UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE DEPARTAMENTO DE FARMÁCIA LABORATÓRIO DE SISTEMAS DISPERSOS DISCIPLINA DE TECNOLOGIA FARMACÊUTICA ESTUDO DIRIGIDO DE MICRO E NANOPARTÍCULAS Após leitura do texto(1): 1. Schaffazick SR, Guterres SSU, Freitas LD, Pohlmann AR. Physicochemical characterization and stability of the polymeric nanoparticle systems for drug administration. Quimica Nova 2003; 26(5):726-737. Responda as seguintes questões: 1) Observando a Figura 1, da página 726, explique que características físico-químicas teria que ter um fármaco para se localizar de acordo com a representação esquemática c). 2) Por que uma nanopartícula é mais estável que um lipossoma? 3) Nanopartículas podem ser usadas por via endovenosa? 4) Qual a principal diferença entre nanocápsulas e nanoesferas? 5) Quais as vantagens do uso de nanopartículas por via oral em relação às preparações convencionais? 6) Quais as vantagens do uso de nanopartículas por via oftálmica em relação às preparações convencionais? 7) Explique as diferenças entre os dois principais métodos de preparação de nanopartículas. 8) Explique o que o artigo sugere para incrementar a estabilidade de suspensões aquosas de nanopartículas e qual o método apresenta maior viabilidade industrial. 9) Cite as principais metodologias empregadas para se caracterizar as suspensões aquosas de nanopartículas. 10) Cite as três metodologias propostas no artigo para avaliação morfológica de suspensões aquosas de nanopartículas. 11) Explique a utilização do MET e da microscopia de força atômica aplicada para a caracterização morfológica de nanopartículas. 12) Cite as técnicas mais empregadas na determinação da distribuição e tamanho de partículas em escala nanométrica. 13) Qual o diâmetro médio de uma suspensão aquosa de nanopartículas? 14) O que determina a granulometria de uma suspensão aquosa de nanopartículas? Av. Gal. Gustavo Cordeiro de Farias, s/n – Natal-RN, CEP 59010-180 Telephone: (84) 3215-43-55 E-mail: [email protected] 1 15) A que se deve a variação da granulometria de suspensões aquosas de nanopartículas? 16) Como o emprego de monômeros poliméricos ou do polímero propriamente dito pode induzir a redução do tamanho de partículas de uma suspensão aquosa de nanopartículas? 17) Como a adição do fármaco a uma suspensão aquosa de nanopartículas pode alterar sua granulometria? 18) Explique a parte c) da Tabela 1, na página 728. 19) Explique a parte d) da Tabela 1, na página 728. 20) Como a análise da massa molar do polímero após a formação da suspensão aquosa de nanopartículas pode servir de parâmetro para avaliação da interação do fármaco nele carreado com o sistema? 21) Como a análise da massa molar do polímero após a formação da suspensão aquosa de nanopartículas pode servir de parâmetro para avaliação da estabilidade da mesma? 22) Defina potencial zeta. 23) Que constituintes da formulação de uma determinada suspensão aquosa de nanopartículas pode influenciar o potencial zeta da preparação? 24) Como os constituintes da formulação de uma determinada suspensão aquosa de nanopartículas pode influenciar a estabilidade físico-química da preparação? 25) Como as característica de superfície das partículas de uma suspensão aquosa de nanopartículas podem alterar a resposta biológica do fármaco a ela associada? 26) Como a presença de quitosana altera a interação das nanopartículas com as membranas biológicas? A quitosana irá favorecer a interação entre as membranas biológicas e as nanopartículas. Isto foi demonstrado através do preparo de nanoemulsões e nanocápsulas de PCL, nas quais a quitosana (um polissacarídeo catiônico) foi incorporada às formulações para fornecer potencial de superfície positivo às partículas, objetivando facilitar a interação destas com as membranas biológicas fosfolipídicas, além de prevenir a desestabilização das nanoestruturas de poliéster devido à adsorção de cátions e proteínas catiônicas presentes nos fluidos biológicos. Em módulo, um valor de potencial zeta relativamente alto é importante para uma boa estabilidade físico-química da suspensão coloidal, pois grandes forças repulsivas tendem a evitar a agregação em função das colisões ocasionais de nanopartículas adjacentes. 27) Como o potencial zeta pode ser usado na avaliação da cinética de interação de fármacos com nanopartículas? 28) Como o potencial zeta pode ajudar na elucidação de modelos descritivos da organização das nanopartículas? R= Através da determinação dos valores do potencial zeta de formulações Av. Gal. Gustavo Cordeiro de Farias, s/n – Natal-RN, CEP 59010-180 Telephone: (84) 3215-43-55 E-mail: [email protected] 2 que contem nanopartículas, como as nanocápsulas, nanoesferas e nanoemulsões, pode-se observar o efeito da composição das diferentes formulações sobre a organização das partículas. Estudos realizados com nanocápsulas, nanoemulsões e nanoesferas mostraram que as duas primeiras formulações possuem potencial zeta mais negativo do que a primeira, fenômeno este explicado pela presença da fase oleosa, a qual proporciona a formação de uma camada polimérica ao redor das gotículas de óleo como um filme delgado polimérico. Outros estudos comprovaram a influência que a fase oleosa causa no potencial zeta das formulações, quando observaram que não houve alteração desse valor, em preparações que apresentavam núcleo oleoso de diferente natureza, porque o óleo estava completamente encapsulado pelo polímero utilizado, e não disperso externamente e por isso não modificando o potencial zeta das formulações. Além disso, a determinação do potencial zeta também torna possível verificar a localização do tensoativo dentro da formulação, determinando, assim, se ele está na superfície externa do polímero ou se está misturado com o filme polimérico ao redor do núcleo oleoso. Sendo assim, através desses estudos, concluiu-se que determinando o potencial zeta consegue-se determinar a organização da formulação, como as partículas se encontram dispostas e onde os tensoativos se localizam dentro da formulação. 29) Como o valor do pH de uma formulação de nanopartículas pode predizer a estabilidade da mesma? 30) Explique como pode ser determinada a taxa de associação de um fármaco numa suspensão aquosa de nanopartículas por ultra-centrifugação. 31) Explique como pode ser determinada a taxa de associação de um fármaco numa suspensão aquosa de nanopartículas por ultrafiltração-centrifugação. Por se tratar se partículas de tamanho reduzido é difícil quantificar o fármaco associado a essas namopartículas. Para se fazer a quantificação tem que separar a fração do fármaco livre da fração do fármaco ligado. Existem duas técnicas que são mais utilizadas. São elas: Ultracentrifugação e a ultrafiltraçãocentrifugação. A ultracentrifução consiste em fazer a dissolução das nanopartículas com o solvente adequado, fazer a determinação do fármaco livre presente na suspensão após a centrifugação e calcular a diferença entre as concentrações de fármaco total e livre. Na segunda técnica a filtração é realizada por uma membrana (10 kDa) que é usada para separar parte da fase aquosa dispersante da suspensão coloidal. A concentração livre do fármaco é determinada no ultrafiltrado e a fração de fármaco associada as nanoestruturas é calculada também pela subtração das concentrações total e livre. Av. Gal. Gustavo Cordeiro de Farias, s/n – Natal-RN, CEP 59010-180 Telephone: (84) 3215-43-55 E-mail: [email protected] 3 32) Cite cinco fatores capazes de influenciar a quantidade de fármaco associada à sistemas nanoestruturados. 33) Qual a taxa de associação média de fármacos em suspensões aquosas de nanopartículas? 34) Que técnicas podem ser empregadas para se avaliar a associação do fármacos a nanopartículas? 35) Cite as possíveis formas de associação do fármacos a nanopartículas. 36) Como pode ocorrer a liberação dos fármacos a partir de nanopartículas segundo Soppimath et al.? 37) Que métodos podem ser empregados para se avaliar a cinética de liberação “in vitro” de um fármaco numa suspensão de nanopartículas? 38) Que parâmetros físico-químicos podem ser utilizados para monitorar a estabilidade de uma suspensão de nanopartículas? 39) Quais as principais limitações apresentadas por nanopartículas para que ocorra o seu uso em escala industrial? 40) O que é liofilização? A liofilização consiste na remoção da água (gelo) através de sublimação e tem sido amplamente empregada para a secagem de suspensões de nanoesferas. 41) Como atuam os crioprotetores num processo de congelamento de uma suspensão de nanopartículas que permitem uma maior estabilidade da mesma em relação ao seu congelamento sem a presença de crioprotetores? 42) O que é nebulização? 43) Qual a principal diferença entre liofilização e nebulização? Av. Gal. Gustavo Cordeiro de Farias, s/n – Natal-RN, CEP 59010-180 Telephone: (84) 3215-43-55 E-mail: [email protected] 4