicação da O-CMQts como matriz para liberação de fármacos foi
relatada por Zhu, Liu e Ye (2006). No estudo foi analisada a incorporação do
fármaco antitumoral camptotencina que é pouco solúvel em água, sendo observado
que a característica hidrofóbica do polímero melhora a eficiência na incorporação do
fármaco.
A segurança dos derivados caroximetilados foram avaliados em estudos
com animais. Ramesh, Viswanatha e Tharanathan (2004) avaliaram a segurança da
N-O-CMQts em ratos albinos, analisando possíveis mudanças no peso corporal,
peso dos órgãos vitais, parâmetros hematológicos e histopatológicos. O polímero
mostrou-se biocompatível, não alterando qualquer característica estudada. Lopez e
colaboradores (2005) avaliaram a toxicidade aguda oral (dose única) da N-CMQts.
No estudo não foram encontrados alterações ou danos atribuídos à administração
da N-CMQts. Quanto a sobrevivência dos animais os autores obtiveram 100 % em
30
doses de 200 mg/kg. O que indica que o derivado pode ser considerado como “sem
classificação”quanto a toxicidade.
3.4 Derivados Anfifílicos
Polímeros anfifílicos são constituídos de uma cadeia hidrofílica e alguns
substituintes hidrofóbicos inseridos, que podem se encontrar distribuídos nas
extremidades ou de forma aleatória ao longo da cadeia polimérica (PEIT-AGNELY;
ILIOPOULOS; ZANA, 2000). Em meio aquoso, a porção hidrofílica é responsável
pela hidratação dos polímeros, enquanto que as porções hidrofóbicas minimizam
seu contato com a água através da reação de auto-agregação (ESQUENET et al.,
2004).
Polissacarídeos com característica anfifílica podem ser sintetizados através
de reações de modificação dos grupamentos hidrofílicos e hidrofóbicos. Como a
maioria dos polissacarídeos são polieletróliticos, o caráter hidrofílico, pode ser
controlado através do número da carga iônica da unidade sacarídea, ou, quando os
sítios iônicos são base ou ácidos fracos, a alteração do pH do meio modifica o grau
de ionização. Já o caráter hidrofóbico pode ser ajustado com ligações covalentes
dos grupamentos hidrofóbicos com os hidrofílicos (DESBRIÈRES; BABAK, 2006;
ZHU; YUAN; LU, 2007).
A síntese de derivados da Qts com características anfifílicas pode
possibilitar o aumento da solubilidade em água de fármacos pouco solúveis, além de
reduzir a toxicidade do mesmo. Os polissacarídeos hidrofobicamente modificados
com caráter anfifílico tem sido muito utilizados como veículo para fármacos
insolúveis em água, devido à biocompatibilidade, biodegradabilidade e baixa
toxicidade (HENNI-SILHAI et al., 2007).
O N-Butilquitosana é um derivado anfifílico que foi sintetizado através da
reação heterogênea sólido-líquido, com diferentes concentrações de Qts e brometo
butil para obter derivados com diferentes GS. Quando comparados com a Qts
apresentou um grande potencial como biomaterial para regeneração óssea. Essa
propriedade se deve ao rearranjo hidrofóbico/hidrofílico formado após a reação da
síntese (LI et al, 2005).
31
Xu e colaboradores (2008) estudaram o efeito O derivado N-Ohexanoilquitosana (HQts) em fibroblastos dérmicos, e examinaram a proliferação e
viabilidade in vitro do derivado. No estudo, foi verificado que o HQts não teve
qualquer efeito deletério sobre a viabilidade de fibroblastos dérmicos e, em testes in
vivo, o HQts demonstrou uma resposta favorável em comparação ao controle
positivo, pois diminuiu significativamente a inflamação e a fibrose.
Os derivados anfifílicos da O-CMQts tem como característica, além do grupo
carboxil ligado ao C-6, a presença de outros grupos de caráter hidrofóbico ligados ao
nitrogênio do ligado ao C-2. A Figura 04 mostra uma representação simplificada de
um derivado anfifílico da O-carboximetilquitosana contendo grupos acilas.
Figura 04. Representação esquemática da estrutura química do monômero da N-acil-O-CMQts.
Trabalhos relacionados com derivados anfifílicos da O-CMQts começaram
a ser publicados hà aproximadamente 5 anos e a grande maioria deles está
relacionado com a atividade biológica ou a liberação de fármacos.
Derivados da O-CMQts foram sintetizados a partir da reação com aldeídos
aromáticos, formando bases de Schiff. A atividade antifúngica dos derivados foi
testada contra os fungos Valsa mali, Alternaria solani e Fusarium oxysporium f. sp.
vasinfectum, sendo que dois dos derivados apresentaram melhor atividade que a
Qts e a O-CMQts (GUO et al., 2005).
A O-Carboximetilquitosana hexanoil (O-CMQtsH) com natureza anfifílica e
solúvel em água, foi sintetizada através da reação do polímero com o anidrido
através da formação da amida. A capacidade do polímero de intumescer sob
condições fisiológicas neutras torna a O-CMQtsH um potencial candidato para
liberação de fármacos com hidrofobicidade parcial. Este polímero apresenta
32
substituições hidrofílicas e hidrofóbicas e capacidade de absorção e retenção de
água em condições neutras (LIU et al., 2006b).
A Carboximetilquitosana hexanoil (O-CMQtsH) foi utilizada para preparar
nanopartículas contendo hidroxi-apatita (HADC). Os resultados mostraram que a
cinética de liberação do ibuprofeno incorporado pode ser controlada pela
incorporação do HADC. Também foi observado um retardo na liberação do fármaco
com o aumento da quantidade de HADC, pois o mesmo atua como um agente
reticulador sendo uma barreira para a difusão. Quando a quantidade de HADC foi
superior a 5% ocorreu uma liberação rápida do fármaco uma vez que a natureza
hidrofílica do sistema destruiu as interações hidrofóbicas (LIU et al., 2006a).
Os
derivados
O-Carboximetilquitina
e
DDC-N-2-(Carboxietil)
Qts
apresentam uma interessante atividade quando aplicados em emulsões ou na
estabilização da espuma. A atividade está diretamente relacionada com a estrutura
do polímero utilizado, que deve conter grupamentos hidrofóbicos distribuídos na
macromolécula (DESBRIÈRES; BABAK, 2006).
Outro derivado anfifílico da O-CMQts contendo colesterol foi preparado
através da reação do polímero com colesterol contendo grupos anidridos. O produto
da reação foi utilizado para preparar auto-agregados contendo albumina sérica
bovina (ASB). Os resultados mostraram que a estrutura ordenada da ASB foi
alterada pela presença do polímero e a estabilidade de desnaturação da proteína foi
melhorada (WANG et al., 2007a,b).
Liu e seus colaboradores (2007b), recentemente utilizaram a O-CMQts e
modificaram hidrofobicamente pela reação de ácido linolêico com o polímero via
formação de amida usando o 1 etil-3-(3 dimetilaminopropil) carbodiimida (EDC),
gerando um nanoagregado. O agente antitumoral adriamicina foi fisicamente
incorporada nos sistemas nanoagregados. Os resultados mostraram que a eficiência
e a capacidade de incorporação do fármaco aumentam com a concentração dos
mesmos. A adriamicina foi liberada lentamente dos agregados por aproximadamente
três dias. Além disso, foi observado que a liberação do fármaco depende do pH do
meio, aumentando à medida que o pH aumenta.
O EDC (1 etil-3-3dimetilaminopropil) foi utilizado para preparar um derivado
anfifílico da O-CMQts contendo a fosfatidiletanolamina. As partículas foram
preparadas através da geleificação, via reticulação iônica, com o tripolifosfato. Neste
33
experimento o cetoprofeno foi utilizado como fármaco hidrofóbico modelo, sendo que
a cinética de liberação do fármaco foi dependente do pH do meio, pois o polímero
apresentou maior grau de intumescimento em meio ácido. Os resultados indicam
que esse derivado pode ser aplicado em sistemas de liberação modificada de
fármacos hidrofóbicos (PRABAHARAN; REIS; MANO, 2007).
Felicio e colaboradores (2008) sintetizaram a N-CMQts e o seu derivado Nacetilado e avaliaram a capacidade de formação de nanoagregados em meio
aquoso através espalhamento de luz estático e dinâmico e microscopia de força
atômica. As nanopartículas apresentaram-se como nanoesferas densa e as
características hidrofóbicas
foram determinads por meio de sonda fluorescente
hidrofóbica (pireno).
Rosa (2008) obteve o derivado anfifílico da O-CMQts-benzilado através da
reação com benzaldeído e verificou sua aplicação no carreamento de um fármaco
pouco solúvel a triancinolona (TC). Os derivados sintetizados aumentaram
significativamente a solubilidade da TC quando comparado com a solubilidade em
meio aquoso. Porém, não houve uma forte interação polímero fármaco.
Aparentemente o fármaco interage com a parte hidrofóbica do polímero quando este
está disperso em água.
3.5 Determinação do Grau de substituição dos polímeros
Diversas propriedades dos polímeros (Qtn, Qts e seus derivados) estão
diretamente relacionadas ao grau de substituição (GS). A determinação do GD para
os dois copolímeros (Qtn e Qts) é essencial no estudo de suas estruturas químicas e
propriedades. Assim, quando o GD é conhecido, muitas propriedades podem ser
previstas como, por exemplo, a determinação da solubilidade dos polímeros (LI et.
al., 2007; KASSAAI, 2008).
Vários métodos já foram desenvolvidos para determinar o GD. Wua e
Zivanovic (2008) utilizaram o método de UV com ácido fosfórico como solvente para
determinar o GD da Qtn e da Qts através da primeira derivada, e concluíram que,
além de uma técnica econômica o resultado é determinado com precisão através de
uma única técnica analítica, em menos de 3 horas.
34
Para determinar a quantidade de grupamentos NH2 que permanecem livres
após o processo de desacetilação da Qts e ou nas reações de modificação da Qts
foi desenvolvida uma técnica utilizando a titulação potenciométrica através dos
pontos de inflexão na curva (HU et al., 2007).
A técnica de titulação potenciométrica foi utilizada para determinar o grau de
desacetilação de derivados N-acilados da Qts sintetizados com diferentes anidridos
como, anidrido acético, propionico e hexanionico. Através de dois pontos de inflexão
da curva, onde o primeiro ponto corresponde ao volume de NaOH (base forte) que
reage com o excesso de HCl (ácido forte) e o segundo ao volume de NaOH que
reage com o grupamento amino protonado (ácido fraco). Essa técnica só é efetiva
quando o derivado da Qts apresenta apenas um grupamento que sofre protonação
(HU et al., 2007).
O método DSC através da curva analítica foi proposto como um método
alternativo para determinar o grau de N-acetilação (GA) da Qtn e da Qts, com base
na área e altura dos picos no sinal de decomposição. Os resultados foram
comparados com os obtidos na técnica de Ressonância Magnética Nuclear de
Hidrogênio (RMN 1H), apresentando um erro relativo de 2 a 3 %, tanto para os
resultados da área quanto para os da altura (GUINESI; CAVALHEIRO, 2006).
As técnicas de Espectroscopia no IV e RMN de 1H (SUI et al., 2008),
difração de raios-X, e Termogravimétrica são técnicas muito utilizadas para
confirmar a substituição nos derivados. Além de confirmar a substituição, Ma e
colaboradores (2008) calcularam o GS de derivados N-acilados com cloreto de
estearoil através da técnica de RMN de
1
H, pois os derivados sintetizados
apresentaram excelente solubilidade em solventes orgânicos.
O GS dos derivados solúveis da Qts é determinado com o auxilio da técnica
de RMN de 1H, baseado nos valores das integrais dos hidrogênios do substituinte.
Porém, esta metodologia é limitada para derivados solúveis em solventes orgânicos
(LIU et al., 2006b).
Para caracterizar a Qts N-acilada com cloreto de oleoila, Velásquez e
colaboradores (2007), usaram a técnica de RMN de H1 para quantificar o GS dos
grupamentos amida dos derivados solúveis e nos derivados insolúveis, usaram a
técnica de Espectroscopia na região do Infravermelho (IV).
35
Sui e colaboradores (2008) utilizaram a técnica de Espectroscopia de IV e
RMN de H1 para confirmar a estrutura do derivado Propil-succinil-quitosana, porém,
para determinar o GS do derivado utilizaram outras técnicas complementares.
A espectroscopia no Infravermelho (IV) é uma técnica relativamente rápida
para uma avaliação qualitativa e quantitativa do GS de derivados insolúveis em
solventes orgânicos. O GS é obtido através da determinação da absorção das
bandas, utilizando apenas um espectro que será avaliado através de um método
estatístico (KASSAAI, 2008).
Kasaai (2008) realizou uma revisão sobre a determinação do Grau de Nacetilação da Qts e o GS de derivados da Qts usando a técnica de espectroscopia
no IV. As técnicas descritas são todas relacionadas com a altura das bandas
características dos polímeros e das reações envolvidas, que são colocadas em
equações que levam em conta o grau de acetilação da Qts de partida.
O GS de derivados N-acilados da Qts também pode ser quantificado através
da relação da altura da banda na região de 1655 cm-1 referente ao grupamento
amida (carbonila) sobre a altura da banda da hidroxila na região de 3450 cm-1, o
valor da área deve ser diminuído do valor referente ao grupamento acetil da Qts (em
natura) e multiplicado por 100 (TIEN et al., 2003). No entanto essa técnica se limita a
derivados que apresentam apenas uma carbonila, ao contrário disso pode ocorrer
sobreposição ou deslocamento das bandas.
3.6 Formas Farmacêuticas Sólidas
As formas farmacêuticas sólidas são as mais comumente utilizadas para
administração oral de fármacos. Os comprimidos representam a forma farmacêutica
mais consumida e a forma oral mais adequada para produção em escala industrial
possibilitando menor custo efetivo (MURAKAMI, 2008).
Existem poucos produtos farmacêuticos constituídos por apenas um
componente. Na maioria dos casos, para tornar viável a preparação da forma
farmacêutica e otimizar os parâmetros biofarmacotécnicos é necessário que
contenha vários excipientes/adjuvantes. Os excipientes podem apresentar diferentes
funções como: diluentes, aglutinantes, desintegrantes e lubrificantes (AULTON,
2005).
36
Sempre que um produto contenha mais do que um componente, é
necessária a etapa de mistura dos componentes ou mistura dentro do processo de
fabricação, cujo objetivo é assegurar a distribuição homogênea do substância ativa,
assim como garantir que a forma farmacêutica libere o fármaco no local especificado
e em velocidade apropriada (AULTON, 2005).
A obtenção de comprimidos pode ser realizada por compressão direta do
fármaco juntamente com os adjuvantes, bem como por compressão de material
previamente granulado. A granulação é uma operação complexa e implica em
inúmeras etapas. Desta forma, a tendência tem sido recorrer à compressão direta de
misturas de pó, por ser uma técnica mais econômica (SOARES; PETROVICK,
1999).
A compressão dos pós consiste na aplicação de força externa sobre as
partículas de um pó ou de outro sistema particulado sólido que resulta na
transferência de uma força através dos pontos de contato interpartículares,
promovendo uma deformação no material. Esta deformação pode apresentar
comportamento do tipo elástico, plástico ou destrutivo, e está diretamente
relacionada com a intensidade da força aplicada e a duração da ação da mesma,
assim como as propriedades físicas do material (ALDERBORN, 2005).
Com base nas características de liberação, os comprimidos podem ser
classificados em dois tipos, em comprimidos de liberação imediata e de liberação
modificada (liberação prolongada, retardada e sustentada). Nos comprimidos de
liberação imediata, o fármaco é liberado de modo rápido após a administração,
constituem o tipo mais comum de comprimidos e abrangem comprimidos
desintegráveis, mastigáveis, efervescentes, sublinguais e bucais (ALDERBORN,
2005).
Os comprimidos de liberação modificada são normalmente ingeridos
intactos e apresentam em suas formulações adjuvantes bem diferentes dos usados
em comprimidos de liberação imediata. O fármaco em um comprimido de liberação
prolongada é liberado de maneira lenta e em velocidade aproximadamente
constante. Já os comprimidos de liberação retardada, o fármaco é liberado do
comprimido algum tempo após a administração, porém, assim que esse período
termina, a liberação é normalmente rápida (ALDERBORN, 2005).
Sistemas de liberação sustentada de fármacos liberam uma determinada
quantidade de substância ativa durante um longo período de tempo, promovendo a
37
manutenção da concentração plasmática do fármaco e consequente atividade
terapêutica e redução dos efeitos colaterais. Por esses motivos, os sistemas de
liberação
sustentada
têm
recebido
atenção
considerável
das
indústrias
farmacêuticas (IQBAL; BABAR; ASHRAF, 2002; COLLETT; MORETON, 2005).
A utilização de sistemas matriciais constituídos por diversos tipos de
polímeros é uma das estratégias mais empregadas no desenvolvimento de
formulações orais de liberação modificada devido às vantagens desses sistemas,
como: versatilidade, eficácia, baixo custo e produção em equipamentos e técnicas
convencionais. Além disso, a utilização de sistemas matriciais permite a
incorporação de quantidades relativamente elevadas de fármacos. O sucesso do
sistema está relacionado com a tecnologia de fabricação e com as características
físicas e físico-químicas do polímero, responsáveis pelo mecanismo de liberação
(LOPES; LOBO; COSTA, 2005).
Os polissacarídeos naturais têm se mostrado úteis no controle da liberação
de fármacos. A escolha do polímero hidrofílico (metilcelulose, hidroxipropilcelulose e
alginato de sódio) na formulação da matriz pode fornecer a combinação apropriada
dos mecanismos de intumescimento, de dissolução ou de erosão que determinam a
cinética de liberação in vitro (LOPES; LOBO; COSTA, 2005).
Derivados de celulose são polímeros frequentemente utilizados em
formulações farmacêuticas com liberação modificada do fármaco. A celulose
apresenta características de compressão favoráveis mesmo no processo por
compressão direta (VUEBA et al., 2005).
A Qts também é utilizada como excipiente em sistemas para liberação
modificada de fármacos (BRESOLIN et al., 2003; FAHMY; FOUDA, 2008;
PHAECHAMUD; RITTHIDEJ, 2008). Na preparação de comprimidos, a Qts pode ser
empregada na compressão direta, como diluente, lubrificante, desintegrante e
aglutinante. Porém, sua aplicação pode ser limitada devido à falta de propriedades
de fluidez e compressibilidade. Essas propriedades podem ser melhoradas pela
mistura da quitosana com outros excipientes convencionais (SINGLA; CHAWLA,
2001).
As propriedades de deformação e compactação dos aminos polissacarídeos
Qtn e Qts foram estudadas e comparadas com os resultados estabelecidos na
compressão direta dos excipientes farmacêuticos. Os polímeros apresentaram uma
tendência para deformação plástica e ambas apresentaram um bom comportamento
38
de compressão, em comparação com os outros excipientes, como a celulose
microcristalina. Assim os polímeros Qtn e Qts apresentaram propriedades potenciais
de co-excipientes para aplicação em comprimidos obtidos por compressão direta
(MIR et al., 2008).
Rashid, Al-Remawi e Badwan (2008) desenvolveram um desintegrante para
comprimidos através do processo de co-precipitação da quitosana com sílica.
Através da interação física, foi obtido um material hidrofílico com propriedades de
absorção da água, com perfil compatível aos super-desintegrantes já existentes no
mercado como a croscarmelose e a crospovidona. A Qts-sílica proporcionou um
desempenho superior em formulações de granulação úmida e também foi possível
concluir que este derivado em diferentes concentrações é um desintegrante muito
eficaz para comprimidos.
Freyer-Picker e Brink (2006) analisaram os comprimidos constituídos de três
diferentes Qts N-desacetiladas, possuindo grau de desacetilação de 80, 85 ou de 90
%. Os autores concluíram que a Qts absorve duas vezes mais água que a celulose
microcristalina (CMC) e que o tamanho de partícula é comparável ao Avicel PH 200,
um tipo especial de CMC. A Qts desacetilada sofre deformação maleável como a
CMC; entretanto, a deformação plástica no que diz respeito ao tempo e a pressão de
plasticidade é mais elevada que a CMC, especialmente a Qts com GD de 85 %, que
apresenta a menor cristalinidade e peso molecular.
Complexos interpoliméricos de Qts e Carbopol foram obtidos através do
método de precipitação em solução ácida. O complexo formado pode ser aplicado
como excipiente para liberação modificada do fármaco em formas farmacêuticas
sólidas, pois apresenta um perfil semelhante ao do HPMC e a liberação é pH
independente (PARK; CHUM; CHOI, 2008).
Foi desenvolvido um comprimido contendo aciclovir (Acy) utilizando Qts
tiolada como excipiente. Estudos sobre o transporte mostraram que a inibição foi
dependente da massa molecular média da quitosana. Quanto maior a massa
molecular, mais eficiente foi a liberação do fármaco. Assim, concluíram que o
derivado é um excipiente com grande potencial na liberação sustentada do aciclovir,
pois é capaz de aumentar o transporte do fármaco devido à inibição da bomba de
efluxo (PALMBERGER; HOMBACH; BERNKOP-SCHNÜRCH, 2008).
39
3.6.1 Técnicas de Co-secagem por aspersão – Spray-dryed
Por meio de atomização de líquidos em pequenas gotículas, o secador por
aspersão permite uma elevada área superficial para transferência de massa e de
calor. Os líquidos são aspergidos por meio de uma corrente de ar aquecido, de
modo que cada gotícula seca forma uma partícula sólida individual (AULTON, 2005).
Na forma mais comum de nebulizador por aspersão (Figura 05), a câmara
de secagem assemelha-se a um ciclone. Esta forma assegura uma boa circulação
do ar, o que facilita a transferência de calor na massa, promovendo, por um meio
centrifugacional, a separação das partículas sólidas do ar em movimento.
Figura 05. Mini Spray-Dryed (BUCHI,2009).
O processo de secagem por aspersão apresenta diversas vantagens. Com
tempo rápido de secagem, as gotículas não chegam a atingir temperaturas elevadas,
pois o calor é consumido na sua forma latente de evaporação. Outra vantagem é
devido ao uso de um atomizador que resulta em pós com tamanhos de partículas
uniformes, a forma característica das partículas e a elevada área superficial faz com
altere a densidade bruta do produto, ocasionando em uma dissolução mais rápida.
Além disso, os custos de produção são baixos, tratando-se de um processo que
40
proporciona pós secos e de fluxo livre a partir de uma solução diluída e por meio de
uma única operação sem manuseio dos produtos (AULTON, 2005).
A técnica de evaporação por spray-dryer é muito utilizada para incorporar
ativos, modificar algumas propriedades do pó resultante, devido ao aumento da
dispersão e também de gerar excipientes com propriedades de liberação sustentada
de fármacos. Os excipientes mais usados são: hidroxipropilcelulose, ácido polilático
e ou quitosana. Sendo este último um excipiente promissor que pode ser usado em
uma grande escala de aplicações, incluindo preparações de liberação sustentada
(LEAROYD et al., 2007).
Baseado nisso, a utilização da Qts obtida pelo método de co-secagem é
considerada um excipiente com propriedades relevantes no uso de sistemas de
liberação de fármacos, independente do grau de N-desacetilação e massa molecular
(REGE; GARMISE; BLOCK, 2003).
Nunthanid e colaboradores (2004) usaram em seu estudo a técnica de spray
drying para preparar derivados de Qts com sal de acetato e assim avaliaram a
interação polímero-fármaco e polímero-excipiente. Foram preparados grânulos de
acetato de Qts contendo teofilina, que apresentaram boa floculação e um excelente
perfil de compressão comparado com o PVP K30. Estudos de liberação in vitro da
teofilina em comprimidos contendo 3 % (m/m) de acetato de Qts, apresentou
liberação sustentada do fármaco em todos os meios testados. Em meio HCl 0,1 M,
meio tampão fosfato pH 6,8 e meio aquoso, os comprimidos liberaram
aproximadamente 100 % do fármaco em 6, 16 e 24 h, respectivamente. Os autores
concluíram que a incorporação de acetato de Qts em comprimidos melhorou o
sistema de liberação modificada do fármaco, pois apresentou uma liberação
sustentada de teofilina.
Micropartículas de Qts foram preparadas através da técnica de spray-drying
em meio aquosa contendo ácido hidroclorídrico e acido acético. Foi adicionado
formaldeído como agente reticulante. A forma das micropartículas foi dependente da
concentração de fármaco incorporado, onde o tamanho das partículas variou entre
1-5 µm. O estudo de liberação do salbutamol das micropartículas comprimidas
mostrou que a presença do polímero diminuiu consideravelmente a liberação do
fármaco sendo que a velocidade de liberação dependeu de fatores como reticulação
das partículas e teor do fármaco que as micropartículas continham. A fração de
micropartículas respiráveis de salbutamol ficou entre 28-36 % muito próximo do valor
41
para o Ventolin Rotacaps®, 40 %, sendo este um produto comercial utilizado no
tratamento da asma (CORRIOGAN; HEALY; CORRIGAN, 2006).
A Qts na forma de cloreto e de glutamato foram utilizadas para a preparação
de microesfera através da técnica do spray-drying para liberação nasal do fármaco
carbamazepina (CBZ). A metodologia empregada produziu microesferas com
elevada eficiência de encapsulação (acima de 88 %) e com tamanho médio de 2 µm.
A presença do polímero aumentou a quantidade de fármaco liberado (especialmente
no caso do glutamato de Qts). Os resultados in vivo das microcápsulas
administradas, quando comparados com o pó de CBZ, mostrou um aumento de
fármaco na concentração sérica, o que significa que o polímero favoreceu a
absorção do fármaco através via nasal (GAVINI et al., 2006).
Anal e colaboradores (2006), também preparam microesferas de Qts
através da técnica de spray-drying e caracterizaram pelo tamanho de partícula,
morfologia de superfície, estabilidade, melhora na incorporação e na liberação do
fármaco. Em seus experimentos, observaram que, o tamanho médio das partículas
não reticuladas foi de aproximadamente 10,9 µm, e quando reticuladas com 0,125 %
de tripolifosfato pentasódio (TPP) o tamanho médio das partículas diminuíram para
aproximadamente 8,9 µm. Assim a eficiência de incorporação do fármaco diminuiu
com o aumento da concentração de TPP, proporcionalmente. Porém, a presença ou
a ausência de enzimas pancreáticas (lisozima) não alterou a dissolução das
microesferas não reticuladas e reticuladas, que se manteve em aproximadamente 94
h e 155 h, respectivamente.
A técnica de spray-drying foi utilizada por Learoyd e colaboradores (2007),
para preparar um pó seco altamente dispersível para liberação do fármaco via
pulmonar. Os pós foram preparados por spray-drying utilizando solução etanólica 30
% v/v, sulfato de terbutalina como fármaco modelo, Qts na forma desacetilada e
leucina como um intensificador de aerosolisação. A quantidade de fármaco
incorporado ficou entre 94-108 % dependendo da formulação e da quitosana
utilizada, o tamanho das partículas ficou na faixa de 5,6- 9,9 µm. Os pós gerados
apresentam propriedades para a inalação, altamente dispersíveis, com 90 % do pó
emitido durante a aerosolisação. Os estudos de liberação mostraram que o aumento
do peso molecular da Qts na formulação aumenta o tempo de liberação do fármaco.
Também Acetato de Qts e etilcelulose foram submetidas a co-secagem por
nebulização pelo método de spray-drying e foram comprimidos com o fármaco ácido
42
5-aminosalicilico (5-ASA). A combinação do acetato de quitosana com a etilcelulose
apresentou potencial na liberação do fármaco 5-ASA em meio colônico. Estes
revestimentos foram capazes de suprimir a liberação do fármaco até atingir o cólon
(NUNTHANID et al, 2008).
A Qts previamente N-desacetilada e despolimerizada com diferentes graus
de N-desacetilação e massa molecular, passaram pelo processo de co-secagem por
nebulização (spray-drying) para verificar se há diferença no perfil de liberação do
fármaco in vitro com a Qts sem co-secagem por spray-drying. Os comprimidos foram
obtidos por compressão direta contendo fármaco tetraciclina, Qts e estearato de
magnésio. A Qts obtida pela co-secagem por nebulização melhorou algumas
propriedades do comprimido como dureza, no entanto, friabilidade, desintegração e
o perfil de liberação não foram significativamente alterados com o processo de cosecagem (REGE; GARMISE; BLOCK, 2003).
3.7 Estudos de Cinética de Liberação
A avaliação e a comparação da liberação do fármaco a partir das formas
farmacêuticas são fundamentais para garantir que o mesmo seja liberado de modo
adequado. Vários métodos têm sido propostos para a avaliação comparativa entre
perfis de dissolução. Estes podem ser classificados em: método estatístico baseado
na análise de variância (ANOVA); método modelo independente; método modelo
dependente de modelos matemáticos (COSTA, 2002).
Os métodos baseados na análise de variância determinam, através de
repetidos ensaios, as fontes de variação (tempo, produto e interação entre tempo
versus produto). Dentre os métodos designados de modelo independente destacamse os testes combinados como os fatores f1 (fator de diferença) e f2 (fator de
similaridade), que comparam diretamente a diferença entre a porcentagem de
fármaco dissolvida em uma unidade de tempo para os produtos teste e referência.
Por sua vez, os métodos modelo dependente são baseados em funções
matemáticas distintas que, após seleção de uma função adequada, permitem a
avaliação dos perfis em relação aos parâmetros derivados dos modelos aplicados
(COSTA, 2002, SERRA; STORPIRTIS, 2007).
43
Os métodos modelo dependente descrevem e analisam a liberação do
fármaco a partir da forma farmacêutica, empregando vários modelos cinéticos que
incluem cinética de ordem zero, cinética de primeira ordem, modelo Higuchi, Hixon
Crowell, Backer Lonsdale, Korsmeyer Peppas, entre outros. Cada um deles é
dependente de um ou mais mecanismos que controla essa liberação. O tipo de
fármaco, polimorfismo, cristalinidade, tamanho da partícula, solubilidade, quantidade
na forma farmacêutica e o formato geométrico do polímero podem influenciar o perfil
de dissolução/difusão desse fármaco (AGNES; GONZÁLVES ORTEGA, 2003;
SERRA; STORPIRTIS, 2007).
Modelos que se fundamentam em estudos da cinética de dissolução
possibilitam conclusões a respeito do processo de dissolução de uma determinada
formulação, uma vez que permitem conhecer: a velocidade do processo; a
quantidade máxima dissolvida e pontos nos quais podem ocorrer mudanças
significativas da dissolução. Nesse tipo de análise, avalia-se a quantidade de
fármaco dissolvida em diferentes intervalos de tempo, obtendo-se um perfil definido
por tempo versus porcentagem de fármaco dissolvida. Vários parâmetros cinéticos
podem ser descritos a partir desta relação, tais como: constante de velocidade de
dissolução, meia-vida de dissolução e quantidade dissolvida em determinado tempo
(SERRA; STORPIRTIS, 2007).
O Quadro 01 demonstra os modelos de cinética de liberação com suas
respectivas equações matemáticas.
Quadro 01. Modelos matemáticos usados para descrever os perfis de dissolução de
fármacos incorporados em formas farmacêuticas.
MODELO MATEMÁTICO
EQUAÇÃO
Ordem zero
Qt = Q0 K 0 t
Primeira ordem
log Qt = log Q0 + k1t t
Higuchi
Mt
= KH t + b
M∞
Hixon Crowell
Backer Lonsdale
Korsmeyer Peppas
1/ 3
1/ 3
Q0 − Qt = K 0 t
3
[1 −[1 − Mt 2 3 − Mt = 3DmCms
2
2
M∞
M∞
r0 C 0
M (t −1)
n
= ∂ (t − 1) + b
M∞
] ]
Fonte: MANADAS; PINA; VEIGA, 2002, AGNES; GONZÁLVES ORTEGA, 2003.
44
Onde:
Modelo de Ordem zero:
Qt = quantidade de fármaco dissolvido ao tempo t;
Q0 = quantidade inicial de fármaco dissolvido na solução;
K0 = constante de liberação de ordem zero;
Modelo de Primeira ordem:
Qt = quantidade de fármaco liberado no tempo t;
Q0 = quantidade inicial de fármaco na solução;
K1= constante de liberação de primeira ordem;
Modelo de Higuchi:
KH= constante de dissolução de Higuchi;
Mt / M∞ = liberação fracional do fármaco;
b= liberação abrupta inicial do fármaco.
Modelo de Backer Lonsdale:
Mt= quantidade de fármaco liberado no tempo t;
M∞= quantidade de fármaco liberada a um tempo infinito;
Dm= coeficiente de difusão;
Cms= solubilidade do fármaco na matriz;
r0= raio da matriz esférica;
C0= concentração inicial do fármaco na matriz.
Modelo de Korsmeyer Peppas:
∂= constante que incorpora características estruturais e geométricas da forma farmacêutica;
n= expoente de liberação indicativo do mecanismo de liberação do fármaco;
Mt / M∞ = liberação fracional do fármaco;
b= liberação abrupta inicial do fármaco.
O modelo denominado cinética de ordem zero consiste na liberação lenta da
substância ativa a partir de formas farmacêuticas que não desagregam desde que
sua área não se modifique e não atinja condições de equilíbrio, ou seja, a velocidade
de difusão do fármaco, do interior para o exterior da matriz, é menor que a
respectiva velocidade de dissolução, formando uma solução saturada, que permite a
liberação constante do fármaco (LOPES; LOBO; COSTA, 2005).
As formas farmacêuticas que seguem o perfil cinético de ordem zero
apresentam o modelo ideal para as formas farmacêuticas de liberação prolongada
como é o caso dos comprimidos matriciais, sistemas osmóticos e das formas
revestidas (MANADAS; PINA; VEIGA, 2002).
45
A aplicação do modelo de cinética de primeira ordem aos estudos de
dissolução foi proposta pela primeira vez por Gibaldi e Feldman em 1967 e mais
tarde por Wagner em 1969. Este modelo tem sido muito empregado para descrever
a absorção e/ou eliminação de alguns fármacos. As formas farmacêuticas que
seguem este perfil de dissolução, como os fármacos hidrossolúveis em matrizes
porosas, liberam o fármaco de forma proporcional à quantidade remanescente no
seu interior e, com isso, a quantidade de fármaco liberada por unidade de tempo
diminui (MANADAS; PINA; VEIGA, 2002, AGNES; GONZÁLVES ORTEGA, 2003).
Higuchi desenvolveu diversos modelos teóricos destinados a liberação de
fármacos entre os anos de 1961 e 1963. Tanto fármacos pouco solúveis como muito
solúveis contidos em matrizes sólidas e semi-sólidas. Assim é freqüentemente
utilizado para descrever a velocidade de liberação controlada do fármaco a partir de
um sistema matricial. Onde este modelo descreve o mecanismo de liberação dos
fármacos como um processo de difusão baseado na lei de Fick, estando dependente
da raiz quadrada do tempo. O modelo Higuchi pode ser aplicado com maior exatidão
a matrizes unidimensionais pouco solúveis, que não apresentam capacidade de
intumescimento (AGNES; ORTEGA, 2003, LOPES; SOUSA; COSTA, 2005).
No modelo de Hixon Crowell (1931) a velocidade de liberação é limitada
pela velocidade de dissolução das partículas do fármaco e não pela difusão que
possa ocorrer através da matriz polimérica (LOPES; SOUSA; COSTA, 2005). Este
modelo tem sido usado para descrever o perfil de liberação tendo em vista apenas a
diminuição da superfície das partículas de fármaco que mantém sua forma
geométrica à medida que a dissolução ocorre (AGNES; ORTEGA, 2003).
O modelo Baker e Lonsdale foi desenvolvido em 1974 a partir do modelo de
Higuchi e descreve a liberação controlada do fármaco a partir de matrizes esféricas.
Este modelo tem sido usado para linearizar resultados de ensaios de liberação de
várias formulações de microesferas ou microcápsulas (COSTA, 2002).
O modelo proposto por Korsmeyer Peppas também se baseia na equação
semi-empírica. É um modelo utilizado para analisar a liberação de formas
farmacêuticas poliméricas, quando o mecanismo de liberação não é bem conhecido
ou quando possam estar envolvidos mais de um tipo de mecanismo de liberação,
aparentemente independentes: um devido ao transporte do fármaco que obedece às
leis de Fick (difusão) e é denominado de modelo fickiniano (caso I) outro relacionado
aos fenômenos de intumescimento/relaxamento do gel, que envolve a transição de
46
um estado semi-rígido a outro mais flexível, denominado modelos não-fickinianos
(caso anômalo, caso II e super-caso II). Essa classificação é dependente do valor de
n (expoente de liberação) de melhor ajuste ao perfil (COSTA, 2002; MANADAS;
PINA; VEIGA, 2002, AGNES; ORTEGA, 2003).
A difusão fickiniana ocorre quando o n é igual 0,45 a 0,89 para comprimidos
e em sistemas esféricos o n é de 0,5 a 1, e se caracteriza por uma elevada
velocidade de difusão do solvente para o interior da matriz e uma baixa velocidade
de relaxamento polimérica, que induz a formação de um gradiente de penetração de
solvente. No processo de difusão não-fickiniana as cadeias poliméricas não
apresentam mobilidade suficiente para permitir uma rápida penetração do solvente
para o interior da matriz polimérica (AGNES; ORTEGA, 2003).
Três classes de difusão não-fickiniana foram definidas: Transporte anômalo
(0,5< n <1,0), Transporte caso II que o n deve ser igual 1,0 e o Transporte super
caso II que apresenta um valor de n superior a 1,0. A diferença entre essas
categorias concentra-se na velocidade de difusão do solvente. No caso Transporte
anômalo a velocidade de difusão do solvente e do relaxamento do polímero são da
mesma ordem de magnitude, no Transporte caso II a velocidade de difusão do
solvente é maior que o processo de relaxamento do polímero e no Transporte super
caso II, a velocidade de difusão do solvente é muito maior (aceleração na
penetração do solvente) e é o fator determinante da difusão (AGNES; ORTEGA,
2003).
Além dos modelos cinéticos traçados a partir do perfil de dissolução, a
eficiência de dissolução (ED%) sugerida inicialmente por Khan e Rhodes (1975)
pode ser incluída como um importante parâmetro de cinética de dissolução. Este
termo pode ser definido como a área sob a curva de dissolução em um determinado
intervalo de tempo. A ED% permite a comparação mais fidedigna entre dois
produtos. Além disso, este parâmetro está relacionado com a quantidade real de
fármaco que se encontra dissolvida no meio e, desta forma, pode-se ter um melhor
prognóstico dos resultados in vivo (SERRA; STORPIRTIS, 2007, MURAKAMI et al.,
2008).
47
3.8 Fármaco
3.8.1 Triancinolona
A Triancinolona (TC), 9α-fluor-11β, 16α,17α,21-tetrahidroxipregna-1,4-diene3,20-diene (Figura 06), é um potente glicocorticóide sintético de depósito com
propriedades antiinflamatórias e imunossupressoras (BOOBIS et al.,1999). A TC e
seus derivados, como, acetonida, acetato hexacetonida, diacetato e benetonida de
triancinolona
são
corticosteróides
da
família
de
glicocorticóide,
derivados
naturalmente de prednisona e prednisolona (DAMIANI et al., 2001).
Figura 06. Representação esquemática da estrutura química da Triancinolona.
Os corticóides são substancias endógenas quimicamente classificadas
como esteróides, originalmente identificados no córtex da glândula adrenal (RANG;
DALE; RITTER, 2003). Produzidas pelas glândulas supra-renais ou a derivados
sintéticos destas.
Os corticosteróides possuem diversas ações importantes no corpo humano,
possuindo um papel relevante no balanço electrolítico (equilíbrio de íons e água), e
na regulação do metabolismo. Situações em que a sua produção está alterada
levam a patologias como a doença de Addison quando há diminuição de produção,
ou o síndrome de Cushing quando esta está aumentada (HARPER, 1997).
Glicocorticóides como o cortisol controlam o metabolismo dos carboidratos,
gordura e proteínas e são anti-inflamatórios por prevenirem a liberação de
fosfolipídio, diminuindo a ação dos eosinófilos e diversos outros mecanismos
(HARPER, 1997).
48
Além disso, os glicocorticóides possuem propriedades terapêuticas de
diminuir significativamente a resposta inflamatória e de suprimir a imunidade,
ocorrendo a diminuição e a inibição dos linfócitos e macrófagos periféricos. Podem
ser administrados para o tratamento de certos tipos de neoplasias, como leucemias
e linfomas e também podem ser administrada com outros fármacos para prevenir
rejeição de órgãos transplantados (BOSH et al., 2004).
A triancinolona é um antiinflamatório e imunossupressor muito utilizado para
o tratamento de varias enfermidades como: artrites, osteoartrites, dermatites de
contato e atópica, inflamações orais, lesões e úlceras, bursites, quelóides, doenças
relacionadas ao rim, olhos, anemia hemolítica, desordens intestinais, asma e
alergias (BOSCH et al., 2004).
Os principais efeitos adversos causados pela TC são anorexia, perda de
peso, vermelhidão, depressão e perda muscular. Também pode causar efeitos
sistêmicos quando aplicados topicamente (BUDAVARI, 1996; DAMIANI et al., 2001).
Encontrada na forma de pó branco ou quase branco, sem odor, levemente
cristalino e higroscópico. Aproximadamente 1 g do pó dissolve em cerca de 5000 mL
de água, 70 mL de propilenoglicol e menos do que 20 mL de dimetilsulfóxido,
também solúvel em álcool e metanol, levemente solúvel em éter e clorofórmio e
praticamente insolúvel em diclorometano (BUDAVARI, 1996). A solução a 1 % em
água possui pH de 4,5 a 6 e pka de 8,1 (DAMIANI et al., 2001).
Apresenta formas polimórficas que fundem entre 248- 250 ºC e 260- 263 ºC.
Sua absorção máxima no ultravioleta é em 239 nm (BUDAVARI, 1996). Também
apresenta baixa solubilidade em pH 1,2 - 6,8 (ALMEIDA-PRIETRO et al., 2007). E
apresenta um tempo de meia-vida no plasma de 2 a 5 horas, quando comparado
com outros corticóides apresenta um tempo de meia-vida alto. A TC se liga muito
menos a proteínas plasmáticas que a Hidrocortisona (DAMIANI et al., 2001;
SWEETMAN, 2005).
Atinge o efeito máximo após administração oral em 1 a 2 horas e sua ação
dura 1,25 a 1,5 dias. Seu metabolismo ocorre nas células hepáticas e em outras
células, com excreção pela urina (MORENO; MATOS; FEVEREIRO, 2001).
49
4 MATERIAL E MÉTODOS
4.1 Sínteses
Para obter o derivado O-Carboximetilquitosana-N-Lauril (O-CMQts N-Lauril)
foi necessária a realização da síntese de derivados intermediários para assim obter
o derivado anfifílico desejado.
4.1.1 Síntese dos derivados O-Carboximetilquitosana
Para obter o derivado O-CMQts, inicialmente 26 g de hidróxido de sódio foram
dissolvidos em 20 mL de água e 180 mL de isopropanol. Em seguida, 20 g de Qts
(lote: K021216282, adquirida da Purifarma Distribuidora Química e Farmacêutica
Ltda) foram adicionados e agitados durante uma hora a aproximadamente 0 ºC,
controlando a temperatura em banho de gelo, e armazenados a aproximadamente 0
ºC por no mínimo 24 horas. Posteriormente, 30 g de ácido monocloroacético foram
dissolvidos em 40 mL de isopropanol, que foram gotejados na mistura e reagiram
por no mínimo 24 horas a aproximadamente 0 ºC. A reação foi interrompida pela
adição de 400 mL de álcool etílico 70%. O sólido formado foi filtrado, enxaguado em
álcool etílico 70 – 90% e seco a vácuo em temperatura ambiente.
Para obter a O-CMQts na forma ácida, 1 g do sal de NaCMQts foi suspenso
em 100 mL de uma solução aquosa de álcool etílico 80%. Depois, 10 mL de ácido
clorídrico 37% foram adicionados e agitados por 30 minutos. O sólido foi filtrado e
lavado em álcool etílico 70 – 90% e seco a vácuo (CHEN; PARK, 2003, ROSA,
2008).
Foram sintetizados quatro lotes de derivados O-CMQts denominados de
OM1, OM2, OM3 e AC4. Todos os derivados partiram da Qts, com exceção do
derivado AC4, pois, foi sintetizado através do método inverso partindo da Nlaurilquitosana.
50
4.1.2 Síntese dos derivados O-Carboximetilquitosana-N-Lauril
A O-CMQts-N-Lauril foi sintetizada através de duas metodologias, o método
direto e o método inverso. No método direto, utilizou-se O-CMQts, já no método
inverso utilizou-se a Qts como produto de partida para obter o derivado N-acilado
com caráter anfifílico.
O método inverso tem como objetivo modificar primeiramente o grupamento
mais reativo (NH2) para posteriormente realizar a reação de carboximetilação na
hidroxila. Essa técnica foi desenvolvida visando aumentar o GS dos derivados
sintetizados.
4.1.2.1 Método Direto
O método foi realizado conforme o descrito por Tien e colaboradores (2003) e
Stenger e colaboradores (2009) com algumas modificações, pois o derivado de
partida é solúvel em água (O-CMQts). Inicialmente foram dispersos 5 g de O-CMQts
em 300 mL de água destilada, o pH foi ajustado para aproximadamente 7. Em
seguida, foi adicionado, 5 mL de cloreto de lauroíla que permaneceu sob agitação
por 6 h. Posteriormente o pH foi novamente ajustado entre 6,8 – 7,0 e foi adicionado
acetona, até formar o precipitado. O precipitado foi filtrado e lavado com acetona e
seco á vácuo.
O cloreto de lauroíla que não reagiu com o derivado, forma o ácido láurico, o
qual foi removido através do sistema de refluxo (Soxlet) por 48 h em metanol. Após
o termino da extração, o resíduo foi seco através do dessecador e triturado
manualmente (TIEN et al., 2003, STENGER et al., 2009).
Foram sintetizados os derivados AC1, AC2 e AC3 partindo do derivado OCMQts (OM2, OM3 e OM1, respectivamente) na proporção polímero:cloreto de
lauroíla de 1:1, 1:0,5 e 1:5, respectivamente. O derivado AC1 também foi convertido
para forma ácida conforme o Item 4.1.1.
51
4.1.2.2 Método Inverso
Os
derivados
N-acilados
sintetizados
pelo
método
inverso
foram
sintetizados conforme Tien e colaboradores (2003) e Stenger e colaboradores (2009)
partindo da Qts (5 g), que foi dispersa em 300 mL de água destilada contendo 9 mL
de ácido acético glacial, em seguida o pH foi ajustado para aproximadamente 7. Em
seguida, foi adicionado, 5 mL de cloreto de lauroíla que permaneceu sob agitação
por 6 h. Posteriormente o pH foi ajustado novamente entre 6,8 – 7,0 e foi adicionado
acetona, até formar o precipitado (aproximadamente 40 mL). O precipitado foi filtrado
e lavado com acetona e seco á vácuo.
Para ocorrer total extração do ácido formado, o filtrado permaneceu no
sistema de refluxo (Soxlet) por 48 h em metanol. Após o termino da extração, o
resíduo foi seco através do dessecados e triturado manualmente (TIEN et al., 2003,
STENGER et al., 2009).
Após a síntese do derivado N-laurilQts, foi realizada a carboximetilação
conforme descrito no Item 4.1.1 (CHEN; PARK, 2003; ROSA, 2008). Através do
método inverso foi sintetizado o derivado AC4 na proporção 1:1 de Qts:cloreto de
lauroíla. . O derivado também foi convertido para forma ácida conforme o Item 4.1.1.
4.2 Caracterização dos derivados
Os derivados O-CMQts e O-CMQts-N-Lauril sintetizados neste trabalho
apresentam características bem diferentes, sendo a O-CMQts derivado hidrofílico e
o O-CMQts-N-Lauril derivado anfifílico da Qts. Por este motivo foram caracterizados
por diferentes métodos.
4.2.1 Caracterização dos derivados O-carboximetilquitosana
Os derivados O-CMQts (OM1, OM2, OM3 e AC4) sintetizados foram
caracterizados por espectroscopia na região do IV para examinar a estrutura química
dos derivados, assim como teste de solubilidade que ajuda a confirmar a
52
modificação hidrofílica do polímero. Através da titulação condutimétrica foi possível
determinar o grau de carboximetilação dos mesmos.
4.2.1.1 Análise por Espectro no Infravermelho (IV)
Para a espectroscopia de absorção na região do IV as amostras dos
polímeros (OM1, OM2, OM3 e AC4) foram trituradas e comprimidas com brometo de
potássio (KBr). Os espectros foram obtidos em Espectrofotômetro de Infravermelho
Bomenn MB 100 no Laboratório de Instrumentação Analítica do Curso de Farmácia
da UNIVALI.
4.2.1.2 Determinação de COOH- através da Titulação Condutimétrica com NaOH 0,1
M
Foram dispersos 50 mg de derivado (OM1, OM2, OM3 e AC4) em 60 mL de
água destilada. Em seguida, foram adicionados 0,25 mL de hidróxido de sódio 0,1
M, anotando o valor da condutividade para cada valor 0,25 mL de hidróxido de sódio
adicionado. Os valores da condutividade foram medidos com o auxílio do
Condutivimetro CD-21 Digimed/Tecnal escalas µS/cm 2000, const. Cel. (cm-1) 1,0,
coef. Temp. (%) = 2,0. Foi construído um gráfico de condutividade em função do
volume de hidróxido de sódio 0,1 M adicionado. O prolongamento das curvas
ascendente e descendente determinou os pontos de inflexão, que correspondem às
variáveis V1 e V2 presentes na Equação 01, onde 5,8 é o equivalente em massa
correspondente a 0,1 mEq de CH2COO- e m é a massa em miligramas do polímero.
% CH2COO- = (V2 – V1) . 5,8 . 100
m
(01)
53
4.2.1.3 Teste de Solubilidade
Para o teste de solubilidade, foram preparados 100 mL de dispersão aquosa
de cada derivado sintetizado (OM1, OM2, OM3 e AC4) na concentração de 1 mg/mL
que permaneceu sob agitação por 1 hora. O pH desta dispersão foi ajustado de 1 a
14, sendo que em cada pH foi retirada uma alíquota. As amostras que apresentaram
turbidez submetidas ao aparelho Espectrofotômetro Shimadzu UV/Vis 1601, para
determinação de suas absorbâncias em 600 nm. O aparelho foi zerado com água
destilada. A análise foi realizada em triplicata.
4.2.2 Caracterização dos derivados O-Carboximetilquitosana-N-Lauril
Os derivados N-acilados (AC1, AC2, AC3 e AC4) foram caracterizados
através do espectro no IV para confirmar as estruturas químicas, baseando-se nos
picos nas regiões características dos derivados. A determinação do Grau de
substituição foi também determinada por espectro de IV. Também foi avaliada a
morfologia, tamanho médio de partícula e solubilidade em diferentes solventes.
4.2.2.1 Analise dos derivados por Espectro no Infravermelho (IV)
Os espectros no IV dos derivados N-acilados (AC1, AC2, AC3 e AC4) foram
obtidos conforme o Item 4.2.1.1 através do aparelho de Espectrofotômetro no
Infravermelho Bomenn MB 100.
4.2.2.2 Determinação do Grau de Substituição dos derivados N-acilados através do
Espectro no Infravermelho (IV)
O Grau de Substituição (GS) foi calculado através de uma curva padrão,
preparada com a mistura da O-CMQts e ácido láurico nas seguintes concentrações
54
5, 17, 28, 33, 41 % (m/m). Posteriormente as pastilhas foram preparadas com 2 mg
da mistura acima e 100 mg de KBr. As análises foram realizadas em triplicata.
Foram construídas duas curvas padrão através de diferentes medidas dos
picos na região de 2920 cm-1 e 2850 cm-1 em função da porcentagem de ácido
láurico na O-CMQts. As medidas utilizadas para construção das curvas padrão
foram da altura do pico na região de 2920 cm-1 e da área total na região de 2920 cm1
e 2850 cm-1.
As equações de retas obtidas foram usadas para calcular o grau de
substituição dos derivados AC1, AC2, AC3 e AC4.
Para verificar a eficiência da técnica foi reproduzido o segundo ponto da curva
analítica que consiste na adição de 17 % de ácido láurico em diferentes polímeros
como: Qtn, Qts e Celulose Microcristalina (lote: 0605524, adquirida da VETEC,
Fabricada em 08/2006, validade até 08/2011). As pastilhas utilizadas para
determinar o GS através da altura e da área total foram preparadas com 2 mg da
mistura polímero:ácido láurico (17%) e 100 mg de KBr. A análise foi realizada em
triplicata.
4.2.2.3 Análise morfológica dos derivados N-acilados
A análise morfológica dos derivados foi realizada por microscopia eletrônica
de varredura (MEV).
Na análise de Microscopia eletrônica de varredura (Philips® XL30), as
amostras secas (AC1, AC2, AC3 e AC4) foram distribuídas sobre uma fita dupla-face
aderida a um suporte de metal, revestidas com ouro coloidal sob vácuo e foram
analisadas no aumento de 60 x e 500 ou 1000 x.
55
4.2.2.4 Determinação do tamanho das partículas dos derivados N-acilados
O tamanho das partículas foi determinado com auxílio de estereoscópio e do
software Image – Pro Plus, conforme descrito no Item 4.2.2.3. Foram analisadas 300
partículas de cada derivado.
A distribuição de tamanho das partículas e o cálculo do tamanho médio foram
calculados através da Equação 02, onde Frq é a freqüência em % do tamanho de
partícula e o TMI é o tamanho médio do intervalo de cada classe.
X = Σ (Frq x TMI)
100
(02)
4.2.2.5 Teste de Solubilidade
Para determinar a solubilidade dos derivados N-acilados (AC1, AC2, AC3 e
AC4) em dispersão aquosa (diferentes pH) foi realizado o teste conforme o Item
4.2.1.3.
Também foi analisada a solubilidade dos derivados em solventes aquosos
(ácido acético 0,1 M) e solvente não-aquoso (clorofórmio). Para determinar a
solubilidade foram preparadas dispersões contendo 1 mg/mL de solvente aquoso ou
não aquoso, que permaneceu sob agitação por 48 horas em temperatura ambiente
(25 º C).
4.2.3 Caracterização física dos derivados N-acilados
Para determinação das propriedades de fluxo e compressão, os derivados
sintetizados N-acilados (AC1, AC2, AC3 e AC4) foram caracterizados físicamente
através dos métodos de ângulo de repouso, velocidade de fluxo, determinação da
densidade aparente e de compactação.
56
4.2.3.1 Ângulo de repouso
Para determinar o ângulo de repouso dos pós, foi utilizada a metodologia
proposta por Parthirana e Gupta (1976) modificada por Petry e colaboradores
(1998). A técnica consiste de um cilindro móvel ajustado a uma base fixa, acoplado a
um motor que, quando acionado, separa o cilindro da base pela ascensão do
mesmo. Uma superfície vertical dotada de planilha foi utilizada para registro da
sombra projetada, pela incidência da fonte luminosa sobre o cone do pó formado
após a elevação do cilindro contendo a amostra. As medidas foram feitas
diretamente no registro das sombras projetadas (dimensões em centímetros). A
análise foi realizada em triplicata. Através da Equação 03, foi calculado ângulo de
repouso (α), onde h é a altura da figura e o r o raio da base do triângulo.
Tg α = h/r
(03)
Wells (2005) classifica os pós de acordo com o ângulo de repouso como:
fluxo excelente (< 20); fluxo bom (20-30); tolerável (30-34); fluxo muito fraco (> 40).
4.2.3.2 Determinação da densidade aparente antes e depois da compactação
A densidade aparente e de compactação foi determinada usando amostras de
cerca de 50 g de derivado em uma proveta de vidro com capacidade de 100 mL.
Inicialmente, foi medido o volume livremente ocupado pelo pó (número total de
golpes = 0) para determinar a densidade aparente do derivado. Posteriormente, uma
série de golpes de compactação foi iniciada e o volume foi verificado em cada
intervalo. A seqüência de golpes de compactação foi de 10, 20, 30, 40, 50, 100, 200,
300, 400, 500, 750, 1000 e 1250.
Através dos valores obtidos acima foram calculados a densidade aparente, o
índice de compressibilidade (Índice de Carr), o fator de Hausner e a
compactabilidade (WELLS, 2005).
57
a) Índice de Compressibilidade (índice de Carr)
O fluxo dos pós foi analisado quanto ao Índice de Carr (IC) a partir da
densidade aparente do material. Wells (2005) classifica os pós de acordo com o IC
como: fluxo excelente (5-15 %); fluxo bom (12-16 %); favorável a intolerável (18-21
%); fluxo fraco (23-35 %); muito fraco (33-38 %) e fluxo extremamente fraco (maior
que 40 %).
O índice de Carr foi determinado através da Equação 05, onde dcomp é a
densidade de compactação e dap a densidade aparente (WELLS, 2005).
IC = (dcomp – dap / dc) x 100
(05)
b) Fator de Hausner
O fator de Hausner foi calculado através da Equação 06, onde dcomp é a
densidade de compactação e dap a densidade aparente (WELLS, 2005).
FH = dcomp / dap
(06)
Valores menores que 1,25 indicam bom fluxo ( = 20 %, valor do índice de
carr). Enquanto que valores maiores que 1,25 indicam mau fluxo (= 33 %, valor do
índice de carr) (WELLS, 2005).
c) Compactabilidade
A compactabilidade foi calculada através da Equação 07, onde V é o
volume após a compactação usando 10 e 500 golpes (WELLS, 2005).
C = V10 – V500
(07)
58
4.3 Curva Analítica para quantificação da Triancinolona (TC) por
Espectrofotometria na região do UV
Para quantificar a TC (teor de aprox. 99%, lote TL04Q402 fabricado por
Galena Química e Farmacêutica Ltda, Fabricação: 21/04/2004, Origem: China,
Validade: 21/04/2009) foram construídas curvas analíticas em etanol, tampão fosfato
de potássio pH 7,2 (TFP pH 7,2) e ácido clorídrico 0,1 M (HCl 0,1 M).
Para obtenção das curvas analíticas foi preparada uma solução estoque de
TC em etanol na concentração de 2 mg/mL.
Posteriormente, alíquotas da solução estoque foram transferidas para um
balão volumétrico de 50 mL e o volume completado com etanol ou tampão fosfato de
potássio pH 7,2 ou ácido clorídrico 0,1 M para obter concentrações entre 1,0 e 40,0
µg/mL.
As
leituras
das
soluções
de
TC
foram
realizadas
através
do
Espectrofotômetro Spectrovision- Modelo DB-1880S em 242 nm. As curvas
analíticas foram construídas através da concentração de TC (µg/mL) em função da
absorbância e analisadas por regressão linear em software com o cálculo da
equação da reta e coeficiente de correlação. As análises foram realizadas em
triplicata.
4.4 Estudo de Interação dos Polímeros com a Triancinolona
Para determinar a interação dos derivados OM1, AC1, AC2, AC3 e AC4 com
o fármaco (TC), inicialmente, foi pesado 50 mg de TC e dissolvido em 25 mL de
metanol. Posteriormente, a solução foi completada até 100 mL com água destilada,
obtendo uma solução com 2 mg/mL de TC.
Os derivados (50 mg) foram dispersos em uma solução tampão fosfato de
potássio pH 7,2. À dispersão dos derivados, foi adicionada a solução de TC para
obtenção das seguintes concentrações: 0,04, 0,08, 0,16, 0,32, 0,40 e 0,60 mg/mL.
As misturas ficaram sob agitação por 60 minutos em temperatura de 25 º C.
Posteriormente as soluções foram filtradas em papel filtro. A análise foi realizada em
triplicata.
59
As leituras das soluções foram realizadas através do Espectrofotômetro
Spectrovision- Modelo DB-1880S em 242 nm. Através da curva analítica em tampão
fosfato de potássio pH 7,2 foi determinada quantidade de TC incorporada pelo
polímero.
4.5 Obtenção da dispersão sólida dos derivados N-acilados por SprayDryer
As dispersões sólidas contendo TC foram preparadas pela técnica de cosecagem por nebulização usando mini spray-dryed (Buchi B-290). Inicialmente foram
pesados e misturados 50 mg dos derivados (AC1, AC2 e AC3) e 20 mg de TC. Os
pós foram dispersos em água para obtenção de dispersão contendo 50g/L. A
dispersão foi agitada por 48 h através de agitação mecânica.
A suspensão de cada derivado O-CMQts N-Lauril (AC1, AC2 e AC3) foi
submetida a secagem usando os seguintes parâmetros: fluxo de 4 mL/min, taxa de
aspiração de 90%, fluxo de ar no sistema 40 bar, temperatura de entrada de 170 º C,
temperatura de saída de aproximadamente 101 ºC e pressão inicial do filtro de 42
bar.
As dispersões sólidas obtidas foram pesadas para verificar o rendimento e,
foram denominadas de SDAC1, SDAC2 e SDAC3 de acordo com os seus derivados
de partida.
4.6 Caracterização das dispersões sólida dos derivados N-Acilados
A dispersão sólida dos derivados: SDAC1, SDAC2 e SDAC3 foram
caracterizadas através da análise morfológica, distribuição do tamanho de partícula,
tamanho médio de partícula e análise do espectro no IV.
4.6.1 Análise morfológica através da Microscopia Eletrônica de Varredura
60
A análise morfológica das partículas obtidas por spray-dryed foi realizada por
MEV, conforme descrito no Item 4.2.2.3.
4.6.2 Distribuição do tamanho de partículas
A distribuição do tamanho de partícula da dispersão sólida dos derivados
(SDAC1, SDAC2 e SDAC3) foi determinada através do equipamento de
espalhamento de luz Beckman Coulter LS 13 320 (Laboratório de Tecnologia
Farmacêutica, Universidade de São Paulo).
Uma solução aquosa contendo aproximadamente 0,20 % de derivado foi
usada para atingir a obscuridade requerida de 15 %. O ensaio foi realizado em
triplicata. Os resultados obtidos foram expressos em volume da massa média do
tamanho de partícula.
4.6.3 Análise da dispersão sólida por Espectro no Infravermelho
Os espectros de IV foram obtidos através do Espectrofotômetro no IV
Bomenn conforme o Item 4.2.1.1.
4.7 Obtenção dos comprimidos de Triancinolona
Os comprimidos foram desenvolvidos partindo de materiais com diferentes
processos de pré-compressão: mistura física do derivado e do fármaco (MF), após
prévia secagem em dessecador e obtenção de dispersões sólidas através de cosecagem em spray-dryed (SD) (conforme o Item 4.5).
Para obter a mistura física foram pesados 50 mg de derivado e 20 mg de TC
e misturados em gral de porcelana.
Os comprimidos foram obtidos por compressão direta usando máquina de
compressão rotatória (Lawes 2000/10/14PSC) com punção de 6 mm. O enchimento
da matriz foi feito manualmente com pesagem prévia dos pós para obter
61
comprimidos com 70 mg. As descrições dos comprimidos obtidos na compressão
estão representadas na Tabela 01.
Tabela 01. Descrição dos comprimidos contendo TC e derivados anfifílicos (O-CMQts-N-Lauril) com
diferentes proporções e processos de pré-compressão.
Processo
Nome
Derivado
précompressão
Quantidade (mg)
Quantidade
TC
Derivados
comprimidos
MFAC1Tácida
AC1
MF
20
50
20
MFAC1Tsalina
AC1
MF
20
50
20
MFAC2T
AC2
MF
20
50
20
MFAC3T
AC3
MF
20
50
20
MFAC4Tácida
AC4
MF
20
50
20
MFAC4Tsalina
AC4
MF
20
50
20
SDAC1T
AC1
SD
20
50
20
SDAC2T
AC2
SD
20
50
20
SDAC3T
AC3
SD
20
50
20
AC1T
AC1
MF
4
66
20
AC2T
AC2
MF
4
66
20
AC3T
AC3
MF
4
66
20
AC4T
AC4
MF
4
66
20
Os comprimidos MFAC1T e MFAC4T foram desenvolvidos com 50 mg dos
derivados AC1 e AC4 na forma ácida e ou salina misturadas físicamente com 20 mg
de fármaco (TC).
4.8 Caracterização dos comprimidos
Os comprimidos de TC (MFAC1T, MFAC2T, MFAC3T, MFAC4T, SDAC1T,
SDAC2T e SDAC3T) foram caracterizados em relação ao peso médio, resistência
física dos comprimidos, teor de TC, análise morfológica da superfície, perfil de
liberação do fármaco in vitro em meio gástrico simulado (HCl 0,1 M) e
comportamento de absorção de água dos comprimidos em meio HCl 0,1 M.
62
4.8.1 Peso médio dos comprimidos de Triancinolona
O peso médio foi determinado usando método adaptado da Farmacopéia
Brasileira (1988). Os comprimidos foram pesados individualmente em balança
analítica (Bioprecisa FA2104N). O ensaio foi realizado em triplicata.
4.8.2 Teor de Triancinolona nos comprimidos
O teor de fármaco nos comprimidos foi determinado usando método adaptado
da United States Pharmacopeia (2000). A quantificação do fármaco foi realizada por
espectrofotometria no UV em 242 nm.
Os comprimidos foram triturados em gral de porcelana, dissolvidos em etanol,
transferidos para um balão volumétrico de 25 mL e, após completar o volume com
etanol, a solução foi filtrada. A análise foi realizada em triplicata. O teor foi calculado
por meio da curva analítica (item 4.3).
4.8.3 Análise da dureza dos comprimidos
A dureza dos comprimidos foi verificada usando durômetro de bancada
(Erweka TBH 20). A análise foi realizada em triplicata (ALDERBORN, 2005).
4.8.4 Análise da morfologia dos comprimidos
A análise morfológica dos comprimidos foi realizada por MEV, conforme o
Item 4.2.2.3.
Também foram analisadas morfologicamente através da microscopia óptica.
Os comprimidos foram colocados em uma placa de petri para visualização no
estereoscópio
Olympus
SZ-PT
(Laboratório
de
Oceonografia
Biológica/CTTMAR/UNIVALI) e a análise morfológica foi realizada com auxílio do
software Image – Pro Plus, Version 3.0 for Windows Start-up guide. Foram
63
analisadas 300 partículas. As análises foram realizadas partindo da objetiva de
menor aumento (10 x) para uma de maior aumento (40 x).
4.8.5 Absorção de água do comprimido em meio gástrico simulado
Para determinar a % de adsorção de água em HCl 0,1M no comprimido, foi
realizado um teste que consiste em colocar o comprimido em contato com o meio
ácido e em determinados tempos foram pesados através de uma balança analítica.
O comprimido foi pesado e medido no tempo zero, quando o comprimido
ainda não tinha entrado em contato com o meio ácido e após 1, 3, 5, 10, 15, 20, 25,
30, 45, 60, 90, 120, 150 e 300 min em contato com o meio HCl 0,1 M.
4.8.6 Perfil de dissolução in vitro e cinética de liberação
Para avaliação do perfil de liberação da TC dos comprimidos contendo
mistura física dos derivados O-CMQts-N-Lauril (AC1, AC2, AC3 e AC4) com TC e da
dispersão sólida de derivados N-acilados (SDAC1, SDAC2, SDAC3 e SDAC4) com
TC foi utilizado equipamento de dissolução (NOVA ÉTICA®, mod. 299).
Foi analisado o perfil de dissolução dos comprimidos contendo mistura física
da TC na concentração de 4 mg e 20 mg. Os comprimidos que continham 4 e 20 mg
de TC possuíam 66 e 50 mg de derivados N-acilados na forma salina. Também
foram analisados os comprimidos contendo 20 mg de TC misturados físicamente
com derivados AC1 e AC4 na forma ácida.
O experimento foi realizado a 37 °C, em 500 mL de meio HCl 0,1 M,
velocidade de agitação foi 50 rpm e o aparato utilizado foi o número 1 – cesta
(UNITED STATES PHARMACOPOEIA, 2000). O tempo de amostragem foi de 1, 3,
5, 10, 15, 20, 30, 60, 90, 120, 150, 180 e 240 min. Foram retiradas alíquotas de 3,0
mL do meio, sem reposição do mesmo. As soluções foram quantificadas por
espectrofotometria em 242 nm.
Os resultados dos ensaios foram avaliados por modelos dependentes e
independentes. O cálculo do fator de diferença (f1) foi utilizado como modelo
independente de análise. O f1 foi calculado usando a Equação 08 (MOORE;
64
FLANNER, 1996). Os comprimidos são considerados como não diferentes quando o
valor de f1> 15 (ANVISA, 2004).
n
f1 = {Σ
t=1 |Rt
n
t=1
-Tt| / Σ
Rt}x100
(08)
Onde:
Rt – quantidade de fármaco liberado do medicamento referencia no tempo t;
Tt – quantidade de fármaco liberado no medicamento teste no tempo t;
n – número de intervalos de coleta;
t – tempo.
A Eficiência de dissolução (ED %) foi calculada a partir dos valores obtidos
da área sob a curva (ASC) do perfil de dissolução da TC, no intervalo de tempo (t),
através do método de trapezóides. A ED % foi determinada através da razão entre a
ASC de 0 a 180 minutos (ASC0-180
minutos)
e a área total do retângulo (ASCTR),
definido pelo máximo da quantidade dissolvida (%) na ordenada e, pela abscissa
(t=180 minutos). A ED foi expressa em porcentagem da área do retângulo que
descreve 100 % de dissolução, usando a Equação 09 (KHAN; KODES, 1975;
MAHLE et al., 2007).
ED = (ASC(0-180) / ASCTR) x100%
(09)
Como parâmetros dependentes foram avaliados a ordem/modelo cinética de
dissolução através do coeficiente de correlação (COSTA, 2002). Para o estudo da
cinética de liberação do fármaco in vitro foram aplicados alguns modelos
matemáticos: cinética de ordem zero, cinética de 1a ordem, modelo de Higuchi, de
Hixon Crowell, de Korsmeyer-Peppas e de Baker-Lonsdale (Quadro 01) Os estudos
foram realizados usando o software Sigma-Plot® versão 9.0.
Para avaliar o modelo matemático de Korsmeyer-Peppas foi aplicado
apenas os valores de liberação da TC inferior a 60 %. Já para os demais modelos
matemáticos foi utilizado apenas 1 ponto acima de 85 % de TC liberada.
65
5 RESULTADOS E DISCUSSÃO
5.1 Síntese dos derivados O-CMQts
A síntese da O-CMQts foi realizada partindo da Qts através do mecanismo de
reação do tipo SN2 (Substituição Nucleofílica bimolecular), que ocorre em uma única
etapa na qual o nucleófilo ataca o átomo de carbono ligado ao cloro, com expulsão
simultânea do grupo de saída. O grupamento O-hidroxila é substituído por
grupamento carboximetil em cada monômero (CHEN; PARK, 2003). A Figura 07
representa a reação da síntese do derivado O-CMQts.
Figura 07. Representação esquemática da reação de síntese da O-CMQts, partindo do polímero
quitosana.
A síntese utilizada para obter o derivado O-CMQts foi descrita por Chen e
Park (2003) e aplicada com modificações no presente trabalho em relação à
temperatura e ao tempo de reação. Os procedimentos do método foram realizados
em banho de gelo em aproximadamente 0 oC e o armazenamento do derivado nas
etapas da síntese ocorreu num período mínimo de 24 hora em congelador.
A escolha dessas alterações no método foi realizada para que a substituição
fosse direcionada para a posição da hidroxila do carbono 6 e mantivesse assim o
grupamento NH2 livre (ROSA, 2008).
Rosa (2008) utilizou o método da síntese com temperaturas baixas (0
o
C)
para obter o derivado O-CMQts, produto intermediário para desenvolver o derivado
O-Carboximetilquitosana N-benzilado com caráter anfifílico através da reação com
benzaldeído. Independente da forma (salina ou ácida) dos derivados O-CMQts foi
observada a carboximetilação do oxigênio do C6, C3 e do NH2, resultando em
66
diferentes
unidades
monoméricas.
Este
autor
obteve
derivados
com
aproximadamente 13 % de carboximetilação da amina livre, confirmando
aparentemente uma possível formação do polímero N,O-CMQts.
Um comportamento semelhante foi constatado por Lorini e Cruz (2006) que
utilizou a mesma metodologia de obtenção do derivado. Onde ambos os derivados
O-CMQts sintetizados apresentaram aproximadamente 67 % de grupamentos amino
livres. Já Chen e Park (2003) que utilizaram temperaturas mais elevadas na síntese
dos seus derivados obtiveram derivados com grau de carboximetilação (GC) nos
grupamentos NH2 livre de aproximadamente 10 %.
Os derivados O-CMQts foram sintetizados em quatro momentos diferentes,
porém, utilizando a mesma metodologia e partiram do mesmo lote de Qts. Com
exceção do derivado AC4, pois este foi primeiramente N-acilado para depois sofrer a
carboximetilação, pois foi sintetizado através do método inverso.
Foram sintetizados três derivados (O-CMQts), denominados OM1, OM2 e
OM3, na forma de sal. Na Tabela 02 constam os resultados obtidos da síntese dos
derivados.
Todos os derivados apresentaram rendimento superior a 94 %. O derivado
que apresentou maior rendimento foi o derivado AC4 sintetizado através do método
inverso.
Tabela 02. Descrição dos derivados O-CMQts (OM1, OM2, OM3 e AC4) sintetizados.
Polímeros
Massa
Massa
Massa
Rendimento
Sintetizados
quitosana
N-acilquitosana
obtida (g)
(%)
(g)
(g)
OM1
40
-
39,52
98,8
OM2
20
-
18,87
94,35
OM3
20
-
19,07
95,35
AC4
-
20
20,04
100,2
67
5.2 Caracterização dos derivados O-Carboximetilquitosana
5.2.1 Análise do derivado através do Espectro no Infravermelho (IV)
A espectroscopia na região do IV é uma técnica de grande importância na
análise orgânica qualitativa, sendo amplamente utilizadas na área de química e de
produtos naturais, síntese e transformações orgânicas. O IV e demais métodos
espectroscópios são na atualidade muito utilizados em trabalhos de pesquisa a fim
de caracterizar polímeros e seus derivados (LOPES; FASCIO, 2004).
O espectro no IV tem como objetivo principal a identificação de grupos
funcionais presentes na molécula. Como a preparação da O-CMQts consiste na
introdução de um grupo ácido (ácido carboxílico), a identificação da banda deste
grupo funcional permite confirmar a modificação no polímero (LORINI; CRUZ, 2006).
As bandas de absorção características dos derivados sintetizados OM1,
OM2, OM3 e AC4 foram obtidas de amostras na forma ácida e salina. A Figura 08
mostra o espectro no IV da Qts e do derivado OM1 na forma ácida e salina, já que
os espectros dos derivados O-CMQts sintetizados foram semelhantes.
O espectro de IV da quitosana apresentou as seguintes bandas
características: estiramento axial de -OH entre 3406 e 3426 cm-1, sobreposta à
banda de estiramento N-H, deformação axial de C = O de amida em
aproximadamente 1655 cm-1, deformação angular de N-H em aproximadamente
1599 cm-1, deformação axial de –CN de amida na região de 1421 cm-1, deformação
angular simétrica de CH3 em 1379 cm-1; deformação axial de -CN de grupos amino
na região de 1323 a 1379 cm-1 e bandas de estruturas polissacarídicas na região
entre 897 a 1153 cm-1 (BARROS et al., 2006).
Já o espectro do derivado OM1 na forma salina foi semelhante ao espectro
do derivado na forma ácida, com exceção da banda na região de 1732 cm-1 referente
ao grupamento COOH, que pode ser observada apenas nos espectros no IV dos
derivados na forma ácida. Essa banda referente à carbonila na forma salina (–
COONa) foi deslocada para região 1629 cm-1, como pode ser observado no espectro
no IV do derivado na forma salina (Figura 08).
Também foi possível observar nos espectros da O-CMQts na forma ácida e
salina (Figura 08) as bandas na região de 3455 cm-1 referente ao estiramento de OH, 2867 cm-1 (estiramento de C-H) e 1094-1135 cm-1 (estiramento de C-O). Além da
68
banda na região de 1525 cm-1 referente ao grupamento N-H, que está deslocada em
relação ao espectro da Qts que aparece na região de 1590 cm-1.
110
100
90
transmitância (%)
80
70
60
1733,87
1525,58
1637,44
50
40
quitosana
O-CMQts salina
O-CMQts ácida
30
20
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
-1
frequencia (cm )
Figura 08. Espectro da região do IV da quitosana (-) e dos derivados O-CMQts na forma ácida e
salina. O espectro corresponde ao derivado OM1 na forma salina (-) e na forma ácida (-).
Pastilhas preparadas com 2 mg de quitosana e/ou derivado na forma ácida e/ou salina e
100 mg de KBr.
Chen e Park (2003) caracterizaram a O-CMQts através da espectroscopia
no IV e identificaram tanto no espectro do derivado na forma salina quanto no
espectro da forma e ácida a presença das bandas características do polímero
semelhantes às encontradas nos espectros no IV dos derivados sintetizados no
presente estudo. Assim como Lorini e Cruz (2006) e Rosa (2008) também
observaram um perfil semelhante na caracterização da O-CMQts obtidas em seus
respectivos estudos através do método de espectroscopia no IV.
69
5.2.2 Determinação de COOH- através da Titulação Condutimétrica com NaOH
0,1 M
Para realizar a titulação condutimétrica, apenas 1 g do derivado foi
transformado em forma ácida. Com as curvas de titulação condutimétricas e os
respectivos pontos de inflexão foi possível calcular o percentual de substituição,
determinando o GC.
Os pontos de inflexão no Figura 09 indicam a neutralização do ácido
carboxílico. Correspondem ao início e ao termino da neutralização. A diferença entre
esses dois valores, quando aplicado na Equação 01 permite calcular o GC do
derivado, os valores estão mostrados na Tabela 03.
1400
Condutividade
1200
1000
800
600
400
200
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Volume de NaOH (mL)
Figura 09. Curva de titulação Condutimétrica da AC1 com NaOH 0,1 M.
Tabela 03. Determinação do Grau de carboximetilação dos derivados OM1, OM2, OM3 e AC4 .
Amostra
% CH2COO-
OM1
17,64
OM2
22,29
OM3
22,51
AC4
11,87
70
Os GC dos derivados (OM1 a AC4) encontram-se dentro da faixa de 14-58
% descritos por Muzzarelli et al. (1982).
Também estão próximos dos valores encontrados por Rosa (2008) onde
derivados apresentaram um GC de aproximadamente 20 %.
Entretanto os valores do GC dos derivados estão muito distantes do
encontrado por Chen e Park (2003), que realizaram a síntese em temperaturas
elevadas na faixa de 20 – 60
o
C, e obtiveram GC que variou entre 60 e 120 %,
porém, os polímeros obtidos apresentaram a carboximetilação em diferentes
posições da Qts e com maior intensidade doque os obtidos no presente trabalho.
Esse comportamento também foi descrito por Lorini e Cruz (2006) que
sintetizaram o derivado através da síntese em baixa temperatura e em temperatura
ambiente. Quando compararam o GC dos dois métodos, observaram que o método
realizado em temperatura ambiente (45 %) apresentou 10 pontos percentuais a mais
que o método realizado em temperatura baixa (0 o C). Concluíram que esta diferença
pode estar atribuída a N-Carboximetilação da Qts.
5.2.3 Teste de Solubilidade dos derivados Carboximetilados
Segundo Zhu e colaboradores (2005), a Qts é solúvel em solução ácida e
insolúvel em solução aquosa neutra ou alcalina, devido ao grande número de sítios
catiônicos que permitem a solubilidade em água por aumentar tanto a polaridade do
composto quanto o grau de repulsão eletrostática entre unidades do polímero.
A Qts é solúvel em pH <5,9 sendo insolúvel em meio neutro ou básico. A
solubilidade está relacionada com a protonação dos grupos NH2 cujo pKa é próximo
de 5,6. A carboximetilação da Qts permite a sua dissolução em meio básico devido à
formação dos respectivos carboxilatos através da introdução dos grupos
carboxílicos. A solubilidade depende do GC e da metodologia utilizada na reação de
carboximetilação (SANTOS et al., 2003; ZHU et al., 2005).
Para determinar a faixa de pH em que os lotes de O-CMQts foram solúveis foi
realizado o teste de solubilidade. A Tabela 06 mostra a solubilidade dos polímeros
em diferentes faixas de pHs. Onde foi possível observar o comportamento do
polímero durante a mudança de pH, indicando na tabela como pouco solúvel (PS)
71
quando a solução turvou e precipitou e solúvel (S) quando a solução permaneceu
límpida.
Através da Tabela 04 foi possível observar que os derivados O-CMQts
sintetizados são solúveis em pH ácido e básico, esse comportamento é devido ao
grupamento NH2 protonado (NH3+) na forma ácida e na forma básica os grupos
referentes ao ácido carboxílico estão na forma salina resultando também na
solubilização do polímero.
Com exceção do derivado AC4 (O-CMQts-N-Lauril) que apresentou baixa
solubilidade em todas as faixas de pH. Esse comportamento é devido a
hidrofobicidade do polímero de partida (N-Laurilquitosana).
Tabela 04. Solubilidade dos derivados O-CMQts em água com variação de pH (2-12) em temperatura
ambiente.
pH
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
OM1
S
S
S
S
PS
OS
S
S
S
S
S
OM2
S
S
S
S
PS
OS
S
S
S
S
S
OM3
S
S
S
S
PS
OS
S
S
S
S
S
AC4
PS
PS
OS
PS
PS
OS
OS
OS
PS
PS
PS
Derivados
S= Solúvel, PS= Pouco Solúvel.
Lorini e Cruz (2006) não encontraram uma relação direta da solubilidade do
polímero O-CMQts sintetizado com o GS do mesmo, já que o polímero que possuía
um GS de 45 % não apresentou solubilidade melhorada, especialmente entre pH 610. Também observaram que no pH 5,6 ocorreu uma diminuição da solubilidade.
Porém, não observaram precipitação do polímero durante a mudança do pH, apenas
uma leve turvação da solução.
5.3 Síntese dos derivados N-acilados
Para introduzir hidrofobicidade ao polímero e assim obter um derivado da
Qts com caráter anfifílica, foi adicionado à molécula da O-CMQts uma longa cadeia
72
de carbono alifática através de um método convencional, que consiste na reação de
um cloreto de ácido (cloreto de Lauroíla) com a O-CMQts. O método utilizado
transforma o grupamento amino livre da O-CMQts em uma amida, devido a
incorporação da cadeia de carbono no NH2 do monômero. Essa reação ocorre
devido ao nucléofilo do grupamento amino (NH2) que reage com o cloreto de lauroíla
(TIEN et al., 2003). A Figura 10 mostra a reação de obtenção da O-CMQts N-Lauril.
Figura 10. Representação esquemática da Síntese da O-CMQts N-Lauril a partir da O-CMQts.
Foram utilizados os derivados O-CMQts: OM1, OM2 e OM3 como material
de partida para a obtenção dos derivados anfifílicos através do método direto com
diferentes proporções de derivados:cloreto de lauroíla. Foram sintetizados derivados
N-acilados na proporção 1:1, 1:0,5 e 1:5, de derivado:cloreto de ácido
respectivamente. Na Tabela 05 constam os derivados sintetizados.
Outra rota sintética foi realizada para obtenção do derivado anfifílico, sendo
denominada de método inverso, partindo da Qts. O método Inverso foi realizado
para verificar se ocorre uma melhora no GS. Neste método ocorre primeiro a
formação da amida entre a Qts e o cloreto de lauroíla
com posterior
carboximetilação. O objetivo da mudança do método era verificar se a possível
formação da N,O-carboximetilquitosana provocaria diminuição no GS (DEBRASSI,
2008). O derivado AC4 foi sintetizado na proporção de 1:1 derivado:cloreto de
lauroíla respectivamente.
Após as sínteses, 10 mg dos derivados AC1 e AC4 na forma salina foram
convertidos para forma ácida através da suspensão em acido clorídrico por
aproximadamente 30 minutos.
73
Tabela 05. Método de obtenção (síntese) e suas proporções do derivado O-CMQts N-Lauril.
Derivados
Derivado de
Método
Relação
partida
Rendimento
(%)
AC1
OM2
Direto
1:1
98,63
AC2
OM3
Direto
1:0,5
97,89
AC3
OM1
Direto
1:5
99,38
AC4
Qts
Inverso
1:1
99,87
Stenger e colaboradores (2009) utilizaram a mesma metodologia e o mesmo
cloreto de ácido (cloreto de lauroíla) para N-acilar a Qts. Já Tien e colaboradores
(2003) N-acilaram a Qts através da mesma metodologia, porém utilizaram cloreto
caproil, octanoil, miristoil e palmitoil. Assim como Velásquez e colaboradores (2007)
também realizaram formação do grupamento amida da quitosana através reação
com cloreto de ácido, mas utilizou o Cloreto de Oleoíla, que consiste em cadeia
alifática com 18 carbonos.
Outra metodologia foi utilizada por Sun e colaboradores (2007) para obter o
derivado N-Acilado na forma salina, partido da O-CMQts (derivado hidrofílico)
através da mesma reação com Cloreto de Oleoíla. A síntese ocorreu através do
método heterogêneo utilizando acetona como solvente em baixas temperaturas (0 5 o.C).
Peesan e colaboradores (2006) também sintetizaram a Qts N-acilada
através da reação com cloreto de ácido (cloreto de hexanoíla). Porém, a metodologia
aplicada na síntese dos derivados consiste na utilização de solventes orgânicos
como: piridina e clorofórmio, além do cloreto de ácido.
Para também obter a Qts N-Acilada, Ma e colaboradores (2008)
sintetizaram o derivado através de uma reação entre a Qts e o cloreto de estearoíla.
A técnica difere das demais, pois consiste na mistura da Qts com trietilamina e
acetona. A solução também foi submetida ao procedimento de refluxo por 3 horas a
80 º C para remoção dos ácidos formados conforme foi realizado no presente
estudo.
74
5.4 Caracterização do derivado O-CMQts N-Lauril
Os derivados O-CMQts N-Lauril foram caracterizados através do teste de
solubilidade, da análise e determinação do grau de substituição (GS) obtida da
elaboração de uma curva analítica desenvolvida pela técnica de espectro no IV,
analise morfológica dos derivados foi realizada pela técnica de microscopia
eletrônica de varredura e a determinação do tamanho médio de partícula através da
estereoscópia.
5.4.1 Análise dos derivados por Espectroscopia no Infravermelho
A Espectroscopia na região do IV é uma técnica de grande importância na
análise orgânica qualitativa e muito utilizada na caracterização de polímeros e
derivados hidrofóbicos (TIEN et al., 2003).
Na Figura 11, foi possível observar e comparar o espectro no IV do
derivado OM2 na forma salina que corresponde a O-CMQts, usada como produto de
partida para o derivado N-acilado com o espectro do derivado O-CMQts N-Lauril
(AC4). Na qual podem ser observadas nos dois espectros, as bandas características
da O-CMQts em todos os espectros no IV.
No espectro do derivado O-CMQts N-Lauril, foi possível observar as bandas
características da reação N-acilação, na região de 2853 e 2933 cm-1 referentes ao
grupamento CH2. Essas duas bandas são muito importantes para confirmar a
modificação realizada no polímero, porém, a intensidade das bandas 2849 e 2920
cm-1 foi proporcional à cadeia acil adicionada no grupamento NH2 do polímero.
Os derivados (AC1, AC2, AC3 e AC4) apresentam espectros com perfil
semelhantes, mas com intensidade das bandas referente ao CH2 da cadeia de
carbono alifática diferente. Essa diferença de intensidade da absorbância das
bandas indica diferentes graus de substituição dos derivados N-acilados, perante
esse comportamento foi possível calcular o GS dos derivados sintetizados.
Além das bandas referentes ao CH2 da cadeia alifática de carbono, também
foi possível observar no espectro no IV a presença das bandas referentes ao
estiramento do grupamento - C-H alifático, e as bandas 1712 cm-1 (estiramento de
C=O da amida da cadeia carbônica), 1636 cm-1 (tensão vibracional de C=O da
75
acetoamida da quitosana), 1544 cm-1 (estiramento de NH), 1464 cm-1 (tensão
vibracional do CH2 da cadeia alifática), 1154 cm-1 (estiramento de C-N) e 1084 cm-1
(estiramento de C-O), comprovando a introducao do grupamento acila na O-CMQts.
A ausência da banda na região de 1720 cm-1 que consiste na presença de
O-acilação pode indicar que não houve reação de acilação no grupamento OH do
monômero sintetizado.
110
100
90
transmitância (%)
80
70
60
50
2852,51
1639,37
40
2933,04
30
quitosana
O-CMQts salina
O-CMQts-N-Lauril salina
3433,04
20
4000
3500
3000
1562,23
2000
1500
1000
500
-1
frequencia (cm )
Figura 11. Espectros na região do IV da quitosana e dos derivados O-CMQts e N-Acil-O-CMQts na
forma salina. O espectro (-) corresponde a quitosana, o (-) ao derivado O-CMQts na
forma salina (OM2) e o (-) ao AC4. Pastilhas preparadas com 2 mg de quitosana e/ou
derivado e 100 mg de KBr.
Velásquez e colaboradores (2007) também observaram no espectro no IV a
presença das bandas características da reação de N-acilação, as bandas
encontradas foram semelhantes às descritas neste trabalho. Essa técnica foi
realizada junto com o espectro de RMN H1 para confirmar as modificações
realizadas na síntese.
Já Sun e colaboradores (2007) apresentaram o espectro do derivado N-Acil
O-CMQts semelhante, porém, na forma ácida que difere apenas por apresentar um
76
pico deslocado para a região de aproximadamente 1740 cm-1 referente ao
grupamento –COOH-.
5.4.2 Grau de Substituição por Espectro no Infravermelho
Geralmente o GS dos derivados solúveis da Qts é determinado com o
auxilio da técnica de RMN de 1H, baseado nos valores das integrais dos hidrogênios
do substituinte. Porém, esta metodologia é limitada para derivados solúvel em água
e/ou ácido acético diluído (LIU et al., 2006a). Por outro lado, a determinação do GS
através da titulação potenciométrica é limitada a derivados contendo apenas um
grupo que pode sofrer o processo de protonação.
Um método para determinação do grau de N-substituição, utilizando a
espectroscopia no IV foi empregado por Tien e colaboradores (2003), para
determinação do GS de Qts N-aciladas com diferentes cloretos de ácidos para
inserir cadeias carbônicas alifáticas com diferentes tamanhos. Através do espectro
no IV foi medida a altura das bandas na região de 1655 cm-1 (carbonila da amida) e
3450 cm-1 referente à hidroxila. Fazendo assim uma relação na substituição do
grupamento amino para amida. Os valores foram colocados em uma equação onde
a altura do pico da carbonila da amida foi dividida pela altura do pico da hidroxila, o
resultado foi diminuído da quantidade de grupamento acetil presente na Qts de
partida. O resultado obtido consiste no GS do derivado sintetizado.
Os derivados da Qts que possuem em sua estrutura mais de uma carbonila
podem apresentar sobreposição e deslocamento das bandas. Como por exemplo,
derivados que apresentam carbonila da amida e carbonila do ácido, na forma salina
apresenta uma banda na região de aproximadamente 1629 cm
-1
referente ao
grupamento –COONa e na forma ácida a banda é deslocada para a região de 1741
cm-1 referente ao –COOH-, podendo assim interferir no valor de substituição do
derivado.
O método do GS desenvolvido neste trabalho está baseado na relação entre
a altura e/ou área dos picos na região de aproximadamente 2920 e 2850 cm-1
(Figura 12, 13, 14 e 15) que correspondem ao grupamento CH2 das cadeias
alifáticas presentes no polímero O-CMQts-N-Lauril. Para calcular o GS foi construída
uma curva analítica com pastilhas contendo uma mistura de (100 mg) KBr com (2
77
mg) de diferentes proporções de ácido láurico, 5, 17, 28, 33, 41 % (m/m). A escolha
do ácido láurico para construção da curva analítica foi devido ao ácido ser
constituído de uma cadeia longa de carbonos alifática semelhante ao do cloreto de
lauroíla utilizado na síntese dos derivados N-acilados.
Através da curva analítica relacionando a altura e/ou a área em função da
concentração de ácido láurico foi possível determinar o GS dos derivados
sintetizados (AC1, AC2, AC3 e AC4) (Figura 16 e 18).
A Figura 12 consite do espectro no IV com ampliação na região de 3500 a
2500 cm-1 para determinar a altura do pico na região de 2920 cm-1 referente ao
grupamento CH2. Através das medidas da altura do pico de cada pastilha foi
possível construir a curva analítica da altura (Figura 13).
70
transmitância (%)
60
50
40
O-CMQts-N-Lauril
3000
2500
-1
frequência (cm )
-1
Figura 12. Espectro no IV na região de 3500 a 2500 cm , determinação da altura do pico na região
-1
2920 cm .
78
14
12
Altura do pico (cm)
10
8
6
4
2
0
0
50
100
150
200
250
300
350
400
Ácido láurico (µg)
-1
Figura 13. Curva Analítica através das medidas da altura do pico na região de 2950 cm . Utilizada
para obter equação de reta. Pastilhas foram preparadas com 2 mg da mistura
polímero/ácido láurico (5, 17, 28, 33, 41 %) e 100 mg de KBr.
A curva analítica obtida através da altura do pico na região de 2920 cm
-1
resultou na equação da reta: y = -0,1054 + 0,0327x, com r= 0,9807. Partindo da
equação de reta foi possível calcular o GS dos derivados sintetizados como mostra a
Tabela 06.
Tabela 06. Determinação do grau de substituição de diferentes lotes através da altura do pico na
-1
região de 2950 cm .
Derivado1
Conc2
PP3
CCL4
ALP5
MCL6
GS7
AC1
1:1
0,0209
420,4
2,6218
83,40
19,84
AC2
1:0,5
0,0274
615,95
1,8527
59,88
8,57
AC3
1:5
0,0247
508,3
7,3068
226,67
44,62
AC4
1:1
0,0286
624,69
1,6390
53,34
8,54
O número 1: derivado analisado; 2: Relação polímero: TC; 3: peso médio das pastilhas (g); 4:
Concentração do cloreto de lauroíla (µg/g); 5: Altura do pico (cm); 6: massa de cloreto de lauroíla; 7:
Grau de substituição (%).
Já a Figura 14 apresenta o espectro no IV com ampliação na região de
3500 a 2500 cm-1 para determinar a área total dos picos na região de 2920 e 2850
cm-1 referente ao grupamento CH2. Através das medidas da área total dos picos de
cada pastilha foi possível construir a curva analítica da área total (Figura 15).
79
70
transmitância (%)
60
50
40
O-CMQts-N-Lauril
3000
2500
-1
frequência (cm )
-1
Figura 14. Espectro no IV na região de 3500 a 2500 cm , determinação da área total dos picos na
-1
região 2920 e 2850 cm .
1400
Área total do pico (mm)
2
1200
1000
800
600
400
200
0
50
100
150
200
250
300
350
400
Ácido Láurico (µg)
-1
Figura 15. Curva Analítica através das medidas da área total do pico na região de 2950 e 2850 cm .
Utilizada para obter equação de reta. Pastilhas foram preparadas com 2 mg da mistura
polímero/ácido láurico (5, 17, 28, 33, 41 %) e 100 mg de KBr.
A curva analítica obtida através da área total dos picos na região de 2920 e
2850 cm-1, apresentou r= 0,9796 e a equação da reta: y= 101,8953 + 3,0144x. A
80
equação de reta possibilitou calcular o GS dos derivados sintetizados através da
área total, como mostra a Tabela 07.
Tabela 07. Determinação do grau de substituição de diferentes lotes através da área total dos picos
-1
na região de 2920 e 2850 cm .
D1
Conc2
PP3
CCL4
ATP5
MCL6
GS7
AC1
1:1
0,0209
420,4
314,22
93,63
22,27
AC2
1:0,5
0,0274
615,95
261,09
52,81
9,72
AC3
1:5
0,0247
508,3
923,13
272,43
53,62
AC4
1:1
0,0286
624,69
312,48
69,86
11,18
O número 1: derivado analisado; 2: Relação polímero: TC; 3: peso médio das pastilhas (g); 4:
-1
Concentração do cloreto de lauroíla (µg/g); 5: Area total dos picos na região de 2920 e 2850 cm ; 6:
massa de cloreto de lauroíla; 7: Grau de substituição (%).
As Tabelas 06 e 07 apresentam os valores do GS dos derivados obtidos
através da medida da altura e da área total dos picos na região de 2920 e 2850 cm-1.
O GS dos derivados obtidos através da altura do pico na região de 2920 cm-1 foi
semelhante ao GS obtido através da medida da área total dos picos na região de
2920 e 2850 cm-1 como mostra a Figura 16.
Figura 16. Grau de Substituição dos derivados (N-acilado) através da medida da altura e da área total
-1
dos picos na região de 2920 e 2850 cm no espectro na região do IV.
81
O derivado AC4 apresentou um dos mais baixos GS através das duas
medidas. Esse derivado foi sintetizado pelo método inverso, ou seja, foi modificado
primeiramente o grupamento NH2 (mais reativos), para tentar aumentar o GS dos
derivados
N-acilados
e
posteriormente,
foram
realizadas
as
reações
de
carboximetilação nas hidroxilas. Essa técnica não foi efetiva para o aumento do GS
já que esse derivado apresentou um GS de 8,54 % através da medida da altura e
11,18 % da área dos picos, diferente do derivado AC1 sintetizado com a mesma
concentração de polímero/cloreto de ácido (1:1), porém, através do método direto.
Já que o derivado AC1 apresentou GS de aproximadamente 20 %.
Como já era esperado, o derivado AC3, apresentou o maior GS, pois, foi
sintetizado com uma concentração de polímero/cloreto de ácido (1:5). E o derivado
AC2 apresentou o menor GS, pois foi sintetizado com uma menor concentração de
cloreto de ácido, sendo 1:0,5 de polímero/cloreto de lauroíla.
Recentemente Stenger e colaboradores (2009) sintetizaram a Qts lauril
através reação com cloreto de lauroíla (5%) utilizando a mesma metodologia de
síntese aplicada no presente trabalho. O GS foi determinado através da titulação
potenciométrica. Os derivados sintetizados apresentaram um GS de 39,6 e 33,2 %.
Esse comportamento também foi constatado por Velásquez e colaboradores
(2007) onde através da técnica de espectro no IV os derivados insolúveis de Qts
sintetizados com concentração de 0,5:1, 0,5:1,3 e 0,5:2 apresentaram um GS de
32,91, 42,40 e 60,69 %, respectivamente.
Derivados sintetizados pela reação de acilação da Qts com cloreto do ácido
dehidroabiatico apresentaram um GS de 16,5 % (DUAN et al., 2009).
Li e colaboradores (2005) determinaram o GS através da titulação ácidobase usando como titulante hidróxido de sódio 0,1 M e como indicador alaranjado de
metila. Os derivados de Qts sintetizados com cloreto de oleoíla em uma relação
molar de 0,5, 0,7 e 1 apresentaram um GS de 12,71, 32,26 e 63 %, respectivamente.
Esses valores diferem do relatado por Ma e colaboradores (2008) que
modificaram a Qts através da reação com cloreto de estearoíla obtendo também um
derivado N-acilado e determinaram o GS foi através da técnica de RMN de H-1. Os
derivados sintetizados apresentaram GS de 180 a 380 %.
Com o objetivo de verificar a eficiência do método de determinação do GS
dos derivados N-acilados, foi reproduzido o segundo ponto da curva analítica com
diferentes polímeros. Os polímeros utilizados foram: Qtn, Qts e Celulose
82
microcristalina.
Foram
preparadas
pastilhas
contendo
2
mg
da
mistura
polímero:ácido láurico (17 %) e 100 mg de KBr para determinar o GS de cada
polímero. Os três polímeros testados apresentaram valor próximo ao teórico como
mostra a Tabela 08.
Tabela 08. Determinação do grau de substituição de diferentes polímeros através da área total dos
picos.
P1
PP2
C3
ALP4
ÁP5
GS
%7
GS A8
%9
AL6
Celulose
0,0214
438,77
2,2562
438,77
16,46
96,82
16,73
98,41
Quitina
0,0212
433,07
2,1964
316,83
16,25
95,59
16,46
96,82
Quitosana
0,0246
513,12
2,8037
370,33
17,33
101,94
17,35
102,06
O número 1: derivado analisado; 2: peso médio das pastilhas (g); 3: Concentração do cloreto de
-1
lauroíla (µg/g) na pastilha; 4: Altura do pico na região de 2950 cm ; 5: Area total dos picos na região
-1
de 2920 e 2850 cm ; 6: Grau de substituição (%) obtido através da Altura do pico na região de 2950
-1
cm ; 7: % que o valor experimental da atura se aproxima do valor teórico; 8: Grau de substituição
-1
(%) obtido através da Altura do pico na região de 2950 cm ; 9: % que o valor experimental da atura
se aproxima do valor teórico.
Os resultados do GS obtido através da área do pico e o valor do GS
resultante da altura do pico foram semelhantes para os três polímeros testados.
Tanto a celulose, quanto a Qtn e a Qts apresentaram um GS superior a 95 %. O que
indica que houve reprodutibilidade da técnica, pois o GS obtido foi muito próximo ao
valor teórico esperado (17 %).
5.4.3 Análise Morfológica e granulométrica dos derivados
Os derivados sintetizados no presente trabalho (AC1, AC2, AC3 e AC4)
foram submetidos à microscopia eletrônica de varredura (MEV) para analisar o
aspecto morfológico das partículas.
A Figura 17 apresenta as fotomicrografias das partículas dos derivados Nacilados AC2(A) e AC3(B), obtidas por MEV. Para melhor visualização e análise da
morfologia das partículas, estas foram analisadas usando três aumentos, 60x, 500x
e 1000x.
83
Com base nas fotomicrografias foi possível observar que os derivados AC2 e
AC3 apresentam formas e aspecto irregular, pouca esfericidade e superfície porosa.
Embora os dois derivados apresentem diferentes GS, morfologicamente mostraramse semelhantes, o que provavelmente demonstra que o GS não possui influência
significativa sobre a morfologia dos derivados obtidos.
AC2
AC3
Figura 17. Fotomicrografia obtida por microscopia eletrônica de varredura (60x) dos derivados Nacilados da OCMQts AC2 e AC3. O detalhe em cada fotomicrografia representa a
ampliação das partículas (500x derivado AC2 e 1000x derivado AC3)
A distribuição do tamanho das partículas dos derivados AC1, AC2, AC3 e
AC4 foi realizada através de esterioscópio com auxílio de software de análise de
84
imagem– Pro Plus. Foram analisadas 300 partículas de cada derivado para
determinar a distribuição e o tamanho médio das partículas. Todos os derivados
sintetizados apresentam tamanho micrométrico com tamanho médio de partícula
menor que 200 µm. Uma característica comum entre os derivados é a ampla faixa
de distribuição de tamanho (Figura 18). Com exceção do derivado AC4, que possui
duas populações significativas em regiões extremas (de 2 a 50 µm e outra de 200 a
700 µm) e o maior tamanho médio de partícula de 105 ± 59,54 µm, os outros
derivados apresentam tamanho de 30 a 100 µm, conforme apresentado na Figura
18.
Figura 18. Distribuição do tamanho de 300 partículas dos derivados AC1, AC2, AC3 e AC4.
Os derivados AC1 e AC2 apresentaram ampla distribuição de tamanho de
partícula, variando entre 50 a 200 µm e possuiram tamanho médio de partícula de
94 ± 58,87 e 100 ± 60,07 µm, respectivamente.
Já o derivado AC3 apresentou o menor tamanho médio de partícula (67 ±
12,99 µm) em relação aos outros derivados e ampla distribuição do tamanho de
partículas, com aproximadamente 40 % das partículas com tamanho de 40 µm e
aproximadamente 50 % com 75 µm.
As partículas que apresentam tamanho médio de partícula entre 200- 2000
µm apresentam melhores propriedades de fluxo, pois fluem livremente.
Essa diferença de tamanho médio de partícula dos derivados sintetizados
pode estar relacionada à técnica manual de trituração dos pós através do pistilo e
85
gral. A realização do processo de trituração foi necessária devido à obtenção de um
produto aglomerado e plástico após a purificação.
5.4.4 Teste de Solubilidade dos derivados O-CMQts N-Lauril
As amostras AC1, AC2, AC3 e AC4 referentes à síntese do derivado OCMQts-N-Lauril por diferentes métodos, apresentaram baixa solubilidade em
sistemas aquosos e não aquosos. Em sistemas aquosos foi muito pouco solúvel
(1mg/mL) em todas as faixas de pH e ácido acético 0,1 M. Já nos sistemas não
aquosos também foi muito pouco solúvel (1mg/mL) em clorofórmio.
Com o solvente clorofórmio, o derivado permaneceu completamente
separado do solvente. Já no sistema de solvente aquoso os derivados apresentaram
baixa solubilidade, mas ficaram dispersos no solvente.
Ma e colaboradores (2008) testaram a solubilidade da Qts N-acilado através
da reação com cloreto de estearoíla com solventes orgânicos. Foram utilizados
como solventes orgânicos, a acetona, piridina, benzeno e diclorometano em uma
concentração de 5mg/mL a 25 ºC. Os autores verificaram que a solubilidade do
derivado está diretamente relacionada com o GS, onde derivados com baixo GS
(250 %) são solúveis a solventes hidrocarbonetos halogênios, éter e aromáticos
(Piridina, triclorometano, diclorometano e ciclohexano), porém pouco solúveis em
solventes
polares
como:
dimetilsulfóxido
e
N,N-dimetilformamida.
Esse
comportamento hidrofóbico é devido à introdução de uma cadeia longa de carbono
no polímero.
Já Peesan e colaboradores (2006), sintetizaram o derivado de quitosana
com cloreto de hexanoil solúvel em solventes orgânicos. O derivado sintetizado
possui um GS de 392 % e apresentou solubilidade em solventes orgânicos como:
clorofórmio,
diclorometano
e
tetrahidrofurano.
Assim
como
Neamnark
e
colaboradores (2006) que também sintetizaram Hexanoil Qts com cloreto de ácido e
piridina e obtiveram um derivado solúvel em clorofórmio.
Hirano e colaboradores (2002) concluíram em seus estudos que a
solubilidade em soluções aquosas, solução ácida e alcalina da Qts N-acilado varia
com a concentração e o GS dos derivados.
86
5.5 Avaliação das características física dos pós dos derivados O-CMQts
N-Lauril
As características tecnológicas dos derivados sintetizados (AC1, AC2, AC3
e AC4) submetidos à compressão foram previamente avaliadas através da
determinação dos parâmetros de fluxo e de compressão. Os resultados estão
descritos na Tabela 09.
Tabela 09. Caracterização física dos derivados O-CMQts N-Lauril
Derivados
AC1
AC2
AC3
AC4
37,37±1,91
33,65±2,19
30,74±0,76
32,88±0,84
Dap (g/mL)
0,3085
0,4429
0,1805
0,3579
Dcomp (g/mL)
0,3565
0,5199
0,2144
0,3784
Índice de Carr
13,46
14,81
15,81
5,42
Fator de Hausner (FH)
1,15
1,17
1,19
1,06
Compactab. (mL)
24,93
25,08
58,31
7,55
Teor Umidade (%)
15,25
15,59
14,98
14,88
Ângulo de repouso
O ângulo de repouso pode ser usado como uma indicação das propriedades
de fluxo. Pós com ângulo de repouso menor que 20º apresentam fluxo excelente,
20-30º fluxo bom, de 30-34º fluxo tolerável e maior que 40º fluxo muito baixo
(WELLS, 2005).
Os derivados N-acilado possuem valores de ângulo de repouso bem
próximos, apresentando assim propriedades de fluxo semelhantes com valores entre
30-34º, o que indica que os pós apresentam fluxo tolerável. Wells (2005) propõe
para este tipo de fluxo a adição de agentes deslizantes na formulação, como por
exemplo, o dióxido de silício coloidal 0,2%.
O derivado AC3 apresentou o menor ângulo de repouso, aproximadamente
30º, quando comparado com os demais derivados. Embora tenha o menor tamanho
médio de partícula, a classificação deste como pó com bom fluxo pode estar
relacionado com o seu GS (aproximadamente 50 %), pois como é o derivado com
maior GS e, conseqüentemente, maior quantidade de ácidos graxos na cadeia
87
polimérica, o caráter mais hidrofóbico pode reduzir a interação superficial entre as
partículas
principalmente
pela
redução
de
forças
eletrônicas,
diminuindo
provavelmente o atrito entre elas.
O Fator de Hausner (FH) foi definido por Hausner em 1967 e está
relacionado com o grau de atrito entre partículas. Valores de FH entre 1 e 1,25 indica
bom fluxo, que corresponde a 20% do Índice de Carr. Valores maiores que 1,25
indica mau fluxo. Quanto menor o FH, menor é o atrito e provavelmente melhor é o
fluxo. A partir dos valores de FH, os derivados sintetizados podem ser classificados
como tendo bom fluxo, já que todos os derivados possuem FH menor que 1,20. O
derivado AC3 apresentou o maior valor encontrado, 1,19, ainda sendo considerado
como um pó com bom fluxo. Os derivados AC2 e AC4, embora tenham Vf
semelhantes (aproximadamente 15 g/s), possuem FH diferentes, 1,17 e 1,06,
respectivamente. O comportamento do derivado AC4 pode estar relacionado à
ampla distribuição de tamanho e maior tamanho médio de partícula.
O fluxo dos pós também foi analisado quanto ao Índice de Carr (IC) a partir
da densidade aparente do material. Com exceção do derivado AC3, que pode ser
classificado como pó com fluxo bom, IC superior a 15 %, os demais derivados AC4,
AC1 e AC2 com 5,42 13,46 e 14,81 %, respectivamente, podem ser considerados
como pós com fluxo excelente.
Uma relação simples entre o ângulo de repouso, o IC e o fluxo esperado foi
descrito por Wells (2005), como mostra a Figura 19.
Aplicando esta relação entre ângulo de repouso e IC, os derivados Nacilados sintetizados apresentam propriedades de fluxo diferentes (Figura 19). Com
exceção do derivado AC4, que apresenta fluxo pobre, os demais derivados (AC1,
AC2 e AC3) apresentam propriedades de fluxo similares, podendo ser classificados
como de fluxo muito pobre. Pois, quanto menor o IC melhores são as propriedades
de fluxo do pó e quanto maior o ângulo de repouso, pior será a compressibilidade e
menor será o fluxo.
88
30
fluxo muito pobre
índice de carr (%)
fluxo pobre
20
fluxo regular
fluxo bom
10
AC1
AC2
AC3
AC4
fluxo excelente
0
0
10
20
30
40
50
ângulo de repouso (cm)
Figura 19. Relação entre o ângulo de repouso, índice de Carr e características de fluxo (WELLS,
2005) dos derivados N-acilados sintetizados.
Na análise de compactabilidade, o derivado AC4 apresentou menor
compactabilidade
(7,55
mL).
Os
derivados
AC1
e
AC2
apresentaram
compactabilidade semelhante de aproximadamente 25 mL. Já o derivado AC3
apresentou maior compactabilidade com 58,31 mL, o que provavelmente pode estar
relacionado com o menor tamanho médio de partícula.
Comparando os resultados de propriedades de fluxo dos derivados Nacilados sintetizados a partir da O-CMQts com os resultados obtidos por Bresolin
(2009) para Qts e a O-CMQts, os derivados N-acilados apresentaram melhores
propriedades de fluxo em todas as análises realizadas. A melhoria nas propriedades
de fluxo proporcionada pela N-acilação provavelmente está relacionada com a
presença
das
cadeias
lipofílicas
inseridas
no
polímero.
O
aumento
da
hidrofobicidade pode levar ao menor atrito entre as partículas e conseqüentemente
ao melhor fluxo.
Quanto ao teor de umidade dos derivado (%), todos os derivados N-acilados
sintetizados apresentaram um teor superior à 14 %.
89
5.6 Quantificação da Triancinolona (TC)
Para quantificar a TC foram elaboradas curvas analíticas em etanol, tampão
fosfato de potássio pH 7,2 e ácido clorídrico 0,1 M.
A Tabela 10 mostra os dados obtidos na análise de regressão e a faixa de
linearidade do método nos diferentes solventes. A curva analítica em tampão fosfato
de potássio pH 7,2, HCl 0,1M e etanol apresentaram coeficiente de correlação de
0,9930, 0,9994 e 0,9895, respectivamente.
Tabela 10. Descrição das curvas analíticas de TC no ultravioleta, em diferentes solventes.
Comprimento de onda (λ) utilizado foi de 242 nm.
Sistema
Faixa de
Número de
Coeficiente
Coeficiente
Coeficiente
Solvente
linearidade
pontos
angular
linear
correlação
1,0- 10
5
0,040
0,017
0,9930
HCl 0,1 M
2,5- 40
10
0,0421
- 0,0173
0,9994
Etanol
2,5- 40
10
0,0354
0,1523
0,9895
tampão
fosfato pH 7,2
5.7 Estudos da Interação do fármaco (TC) com os polímeros N-acilados
Uma etapa que precedeu a preparação de formas farmacêuticas a partir dos
polímeros sintetizados foi a avaliação das possíveis interações entre o polímero e o
fármaco escolhido. Este procedimento forneceu informações sobre a capacidade de
incorporação, solubilidade do fármaco e tipo de interação entre o fármaco e o
polímero.
A interação de excipientes e fármacos influência no mecanismo de
desintegração, liberação, absorção e biodisponibilidade do fármaco. O fenômeno de
adsorção é um exemplo da interação fármaco e excipiente. A adsorção física é
devido a interações eletrostáticas, ligações hidrogênio ou forças de van der Waals e
usualmente é reversível; enquanto na adsorção química, o adsorvido é ligado ao
adsorvente por ligações químicas primárias, incluindo troca iônica, protonação e
90
complexação, e é irreversível. A extensão da adsorção depende das propriedades
físico-químicas do fármaco e do excipiente (JACKSON et al., 2000; ZHU, 2002).
Na Figura 20 é possível verificar o comportamento de adsorção de
diferentes derivados após a agitação da dispersão de TC com os derivados em
tampão fosfato pH 7,2, durante 120 minutos à 25
o
C. O gráfico representa a
concentração da TC na solução após a remoção do polímero e a quantidade de TC
incorporada no polímero. Conforme pode ser observado, a quantidade de TC
incorporada no polímero aumentou com o aumento da concentração de TC na
dispersão. Isto significa que a quantidade de fármaco incorporado no polímero está
diretamente relacionada com a concentração do fármaco na dispersão. Este
comportamento também foi observado quando a carboximetilquitosana enxertada
com fosfatidiletilenodiamina (GS 62 %) foi empregada para incorporar o cetoprofeno
(PRABAHARAN; REIS; MANO, 2006) e quando a O-carboximetilquitosana-N-linoleil
(GS 3 %) foi utilizada na incorporação da adriamicina (LIU et al., 2007b).
200
fármaco/polímero (mg/g)
180
160
140
120
100
80
60
AC1
AC2
AC3
AC4
40
20
0
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
concentração de TC (µg/mL)
Figura 20. Interação do fármaco (TC) com os derivados N-acilados (AC1, AC2, AC3 e AC4) em meio
o
tampão fosfato pH 7,2, durante 120 minutos à 25 C sob agitação.
Aparentemente existe uma relação linear entre a quantidade de TC
incorporada no polímero e a concentração inicial na dispersão, indicando que não
existe um sítio específico de interação entre o fármaco e o polímero, como por
91
exemplo, adsorção química ou física. Também não está evidente que ocorra uma
saturação do polímero (na faixa de concentração estudada) característica de
isotermas de adsorção contendo um ou mais sítios específicos de interação. O
processo de saturação do polímero pelo fármaco foi relatado por Gupta e Jabril
(2006) para a adsorção do centroman em microesferas de Qts reticulada com
glutaraldeído e glioxal.
Recentemente Alkhamis, Salem e Khanfar (2008), encontraram este mesmo
comportamento quando estudaram a adsorção de fumarato de cetotifeno pela Qts. A
tentativa de aplicação de modelos matemáticos de adsorção baseado na presença
de sítios de adsorção (isoterma de Langmuir) resultou numa correlação muito baixa
entre os dados experimentais e os dados calculados pela equação. A discrepância
foi acentuada dependendo do pH do meio de adsorção.
Outra informação obtida da Figura 20 foi que a concentração de TC na
solução, após a remoção dos polímeros foi dependente do GS dos derivados. Para o
AC3, que apresenta um GS de aproximadamente 50 %, a concentração final da
solução mais concentrada, não ultrapassou 110 µg/mL, para o AC1 (GS de
aproximadamente 20 %) a concentração ficou em torno de 120 µg/mL. Por outro
lado, para os derivados com valores de GS entre 6-8 % a concentração final foi
maior que 150 µg/mL. A diminuição da quantidade de TC na solução é resultado da
transferência do fármaco para o polímero. Estes resultados mostram que presença
do grupo hidrofóbico favorece a incorporação do fármaco no polímero sendo
dependente do GS.
A relação entre o GS e a capacidade de incorporação de fármaco foi
observada em trabalhos utilizando a N,O-Carboximetilquitosana-N-hexanoil. Neste
caso a quantidade de ibuprofeno incorporado aumentou com o acréscimo de grupos
hexanoil na cadeia hidrofílica do polímero (LIU et al., 2006a). O aumento do grau de
hidrofobicidade também proporcionou o aumento na capacidade de incorporação do
mesilato de pazufloxacino quando microesferas de O-Carboximetilquitosana foram
preparadas com diferentes graus de reticulação, utilizando o glutaraldeído como
agente reticulante (LIU et al., 2007a). Recentemente foi observado por Rosa (2008)
que a medida que aumenta o GS do derivado anfifílico O-Carboximetilquitosana-Nbenzilada, também ocorre o aumento da interação com o fármaco (TC).
92
Este experimento também foi realizado com o derivado O-CMQts como
controle, e neste caso não foi observado a incorporação da TC ao polímero o que
indica que provavelmente o fármaco interaja apenas com a parte hidrofóbica do
polímero.
A interação entre substâncias hidrofóbicas e derivados da Qts foi
recentemente estudada por Stenger e colaboradores (2009). No referido trabalho foi
observado que a interação entre o naftaleno e a Qts aumentou significativamente
quando foi introduzido no polímero o radical lauril. As interações hidrofóbicas entre
as duas substâncias é o principal mecanismo responsável pela incorporação do
naftaleno ao polímero.
A presença de interações hidrofóbicas entre o polímero e o fármaco que
resultaram na redução da velocidade de liberação do fármaco foi a principal
justificativa utilizada por Tien e colaboradores (2003) para o comportamento
observado no perfil de liberação do paracetamol em comprimidos preparado com Nacil derivados da Qts contendo diferentes GS e tamanho da cadeia alquílica.
O derivado AC3 após o experimento de interação com a TC foi submetido à
técnica de espectroscopia no IV para analisar e comparar com os espectros já
obtidos da mistura física do derivado com o fármaco (TC). Essa comparação foi
realizada para verificar a presença de picos em bandas característicos do fármaco e
do polímero.
A Figura 21 apresenta diferentes espectros no IV referentes a TC e ao
derivado AC3 após a mistura física com a TC (MF) e após o processo de interação
fármaco com polímero (IFP). Através da Figura 21 foi possível observar as
semelhanças dos espectros no IV.
93
130
120
interação fármaco/polímero
mistura física fármaco/polímero
TC
110
100
transmitância (%)
90
80
70
60
50
40
30
20
2858
0
-10
4000
1551
2923
10
1662
3500
3000
2500
2000
1500
1306
896
1066
1000
500
-1
frequencia (cm )
-1
Figura 21. Espectros no IV na região de 4000 a 500 cm da TC (-), do derivado após o estudo
interação fármaco/polímero (IFP) (-) e o espectro de IV da mistura física (MF) do fármaco
com o polímero (-).
As bandas na região de 2858 e 2923 cm-1 podem ser observadas em todos
os espectros da Figura 21. Essas bandas são referentes ao grupamento CH2 da
cadeia acil introduzida no grupamento amino da Qts.
O espectro da MF apresenta bandas características tanto do fármaco quanto
do polímero, assim como o espectro do derivado AC3 após o estudo de interação.
Ambos apresentaram picos na região de 1662 cm-1 referente à carbonila da amida e
1551 cm-1 ao NH da amida, 1241 cm-1 (C-O-, deformação axial), em
aproximadamente 896 cm-1 a banda do O-H (deformação angular) e as bandas
referentes a cetona na região de aproximadamente 1306 e 1066 cm
-1
(deformação
axial).
Como também as bandas referentes aos grupamentos alcoóis, cetona e ácido
carboxílico da TC , como pode ser observado através de uma banda larga na região
de aproximadamente 3400 cm-1 referente ao O-H (deformação axial), 1707 cm-1
(C=O, deformação axial), 1248 cm-1 (C-O-, deformação axial), 893 cm-1 a banda do
O-H (deformação angular) e em 1300 -1100 cm-1 (C-C-C, deformação axial). Essa
94
semelhança dos espectros ajuda a confirmar a presença de TC no derivado AC3
após o estudo de interação fármaco:polímero.
5.8 Obtenção e Caracterização da dispersão sólida
Devido à dificuldade encontrada de dissolver os derivados em solventes
aquosos e não aquosos, a fim de obter micro ou nanopartículas destes polímeros
contendo fármaco, buscou-se otimizar a incorporação do fármaco no polímero
através da co-secagem por nebulização para posterior emprego como material de
partida na obtenção de forma farmacêutica.
Partículas contendo TC foram obtidas pela técnica de co-secagem por
nebulização (spray-drying). Os derivados submetidos à co-secagem foram AC1, AC2
e AC3 gerando dispersões sólidas denominadas de SDAC1, SDAC2 e SDAC3.
A suspensão do derivado O-CMQts N-Lauril contendo 5 % de TC foi seca
no spray-drying, usando os seguintes parâmetros: fluxo de 4 mL/min, taxa de
aspiração de 90%, fluxo de ar de 40 mL/hr, temperatura de entrada de 170 ºC,
temperatura de saída de aproximadamente 101ºC e pressão do filtro de -42 mbar.
As dispersões sólidas apresentaram um rendimento menor que 60 %. O
rendimento foi de: 57,22 %, 51,74 % e 11,23 % para SDAC3, SDAC1 e SDAC2,
respectivamente.
O baixo rendimento do derivado SDAC2 pode estar relacionado à
dificuldade encontrada de obter dispersão homogênea o que interferiu diretamente
no fluxo do processo de secagem.
Para confirmar a presença da TC na dispersão sólida obtida, foi realizada a
análise de espectroscopia no IV como controle. Os espectros obtidos das dispersões
sólidas apresentaram perfil semelhante.
A Figura 22 mostra o espectro do SDAC3 e da TC. Bandas características
do fármaco referentes aos grupamentos alcoóis, cetona e ácido carboxílico estão
presentes no espectro do SDAC3, como pode ser observado através de uma banda
larga na região de aproximadamente 3400 cm-1 referente ao O-H (deformação axial),
1707 cm-1 (C=O, deformação axial), 1248 cm-1 (C-O-, deformação axial), 893 cm-1 a
banda do O-H (deformação angular) e em 1300 -1100 cm-1 (C-C-C, deformação
95
axial). Essa semelhança dos espectros serve para confirmar a presença de TC nas
dispersões sólidas.
dispersão sólida
TC
140
130
120
110
transmitância (%)
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
1707
1655
0
-10
4000
3500
3000
2500
2000
1403
1500
1248
893
1000
500
-1
frequência (cm )
-1
Figura 22. Espectro no IV na região de 4000 a 500 cm da Triancinolona (-) e da dispersão sólida
SDAC3 do derivado AC3 (-). Pastilhas foram preparadas contendo 2 mg de TC ou de
dispersão sólida e 100 mg de KBr.
A análise morfológica das dispersões sólidas obtidas por spray-drying e da
mistura física foi realizada por MEV. Na Figura 23 é possível verificar que as
dispersões sólidas apresentam formas mais esféricas e um aspecto mais
homogêneo do que as respectivas mistura física dos derivados com a TC.
A dispersão sólida do derivado AC1 apresentou partículas mais esféricas,
aspecto liso e presença de depressões na superfície (Figura 23D). A SDAC2 possui
aspecto liso, amorfo e com maior aglomeração (Figura 23E). A aglomeração das
partículas foi devido a dificuldade encontrada de formar uma dispersão homogênea.
A SDAC3, embora não tenha apresentado aglomeração, suas partículas
possuem aspecto pouco esférico, e diferente das outras dispersões, apresenta
superfície rugosa, o que pode estar relacionado com a maior proporção de cadeias
hidrofóbicas presente neste polímero (Figura 23F).
96
A
D
B
E
C
F
Figura 23. Fotomicrografias da mistura física da TC (20 mg) com 50 mg do derivado AC1 (A), AC2
(B) e AC3 (C) e fotomicrografias da dispersão sólida da TC (20 mg) com 50 mg do
derivado AC1 (D), AC2 (E) e AC3 (F).
A distribuição de tamanho de partícula das dispersões sólidas (SDAC1,
SDAC2 e SDAC3) foi determinada através da técnica de espalhamento de luz.
Conforme mostrado na Figura 24, a dispersão SDAC1 apresentou menor
distribuição de tamanho do que as dispersões SDAC2 e SDAC3. Esse
comportamento difere do observado para os derivados.
97
Assim como a morfologia das partículas, o tamanho médio provavelmente
sofreu influência do GS dos derivados. A dispersão SDAC1 apresentou tamanho
médio de 17,29 ± 13,87 µm enquanto a dispersão SDAC3, com GS de aprox. 50%,
apresentou um tamanho médio de 35,15 ± 27,93 µm. Com exceção do derivado
AC2, que mesmo com GS de aprox. 10 % e tamanho médio de partícula de 100 µm,
apresentou após a secagem tamanho médio de 45,83 ± 34,95 µm.
6
5
volume (%)
4
3
2
SDAC1
SDAC2
SDAC3
1
0
0
50
100
150
200
250
diametro da partícula (µm)
Figura 24. Distribuição do tamanho de partículas das dispersões sólidas SDAC1, SDAC2 e SDAC3
através do equipamento de luz polarizada em meio aquoso (0,20 %).
Embora os derivados sejam muito pouco solúveis em meio aquoso,
conforme apresentado no Item 5.4.4, a dispersão destes em água sob agitação por
48 h, permitiu a obtenção de uma dispersão uniforme, com dissolução parcial do
polímero. Esta dissolução acrescida da aspersão e secagem no nebulizador
proporcionou a obtenção de partículas com características morfológicas e
granulométricas diferentes dos derivados.
O tamanho de partículas difere daquele relatado por Learoyd e
colaboradores (2007) que obtiveram partículas de Qts e sulfato de terbutalina
contendo lactose e leucina. Em seu estudo utilizaram parâmetros de secagem (fluxo
de 3,2 mL/min, taxa de aspiração de 85%, fluxo de ar no sistema 34 m3/h,
temperatura de entrada de 180 ºC, temperatura de saída de 84-92ºC) muito
98
semelhantes ao utilizados neste trabalho, e obtiveram tamanho de partículas na
faixa de 5,6- 9,9 µm.
Um comportamento semelhante foi descrito por Anal e colaboradores (2006)
mesmo utilizando um fluxo de 2,4 mL/min. Também observaram que o tamanho
médio das partículas não reticuladas foi de aproximadamente 10,9 µm, e quando
reticuladas com 0,125 % de tripolifosfato pentasódio (TPP) o tamanho médio das
partículas diminuíram para aproximadamente 8,9 µm.
5.9 Desenvolvimento dos comprimidos
5.9.1 Desenvolvimento dos comprimidos de Triancinolona (TC)
Uma vez que os derivados N-acilados da O-CMQts apresentaram
características de incorporação de fármacos hidrofóbicos e baixa solubilidade em
solventes aquosos e não aquosos, foram preparados comprimidos contendo TC,
através de mistura física (MF) fármaco:polímero e/ou através da co-secagem por
Spray-dryed da dispersão aquosa contendo fármaco e polímero (SD).
A mistura física pode ser definida como uma operação unitária de dispersão
de um ou mais sólidos, a princípio segregados ou parcialmente misturados, a fim de
obter uma mistura homogênea dos diferentes pós. Já os produtos secos por
aspersão, nebulização ou spray-drying, são dispersões sólidas obtidas após
secagem da dispersão aquosa contendo fármaco e excipientes. São produtos
facilmente reconhecíveis, com características morfológicas e granulométricas
uniformes (AULTON, 2005).
A mistura física proporciona a simples dispersão homogênea de um material
no outro, fármaco no polímero, por exemplo, sem alteração das propriedades física
dos pós de partida, enquanto a co-secagem de uma dispersão do polímero contendo
o fármaco, mesmo sendo praticamente insolúveis em água, leva a obtenção de um
pó com menor tamanho, homogeneidade de tamanho e, geralmente, esférico,
resultando em produtos com características tecnológicas relevantes para a obtenção
de comprimidos, que são também chamados de dispersões sólidas.
Foram desenvolvidos comprimidos com 70 mg, porém com diferentes
proporções TC:polímero, 20:50 mg de TC:polímero (ácido e salino) e 4:66 mg de
99
TC:polímero, conforme apresentado na Tabela 01. Foram utilizados os derivados
AC1, AC2, AC3 e AC4 no processo de mistura física e os derivados AC1, AC2 e
AC3 nos comprimidos contendo dispersões sólidas.
Os comprimidos de TC foram caracterizados por análise da superfície
através da microscopia óptica e MEV, resistência física, teor do fármaco, perfil de
liberação do fármaco e a absorção de água em meio gástrico simulado (HCl 0,1 M).
Os comprimidos contendo dispersão sólida (SDAC1T, SDAC2T e SDAC3T)
apresentaram aspecto físico semelhante (Figura 25 D à F), com superfície lisa e
coloração uniforme. Os comprimidos, obtidos através da mistura física dos derivados
com a TC apresentaram superfície mais irregular e com pontos mais escuros na
superfície que provavelmente são partículas dos derivados (Figura 25 A à C).
Através desta análise foi possível observar a homogeneidade e aspectos
tecnológicos favoráveis proporcionados pela obtenção de dispersões sólidas como
material de partida para preparação dos comprimidos.
100
A
D
B
E
.
C
F
Figura 25. Aspecto superficial dos comprimidos contendo 20 mg de TC, a partir da mistura física
fármaco/polímero - MFAC1T (A), MFAC2T (B) e MFAC3T (C) e a partir das dispersões
sólidas - SDAC1T (D), SDAC2T (E) e SDAC3T (F) obtidas por microscopia óptica.
101
A
D
B
E
.
C
F
Figura 26. Fotomicrografias da superfície interna dos comprimidos obtidos a partir da mistura física MFAC1T (A), MFAC2T (B) e MFAC3T (C) e obtidos a partir da dispersão sólida - SDAC1T (D),
SDAC2T (E) e SDAC3T (F). As fotomicrografias foram obtidas através da Microscopia
Eletrônica de Varredura.
Na análise morfológica da estrutura interna por MEV (Figura 26) foi possível
observar a presença de partículas na matriz dos comprimidos obtidos a partir das
dispersões sólidas, enquanto os comprimidos preparados com mistura física
apresentaram estrutura mais compacta após compressão. O comprimido contendo a
102
dispersão sólida do derivado AC3 com a TC, apresentou maior porosidade que o
comprimido obtido apenas pela mistura física. Esse comportamento se deve
provavelmente a diminuição do tamanho de partícula do derivado pelo método de
co-secagem.
Os comprimidos contendo dispersão sólida do derivado AC2 apresentou um
aspecto mais poroso que os comprimidos obtidos apenas da mistura física do
respectivo derivado com a TC (Figura 26).
Na Tabela 11 são mostrados os valores de dureza dos comprimidos
preparados com e sem o fármaco. Nos comprimidos sem TC, foi possível constatar
que aqueles preparados com os derivados AC2 e AC3 apresentaram resistência
física semelhante, apresentando valores menores do que o preconizado pela
Farmacopéia Brasileira (1988), 30 N. Já os comprimidos contendo o derivado AC4
apresentaram resistência maior (78,3 N) seguido do comprimido do derivado AC1
que apresentou dureza de 47 N.
O comportamento de resistência dos comprimidos se manteve semelhante
para os comprimidos contendo 20 mg de TC a partir de MF. Com exceção do
comprimido contendo o derivado AC3 que aumentou a dureza para 41,8 N.
A dureza dos comprimidos contendo a mistura física de 50 mg dos
derivados AC1, AC2 e AC4 com 20 mg de TC foram semelhantes à dureza dos
comprimidos preparados com 4 mg de fármaco. O comprimido MFAC3 apresentou
dureza maior do que os demais derivados (94,27 N).
Os comprimidos contendo dispersão sólida dos derivados AC1, AC2 e AC3
com TC (SDAC1T, SDAC2T e SDAC3T) apresentaram dureza de 85,75, 129 e
108,25 N, respectivamente. A obtenção de dispersões sólidas além de ter
proporcionado comprimidos com melhores características morfológicas também
melhoraram as propriedades de compressão dos derivados N-acilados resultando
em comprimidos com maior resistência física.
103
Tabela 11. Resistência física dos comprimidos contendo TC em diferentes concentrações.
AC1
AC2
AC3
AC4
S/ TC (N)
47
20,6
23,8
78,3
MF/TC 4mg* (N)
49
23
41,8
60
MF/TC 20mg** (N)
47
25,3
94,27
65
SD/TC 20mg***(N)
85,75
129
108,25
-
*Comprimidos de mistura física contendo 4 mg de TC;
**Comprimidos de mistura física contendo 20 mg de TC;
***Comprimidos de dispersão sólida contendo 20 mg de TC.
O Teor de fármaco (%) nos comprimidos contendo TC 20 mg foram
quantificados a partir da curva analítica da TC em etanol. Os comprimidos contendo
mistura física apresentaram teor de TC menor que os comprimidos contendo
dispersão sólida, com exceção dos comprimidos MFAC4T e MFAC3T que
apresentaram um teor de 96,35 e 94,27 %, respectivamente. Os comprimidos
MFAC1T e MFAC2T apresentaram um teor de 71,87 e 53,52 %, respectivamente.
Os comprimidos contendo dispersão sólida dos derivados com TC
apresentaram um teor de fármaco mais alto que os encontrados nos comprimidos
contendo
mistura
física.
Os
comprimidos
SDAC1T,
SDAC2T
e
SDAC3T
apresentaram um teor de 74,08, 86,19 e 85,07 %, respectivamente (Tabela 12).
Tabela 12. Teor de fármaco dos comprimidos contendo 20 mg TC e preparados a partir da mistura
física ou dispersão sólida do fármaco e polímeros.
Lote
AC1
AC2
AC3
AC4
MF (%)
71,87
53,52
94,27
96,35
SD (%)
74,08
86,19
85,07
-
Para verificar o comportamento de intumescimento e absorção d’água dos
comprimidos quando em contato com o meio HCl 0,1 M, os comprimidos foram
pesados antes e após diferentes períodos de tempo em contato com o solvente.
O comportamento físico (absorção de água) dos comprimidos obtidos da
mistura física e da dispersão sólida dos derivados com o fármaco quando em
104
contato com o meio gástrico simulado (HCl 0,1 M) está apresentado nas Figuras 27
e 28, respectivamente.
4,0
3,5
absorção (%)
3,0
2,5
2,0
1,5
1,0
MFAC1T
MFAC2T
MFAC3T
0,5
0,0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
tempo (min)
Figura 27. Absorção de HCl 0,1 M dos comprimidos contendo mistura física dos derivados Nacilados da O-CMQts (50 mg) e 20 mg de TC em determinado tempo.
Os comprimidos MFAC1T e MFAC2T desintegraram-se completamente em
menos de 3 minutos de ensaio, apresentando assim um comportamento semelhante
na desintegração dos comprimidos.
O comprimido preparado com o derivado AC3 levou um maior período de
tempo para desintegrar, aproximadamente 15 min para ocorrer total desintegração.
O derivado AC3, que apresenta maior grau de substituição, pode ser considerado
como derivado com caráter mais hidrofóbico, o que justifica o comportamento do
comprimido em contato com o meio hidrofílico.
O comportamento de absorção e desintegração dos comprimidos contendo
mistura física não se repetiu com os comprimidos obtidos da dispersão sólida dos
mesmos derivados. Neste último caso, o comprimido que demorou mais tempo para
desintegrar foi o comprimido contendo a dispersão sólida do derivado AC1 com a TC
(Figura 29). Este comprimido demorou aproximadamente 300 minutos para se
desintegrar completamente. Foi possível observar também, que o comprimido com o
passar do tempo apresentou um formato esférico com superfície lisa, como mostra a
Figura 30.
105
9
8
7
absorção (%)
6
5
4
3
SDAC1T
SDAC2T
SDAC3T
2
1
0
0
50
100
150
200
250
300
tempo (min)
Figura 28. Absorção de HCl 0,1 M em comprimidos contendo dispersão sólida dos derivados
N-acilados da O-CMQts (50 mg) e 20 mg de TC em determinado tempo.
A
B
Tempo Zero
150 minutos
Figura 29. Aspecto físico do comprimido SDAC1T submetidos ao ensaio de absorção de água, antes
(A) e após 150 minutos de ensaio (B).
Lopes, Lobo e Costa (2005) descrevem que de um modo geral, quando as
estruturas matriciais entram em contacto com o meio de dissolução (ou fluído
biológico) podem manter a sua estrutura mais ou menos constante ao longo de todo
o processo de dissolução ou podem sofrer um fenômeno de intumescimento e,
posteriormente, de erosão.
Ao contrário do que aconteceu com o comprimido MFAC2T que se
desintegrou em 1 minuto, o comprimido SDAC2T prolongou o tempo de
desintegração para 45 minutos. Já o comprimido SDAC3T repetiu o comportamento
106
de desintegração do comprimido MFAC3T, os dois comprimidos se desintegraram
em aproximadamente 15 minutos.
Esse comportamento pode estar diretamente relacionado com a resistência
física dos comprimidos, já que os comprimidos contendo dispersão sólida
apresentaram maior resistência física e tempo de desintegração.
Assim os comprimidos contendo dispersão sólida independente dos derivados
que continham, aumentaram o tempo de desintegração, já que o tempo mínimo
neste caso foi igual ao tempo máximo dos comprimidos contendo mistura física
(aproximadamente 15 minutos).
Através deste ensaio foi observado que os comprimidos preparados com
derivados N-acilados não apresentam propriedade de intumescimento em meio
aquoso. Os comprimidos desintegraram em diferentes períodos de tempo, que está
relacionado com o grau de hidrofobia dos derivados. Porém, o processo de
nebulização para preparação das dispersões sólidas levou a obtenção de dispersões
sólidas que retardaram a desintegração dos comprimidos. Este comportamento pode
possuir relação com o aumento de área superficial proporcionado pelo menor
tamanho de partícula obtido e, consequentemente, maior superfície hidrofóbica em
contato com o meio dificultando a penetração do meio na matriz polimérica.
5.9.1.1 Perfil de liberação in vitro e cinética de liberação do fármaco
A liberação in vitro de fármacos presente em matrizes depende de vários
fatores, tais como, processo de produção dos comprimidos, tipo de excipiente,
solubilidade, proporção fármaco:polímero e o pH do meio de dissolução.
O perfil de liberação da TC nos comprimidos contendo os derivados foi
realizado através do método in vitro de dissolução em meio gástrico simulado (ácido
clorídrico 0,1 M), foram retiradas alíquotas do meio em tempos estabelecidos,
conforme o Item 4.8.6. A partir da equação de reta obtida, foi calculada a
porcentagem de TC liberada em um determinado tempo. O ensaio foi realizado em
triplicata.
Foi analisado o perfil de liberação dos comprimidos contendo 20 mg de TC
e 50 mg de derivados na forma salina (MFAC1T, MFAC2T, MFAC3T, MFAC4T,
107
SDAC1T, SDAC2T e SDAC3T) e derivados na forma ácida (MFAC1T e MFAC4T).
Também foram analisados o perfil de liberação dos comprimidos contendo apenas 4
mg de TC e 66 mg de derivados na forma salina misturados físicamente (AC1T,
AC2T, AC3T e AC4T).
A Figura 30 e a Tabela 13 demonstram o perfil de liberação in vitro do
fármaco modelo (TC) em comprimidos contendo 20 mg de fármaco e 50 mg de
derivados na forma salina.
Através dos resultados apresentados na Figura 30, foi possível observar o
aumento significativo da solubilidade do fármaco em comprimidos contendo
derivados N-acilados. Os comprimidos contendo a mistura física do fármaco com os
derivados apresentaram dissolução de mais de 60 % da TC o que não foi observado
para o fármaco livre, em 240 minutos liberou apenas 40 % de TC.
O AC3 e AC2 são os derivados que mais aumentam a solubilidade do
fármaco. Liberam em 240 minutos mais de 80 % do fármaco seguido do derivado
AC1 que liberou em 240 minutos aproximadamente 73 % do fármaco.
Os resultados demonstram que a introdução de substituintes hidrofóbicos
fez os derivados sintetizados aumentarem a solubilidade do fármaco (TC). A
presença do polímero hidrofóbico não modificou a liberação do fármaco, porém
aumentou significamente a solubilidade do fármaco no meio, essa propriedade está
diretamente relacionada com o caráter anfifílico do polímero.
O mesmo comportamento foi descrito recentemente por Rosa (2008) que
sintetizou um derivado da O-CMQts anfifílico através de uma reação com
benzaldeído. O derivado sintetizado também aumenta a solubilidade do fármaco
(TC) quando comparado com a solubilidade do mesmo em meio aquoso.
Os comprimidos contendo mistura física (fármaco:derivados) liberaram mais
de 55 % de TC nos primeiros 15 minutos de ensaio, com exceção dos comprimidos
contendo derivado AC4 que liberou 31 %, como pode ser observado na Tabela 13.
108
90
75
TC (%)
60
45
30
MFAC1T
MFAC2T
MFAC3T
MFAC4T
TC
15
0
0
50
100
150
200
250
tempo (min)
Figura 31. Perfil de Liberação in vitro da TC (20 mg) em comprimidos contendo 50 mg de derivados
N-acilados da O-CMQts na forma salina misturados físicamente em meio gástrico
simulado (HCl 0,1 M) sem reposição do meio.
Tabela 13. Proporção de TC liberada em diferentes tempos durante o ensaio de liberação in vitro dos
comprimidos contendo mistura física de 20 mg de TC e 50 mg de derivados O-CMQts-N-Lauril na
forma salina.
Lotes
Proporção (%)
Q15min
Q30min
Q240min
MFAC1T
73,61
76,57
73,78
MFAC2T
68,39
72,42
81,19
MFAC3T
55,70
68,04
83,19
MFAC4T
30,64
56,48
65,79
TC
17,87
24,63
46,71
O comprimido MFAC4T apresenta liberação de TC semelhante ao do
fármaco livre Os dois comprimidos liberaram aproximadamente 15 % de TC em 15
minutos de ensaio. Sendo que 50 % de TC foi liberada pelo comprimido MFAC4T em
30 minutos diferente da TC livre que em 240 minutos não liberou 50 % do fármaco.
Já o comprimido MFAC3T liberou inicialmente aproximadamente 29 % de TC e em
240 minutos liberou 83,19 %.
109
A TC foi liberada rapidamente pelos comprimidos MFAC1T e MFAC2T. Os
comprimidos apresentaram um perfil semelhante, ambos liberaram mais de 68 % de
TC em 15 minuto de ensaio.
Também foi analisado o perfil de liberação dos comprimidos contendo 50
mg de derivado na forma ácida misturados físicamente com a TC. Foram testados os
derivados AC1 e AC4.
A Figura 31 e a Tabela 14 apresentam a comparação entre o perfil de
liberação da TC (20 mg) em comprimidos contendo 50 mg de derivados N-acilados
na forma salina com o perfil de liberação dos comprimidos contendo 50 mg de
derivados N-acilados na forma ácida.
90
80
70
TC (%)
60
50
40
30
AC1 ácido
AC1 salino
AC4 ácido
AC4 salino
TC
20
10
0
0
50
100
150
200
250
tempo (min)
Figura 31. Perfil de Liberação in vitro da TC (20 mg) em comprimidos contendo 50 mg de derivados
N-acilados da O-CMQts na forma ácida e ou na forma salina misturados físicamente em
meio gástrico simulado (HCl 0,1 M) sem reposição do meio.
110
Tabela 14. Proporção de TC liberada em diferentes tempos durante o ensaio de liberação in vitro dos
comprimidos contendo mistura física de 20 mg TC e 50 mg de derivados O-CMQts-N-Lauril na forma
ácida e ou salina.
Lotes
Proporção (%)
Q15min
Q30min
Q240min
MFAC1T ácido
74,56
76,8
82,07
MFAC1T salina
73,61
76,57
73,78
MFAC4T ácido
5,58
8,23
74,46
MFAC4T salina
30,64
56,48
65,79
TC
17,87
24,63
46,71
Para o derivado AC1, a preparação dos comprimidos a partir do derivado na
forma salina ou ácida não levou a alteração significativa do perfil de liberação do
fármaco. Ambos os comprimidos apresentaram perfil de liberação rápida, sendo
cerca de 70 % do fármaco liberado em até 15 minutos de análise.
Independente do caráter que se encontra o derivado (salina ou ácida) no
comprimido MFAC4T, o comprimido modificou a liberação do fármaco quando
comparado com o perfil do derivado AC1 na forma ácida e salina. A liberação de
aproximadamente 50 % do fármaco aconteceu após 120 minutos nos comprimidos
contendo o derivado na forma ácida, e nos comprimidos contendo a forma salina a
liberação foi mais rápida, liberou 50 % em aproximadamente 30 minutos.
Assim os comprimidos MFAC1T ácido, MFAC1T salina e MFAC4T salina
promoveram a liberação rápida do fármaco, pois liberaram mais de 30 % de TC em
15 minuto de ensaio, e os comprimidos MFAC4T na forma ácida modificou a
liberação do fármaco quando comparado com a liberação da TC livre.
A Figura 32 apresenta o perfil de liberação dos comprimidos que contém
dispersão sólida (derivado/TC). O comportamento de liberação foi dependente do
GS do polímero, ou seja, da proporção hidrofóbica da cadeia polimérica. Polímeros
com menor GS resultaram em sistemas terapêuticos com liberação modificada do
fármaco, e os comprimidos contendo polímeros com maior GS apresentaram
comportamento de liberação rápida.
111
120
100
TC (%)
80
60
40
SDAC1T
SDAC2T
SDAC3T
TC
20
0
0
50
100
150
200
250
tempo (min)
Figura 32. Perfil de Liberação in vitro da TC (20 mg) em comprimidos contendo 50 mg de derivados
N-acilados da O-CMQts na forma salina co-secados por nebulização em meio gástrico
simulado (HCl 0,1 M) sem reposição do meio.
Tabela 15. Proporção de TC liberada em diferentes tempos durante o ensaio de liberação in vitro dos
comprimidos contendo dispersão sólida (20 mg de TC e 50 mg de derivados O-CMQts-N-Lauril na
forma salina).
Lotes
Proporção (%)
Q15min
Q30min
Q240min
SDAC1T
6,94
16,53
93,65
SDAC2T
9,87
22,28
87,93
SDAC3T
94,87
89,99
89,3
TC
17,87
24,63
46,71
Os comprimidos SDAC1T e SDAC2T apresentaram um perfil de liberação
diferente do perfil de liberação desenvolvido pelos comprimidos contendo os
mesmos derivados misturados físicamente com a TC. Foi verificada uma redução
significativa da quantidade de TC liberada nos comprimidos preparados a partir das
dispersões sólidas. Este comportamento provavelmente está relacionado com a
incorporação do fármaco na obtenção das partículas por nebulização, levando a
obtenção de comprimidos contendo sistemas micropartículados, que no meio de
dissolução promoveram uma liberação modificada devido às propriedades de
112
intumescimento e difusão da parte hidrofílica da cadeia polimérica. Estes
comprimidos liberaram entre 16 e 20% do fármaco em 30 min e, praticamente, todo
fármaco foi liberado em 240 minutos de análise (Tabela 15).
O comprimido SDAC3T apresentou perfil de liberação imediata quando
comparado com o perfil do fármaco livre ou com os comprimidos contendo os
demais derivados como excipiente. Foi verificada a liberação de 94,87 % do fármaco
nos primeiros 15 minutos de ensaio. Este perfil de liberação obtido com o
comprimido contendo dispersão sólida foi semelhante ao observado com os
comprimidos obtidos a partir da mistura física (polímero/TC).
A diferença do perfil de liberação do comprimido SDAC3T em relação aos
demais comprimidos contendo dispersão sólida está provavelmente relacionada com
o GS do derivado, já que o derivado AC3 apresenta o maior GS (aproximadamente
50 %). Seu caráter mais hidrofóbico pode ter dificultado sua dispersão em água e
consequentemente não permitindo a formação de micropartículas contendo o
fármaco incorporado durante o processo de nebulização.
Conforme observado nas análises morfológicas, a dispersão sólida do
derivado AC3 apresentou partículas com morfologia irregular, podendo ser indicativo
da presença da simples mistura física do polímero com o fármaco. Os comprimidos
contendo este produto quando colocados no meio de liberação, desintegram-se
rapidamente levando a liberação imediata do fármaco.
Através da Tabela 15 foi possível confirmar que os comprimidos contendo
dispersão sólida de derivados com baixo GS modificaram mais a liberação da TC
que os comprimidos contendo a mistura física (derivado/TC) que apresentaram perfil
de liberação mais rápida.
Além disso, assim como os comprimidos contendo mistura física, foi
possível observar na Figura 32, o aumento significativo da solubilidade do fármaco
em comprimidos contendo dispersão sólida dos derivados N-acilados. Os
comprimidos contendo dispersão sólida (TC/derivados) liberam mais de 85 % da TC
o que não acontece quando a TC é liberada livre, pois em 240 minutos foi liberado
apenas 46 % de TC.
Também foi analisado o perfil liberação da TC em comprimidos contendo 66
mg de derivados N-acilados na forma salina como excipiente e 4 mg de TC
misturados físicamente. O ensaio com comprimidos nessa concentração foi
113
realizado para observar a liberação do fármaco em comprimidos contendo derivados
N-acilados em maior concentração (Figura 33).
Com exceção do comprimido AC3T, os demais comprimidos contendo
derivados N-acilados apresentaram um perfil de liberação semelhante.
AC1T
AC2T
AC3T
AC4T
TC
110
100
90
80
TC (%)
70
60
50
40
30
20
10
0
0
50
100
150
200
250
300
tempo (min)
Figura 33. Perfil de Liberação in vitro da TC (4 mg) em comprimidos contendo 66 mg de derivados Nacilados da O-CMQts na forma salina misturados físicamente em meio gástrico simulado
(HCl 0,1 M) sem reposição do meio.
Tabela 16. Porcentagem de TC liberada em diferentes tempos durante o ensaio de liberação in vitro
dos comprimidos contendo 4 mg de fármaco e 66 mg de derivados (O-CMQts-N-Lauril) na forma
salina
Lotes
Proporção (%)
Q15min
Q30min
Q300min
AC1T
65,21
89,34
91,83
AC2T
66,83
78,91
81,50
AC3T
16,91
16,99
31,37
AC4T
29,43
59,35
91,69
TC
64,03
80,04
89,55
114
O comprimido AC3T apresentou perfil de liberação modificada, liberando
16,91 % de TC em 15 minutos e apenas 31,37 % do fármaco em 300 minutos de
ensaio, diferente dos demais comprimidos que liberaram mais de 80 % do fármaco
no mesmo período de tempo. Esse comportamento provavelmente está relacionado
com o GS do derivado e a proporção fármaco:polímero na matriz.
O derivado AC3 possui o maior GS (aproximadamente 50 %), sendo assim
o derivado que apresenta o caráter mais hidrofóbico dos derivados N-acilados
sintetizados. Outra possibilidade que pode estar diretamente relacionada é a não
desintegração do comprimido AC3T em mais de 400 minutos de ensaio.
Esse comportamento difere do comportamento observado no comprimido
MFAC3T, que se desintegrou rapidamente e liberou 83,19 % de TC em 240 min. O
comprimido MFAC3T possui maior concentração de fármaco na matriz, e assim,
apresenta maior quantidade de fármaco o que pode auxiliar na desintegração do
mesmo.
Os comprimidos contendo os outros derivados N-acilados (AC1, AC2 e
AC4) não modificaram significativamente a liberação do fármaco. Em 30 minutos de
análise liberaram mais que 50 % do fármaco (Tabela 16).
O comprimido AC2T liberou em 15 minutos de ensaio 66,83 % de TC. Esse
perfil de liberação provavelmente está relacionado ao baixo GS, pois o derivado
apresenta proporção hidrofílica maior do que hidrofóbica na cadeia polimérica. O
derivado AC4 apresentou um perfil semelhante ao do derivado AC2, porém liberou o
fármaco mais lentamente, em 15 minutos liberou apenas 29,43 % de TC, liberando
59,35 % em 30 minutos do ensaio.
De maneira geral, independente do perfil de liberação, da concentração de
TC, do GS do derivado e do processo de pré-compressão (mistura física e cosecagem),
todos
os
comprimidos
contendo
derivados
O-CMQts-N-Lauril
aumentaram consideravelmente a solubilidade do fármaco modelo (TC) no meio de
dissolução gástrico simulado.
Os resultados dos perfis de liberação foram avaliados por modelos método
dependentes e independentes. O cálculo do fator de diferença (f1) e a eficiência de
dissolução (ED) foram utilizados como modelos método independente de análise.
Como parâmetros método dependentes foram avaliados a ordem/modelo de cinética
de dissolução.
115
Existem vários modelos dependentes para representar os perfis de
liberação dos fármacos, que incluem cinética de ordem zero, cinética de 1a ordem,
modelo de Higuchi, de Hixon Crowell, de Korsmeyer-Peppas, de Baker-Lonsdale,
entre outros (COSTA, 2002).
Na escolha do modelo matemático adequado para estudar o fenômeno de
dissolução/liberação de fármaco, o parâmetro empregado para análise é o
coeficiente de correlação (r2), sendo que os modelos em que o coeficiente de
correlação corresponde a r2 < 0,99, o ajuste é considerado deficiente (MANADAS;
PINA; VEIGA, 2002).
Baseado nisso, os Quadros 02, 03 e 04 apresentam os coeficientes de
correlação para os diferentes modelos matemáticos aplicados no estudo da cinética
de liberação da TC nos comprimidos contendo derivados com diferentes processos
de pré-compressão: Mistura física e Spray-dryed.
Os comprimidos obtidos apenas da mistura física dos derivados (AC1, AC2,
AC3 e AC4) na forma salina (50 mg) com 20 mg de TC apresentaram perfil de
liberação modificado, o que possibilitou a aplicação dos modelos matemáticos
(Quadro 02). Os perfis de liberação da TC nos comprimidos MF contendo derivados
na forma salina apresentaram maior ajuste ao modelo de Korsmeyer-Peppas, pois
os coeficientes de correlação (r2) foram os mais próximos de 1.
Quadro 02. Valores de coeficiente de correlação obtidos pela análise do perfil de liberação dos
comprimidos contendo mistura física dos derivados na forma salina (50 mg) com 20 mg de TC,
através da aplicação de diferentes modelos matemáticos. E valores de n obtidos com aplicação dos
dados do perfil do fármaco nos comprimidos no modelo matemático de Korsmeyer-Peppas.
Coeficiente de Correlação (r2)
Modelos Matemáticos
MFAC1T
MFAC2T
MFAC3T
MFAC4T
0,6759
0,9582
0,9666
0,9090
(n= 0,027)
(n= 0,059)
(n= 0,18)
(n= 0,28)
Baker- Lonsdale
NA*
NA*
0,7393
0,8639
Hixon Crowell
NA*
NA*
NA*
0,4296
Higuchi
NA*
NA*
NA*
0,7461
0,3423
0,8091
0,7735
0,7308
NA*
NA*
0,4880
0,6295
Korsmeyer-Peppas
Cinética de Ordem Zero
Cinética 1ª Ordem
*NA - não segue o modelo matemático.
116
O modelo de Korsmeyer-Peppas baseia-se na equação semi-empírica, esta
equação é utilizada para analisar a liberação de formas farmacêuticas poliméricas,
quando o mecanismo de liberação não é conhecido ou quando possam estar
envolvidos mais de um tipo de mecanismo de liberação aparententemente
independentes. Sendo um devido ao transporte do fármaco (transporte fickiniano) e
outro relacionado aos fenômenos de intumescimento e relaxamento das cadeias
poliméricas (MANADAS; PINA; VEIGA, 2002; LOPES; SOUZA; COSTA, 2005).
Para modelos derivados da equação Korsmeyer-Peppas é o valor de n que
caracteriza o mecanismo de liberação do fármaco, dependendo da forma geométrica
da partícula (LOPES; SOUZA; COSTA, 2005).
Dependendo do valor de n (expoente de liberação) de melhor ajuste ao
perfil de difusão/liberação de um fármaco em sistema matricial, é possível
estabelecer, segundo o tipo de comportamento observado, uma classificação em
modelo fickiniano (caso 1), e modelos não fickinianos (caso anômalo, caso II e
super-caso II) (LOPES; SOUZA; COSTA, 2005).
Segundo os valores do expoente de liberação (n) o mecanismo de
transporte da TC pelos comprimidos contendo derivados (O-CMQts-N-Lauril) na
forma salina pode ser caracterizado por difusão clássica (difusão fickiniana), que
consiste de uma elevada velocidade de difusão do solvente para o interior da matriz
e uma baixa velocidade de relaxamento polimérica, que induz a formação de um
gradiente de penetração de solvente.
Os comprimidos MF contendo 20 mg de derivados na forma ácida
apresentaram coeficientes de correlação mais próximo do 1 em modelos
matemáticos diferentes, porém com valores de r2 menor do que 0,99. O perfil de
liberação dos comprimidos de AC4 seguiram o modelo de Hixon Crowell e os
comprimidos contendo derivados AC1 seguiram o mesmo modelo matemático e o
mesmo mecanismo de liberação dos comprimidos contendo derivados na forma
salina, pois apresentaram r2 mais próximo do 1 no modelo matemático de
Korsmeyer-Peppas com expoente de liberação de 0,097 (difusão clássica).
117
Quadro 03. Valores de coeficiente de correlação obtidos pela análise do perfil de liberação dos
comprimidos obtidos a partir dos derivados AC4 e AC1 na forma ácida preparados após MF, através
da aplicação de diferentes modelos matemáticos. E valores de n obtidos com aplicação dos dados do
perfil do fármaco nos comprimidos no modelo matemático de Korsmeyer-Peppas.
Coeficiente de correlação (r2)
Modelos Matemáticos
MFAC4T
MFAC1T
0,9585
0,8863
(n= 0,85)
(n= 0,097)
Baker- Lonsdale
0,8796
NA*
Hixon Crowell
0,9682
NA*
Higuchi
0,9041
NA*
Cinética de Ordem Zero
0,9545
0,5970
Cinética 1ª Ordem
0,9627
NA*
Korsmeyer-Peppas
*NA - não segue o modelo matemático.
A equação matemática do modelo de Hixon-Crowell aplica-se a formas
farmacêuticas como os comprimidos, onde a dissolução ocorre em planos que são
paralelos
a
superfície
da
forma
farmacêutica,
e
esta
superfície
diminui
proporcionalmente com o passar do tempo, de tal maneira que a forma geométrica
se mantém basicamente constante durante todo o tempo, este modelo descreve o
mecanismo de liberação dos fármacos como um processo de difusão baseado na lei
de Fick, estando dependente da raiz quadrada do tempo (AGNES; GONZÁLVEZ,
2003; LOPES; SOUSA; COSTA, 2005).
No entanto os comprimidos contendo dispersão sólida dos derivados com
TC apresentaram coeficientes de correlação mais próximos do 1 em modelos
matemáticos diferentes (Quadro 04).
118
Quadro 04. Valores de coeficiente de correlação obtidos pela análise do perfil de liberação dos
comprimidos contendo dispersão solida dos derivados, através da aplicação de diferentes modelos
matemáticos. E valores de n obtidos com aplicação dos dados do perfil do fármaco nos comprimidos
no modelo matemático de Korsmeyer-Peppas.
Coeficiente de Correlação (r2)
Modelos Matemáticos
SDAC1T
SDAC2T
SDAC3T
0,9988
0,9976
0,9762
(n= 1,05)
(n= 0,97)
(n= 0,56)
Baker- Lonsdale
0,8708
0,8828
0,9411
Hixon Crowell
0,9808
0,9881
0,9985
Higuchi
0,9038
0,9133
0,9721
Cinética de Ordem Zero
0,9991
0,9974
0,9377
Cinética 1ª Ordem
0,9674
0,9773
0,9956
Korsmeyer-Peppas
Os comprimidos SDAC3T seguiram o modelo de Hixon Crowel. Já os
comprimidos SDAC2T apresentaram r2 mais próximo do 1 no modelo matemático de
Korsmeyer-Peppas. O modelo cinética de ordem zero foi o modelo mais adequado
para descrever o perfil de liberação dos comprimidos SDAC1T.
Os comprimidos contendo dispersão sólida do derivado AC2 com TC
seguiram o mesmo modelo matemático que os comprimidos contendo a mistura
física do mesmo derivado, o modelo de Korsmeyer-Peppas. Porém, segundo o valor
do expoente de liberação (n) o mecanismo de liberação da TC pode ser
caracterizado por transporte anômalo, neste caso a velocidade de difusão do
solvente e do relaxamento do polímero são da mesma magnitude.
O modelo da cinética de ordem zero apresenta uma dissolução de fármacos
contidos em formas farmacêuticas não desagregáveis e que liberam o fármaco muito
lentamente. As formas farmacêuticas que apresentam esse perfil de liberação são
próprias de sistemas idéias de liberação prolongada, sendo o mecanismo de
liberação por difusão (COSTA, 2002; AGNES; GONZÁLVEZ, 2003).
Lopes e colaboradores (2005) levam em consideração diversos critérios
para classificar os sistemas matriciais. Como: estrutura da matriz, a cinética de
liberação,
os
mecanismos
para
controlar
a
liberação
(erosão,
difusão,
intumescimento), a natureza química e as propriedades dos materiais utilizados. E
indicam a cinética de ordem zero como a cinética ideal de liberação. A erosão, a
119
difusão e o intumescimento das matrizes são os vários mecanismos pelos quais os
sistemas matriciais podem controlar a liberação das substâncias ativas, onde a
predominância
de
um
destes
mecanismos
depende
invariavelmente
das
propriedades do polímero empregado no sistema.
Na Tabela 17 estão descritos os valores do fator de diferença (f1) dos
comprimidos. Comprimidos obtidos da mistura física dos derivados na forma ácida
e/ou salina (50 mg) com 20 mg do fármaco (TC), comprimidos obtidos da cosecagem por spray-dryed do fármaco (TC) com os derivados na forma salina e os
comprimidos do MF na forma salina quando comparados com os comprimidos SD.
Tabela 17. Fatores de diferença (f1) dos comprimidos contendo 50 mg do derivado na forma ácida
e/ou salina e 20 mg TC misturados fisicamente e/ou obtidos através da co-secagem por nebulização.
Comprimidos
Fator de diferença (f1)
MFAC1Tsalina X MFAC1Tácido
9,45
MFAC4Tsalina X MFAC4Tácida
77,19
MFAC3T X MFAC1T
13,19
MFAC3T X MFAC2T
16,07
MFAC1T X MFAC2T
7,69
SDAC3T X SDAC2T
46,42
SDAC3T X SDAC1T
51,95
SDAC2T X SDAC1T
11,11
SDAC3T X MFAC3T
21,42
SDAC2T X MFAC2T
90,70
SDAC1T X MFAC1T
105,83
De acordo com os resultados obtidos na comparação do perfil de liberação
dos diferentes lotes, os perfis de liberação são diferentes entre si (Figura 18), com
exceção do MFAC1T x MFAC2T, MFAC1Tsalina x MFAC1Tácida, SDAC2T x
SDAC1T e MFAC3T x MFAC1T. O MFAC3T é o que mais se afasta do MFAC1T
embora ainda sejam considerados como comprimidos que não são diferentes.
Quando comparamos os métodos de pré-compressão, os valores de f1 ficam
ainda mais distantes do limite de similaridade (Tabela 17).
120
A Eficiência de dissolução (ED) dos comprimidos foi analisada em 180
minutos. Foram analisados tanto os comprimidos contendo mistura física dos
derivados na forma salina (MFAC1T, MFAC2T, MFAC3T e MFAC4T) e ácida
(MFAC1T e MFAC4T) quanto os comprimidos com dispersão sólida, como:
SDAC1T, SDAC2T, SDAC3T e SDAC4T.
Através do valor de ED foi possível verificar que o comprimido MFAC1T
contendo o derivado na forma salina (77,87 %) se parece com o comprimido
MFAC1T contendo derivado na forma ácida (77,87 %). Diferente dos comprimidos
MFAC4T na forma ácida e salina que apresentam valores distantes, o comprimido
MFAC4T contendo derivado na forma ácida aprensenta ED de 40,59 % contra ED de
68,07 % do comprimidos MFAC4T contendo derivado na forma salina.
Os comprimidos contendo derivados na forma salina MFAC2T e MFAC3T
também apresentam valores próximos, o comprimido MFAC2T na forma salina
apresenta ED de 74,37 % contra 75,74 % do comprimido MFAC3T na forma salina
em 180 minutos.
Já os comprimidos SDAC2T e SDAC3T apresentam os valores próximos
(61,92 e 88,80, respectivamente). O comprimido que mais se difere dos demais foi o
SDAC1T que apresentou ED de 119,66 % em 180 minutos.
121
CONCLUSÕES
Os quatro lotes de derivados O-CMQts sintetizados na forma salina através
do método direto e inverso apresentaram um rendimento superior a 90 % e serviram
de material de partida para a síntese dos derivados N-acilados.
O GC dos derivados variou de 11,87 a 22,51%. Sendo o menor GC do
derivado AC4 sintetizado através do método inverso.
O método para determinação do GS desenvolvido no presente trabalho com
diferentes polímeros comprovou a eficiência (acima de 95 %). O derivado AC3 (1:5)
apresentou o maior GS (aproximadamente 50 %) e o AC2 (1:0,5) o menor GS
(aproximadamente 9 %).
Na síntese dos derivados N-acilados houve uma relação direta entre a
proporção molar de cloreto de lauroíla e o GS quando utilizado o método direto.
Todos os derivados N-acilados sintetizados possuem propriedades de fluxo
aceitáveis para uso farmacêutico. Quando confrontados os resultados dos derivados
N-acilados obtidos com os descritos da Qts e da O-CMQts, apresentaram uma
melhora significativa.
O
estudo
interação
polímero/fármaco
comprovou
que
existe
uma
incorporação do fármaco pelo polímero, e que está relacionada com a concentração
do fármaco na dispersão e o GS. A presença do grupo hidrofóbico favorece a
incorporação do fármaco no polímero.
As dispersões sólidas fármaco/polímero apresentaram tamanho médio de
partícula menor dos que os derivados de partida (> que 50 µm) assim como
melhoraram o aspecto morfológico de todos os derivados.
Os comprimidos contendo 20 mg TC apresentaram resistência física
superior aos comprimidos sem o fármaco e de modo geral os comprimidos
preparados com derivados com maior GS apresentaram maior dureza.
A principal característica dos comprimidos preparados com os polímeros foi
o aumento da solubilidade do fármaco. O perfil de liberação da TC foi dependente do
GS e do método de incorporação do fármaco na matriz.
Os comprimidos obtidos da mistura física fármaco (20 mg)/polímero (50 mg)
na forma salina e ácida apresentaram perfil de liberação que segue o mesmo
122
modelo matemático, todos os comprimidos seguiram o modelo de KorsmeyerPeppas com o mesmo mecanismo de liberação do fármaco (n < 0,5) que consiste na
difusão Fickiniana (difusão clássica). Com exceção do comprimidos MFAC4T que
contém 50 mg de derivado na forma ácida que apresentou perfil de liberação
ajustável ao modelo de Hixon Crowell.
No entanto os comprimidos contendo dispersão sólida (SDAC1T, SDAC2T e
SDAC3T) apresentaram perfil de liberação ajustáveis para diferentes modelos
matemáticos. O comprimido SDAC1T apresentou perfil de liberação que segue o
modelo de cinética de ordem zero. Já o comprimido SDAC2T apresentou perfil de
liberação ajustável ao modelo de Korsmeyer-Peppas com n= 0,97 (transporte
anômalo). O modelo de Hixon Crowell parece ser o modelo mais adequado para
representar o perfil de liberação da TC nos comprimidos SDAC3T.
A eficiência de dissolução em concordância com os resultados obtidos na
análise de fator de diferença dos perfis de liberação, o comprimido MFAC1T
contendo derivado na forma salina apresenta perfil semelhante ao MFAC1T
contendo derivado na forma ácida (77,87 %). No caso dos comprimidos contendo
dispersão sólida os comprimidos SDAC2T e SDAC3T apresentam valores de
eficiência de dissolução semelhantes (61,92 e 88,80, respectivamente).
A partir dos resultados mostrados neste trabalho podemos concluir que os
derivados apresentam características que permitem a sua utilização na preparação
de comprimidos para a liberação de medicamentos. Estas características estão
relacionadas com o GS e a forma de incorporação do fármaco no derivado.
123
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