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PRODUÇÃO DE SISTEMAS DE LIBERAÇÃO CONTROLADA
COM MICROESFERAS DE ÁCIDO AMINOCAPRÓICO/GOMA
ARÁBICA PARA O TRATAMENTO DE SANGRAMENTO
NASAL
G. MAESTRI1, R. VENTURELLI2, R. L. BOEMO3, M. MARQUES1, A. A. U.de SOUZA2, A. P.
S. IMMICH1
1
Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Blumenau
Universidade Federal de Santa Catarina, Depto de Engenharia Química
3
Universidade Federal de Santa Catarina, Serviço de Otorrinolaringologia e Fonoaudiologia
E-mail para contato: [email protected]
2
RESUMO – Nos sistemas de liberação controlada o agente ativo pode ser incorporado
por microcápsulas, cuja casca pode ser de origem sintética ou natural, como o
complexo de gelatina (aminoácido) e goma arábica (polissacarídeo). O objetivo deste
trabalho é propor a substituição da gelatina deste complexo, por um fármaco
antifibrinolítico para formação de uma microesfera oca, cujo agente ativo encontra-se
na casca, facilitando, assim, a sua liberação. Estas microesferas serão incorporadas à
um não tecido eletrofiado de Poli(L-ácido láctico) para produção de tampões nasais
para o tratamento de epistaxe. As microcápsulas foram obtidas por coacervação em
meio ácido e por coagulação em meio salino. Dentre as técnicas apresentada, a mais
promissora encontrada foi via eletroaspersão de uma solução de alginato e fármaco em
uma meio salino coagulante, que produziu microcápsulas de diâmetros compatíveis à
aplicação em não tecidos. Com este método evitar procedimentos cirúrgicos para tratar
epistaxe.
1.
INTRODUÇÃO
Os polímeros aparecem com frequência na rotina diária do ser humano de diversas
formas, mostrando-se um material multifuncional, útil em diversas áreas, dentre elas, a área
farmacêutica e da saúde, bem como na preparação de medicamentos e cosméticos. Polímeros
geralmente utilizados em aplicações farmacêuticas podem ser de origem natural (quitosana,
albumina, polissacarídeos em geral e proteínas) ou sintética (poliacrilatos, polimetacrilatos).
Os polímeros sintéticos são produzidos em laboratórios e de forma artificial, mesmo
que sejam de origem natural, como por exemplo o PLA (poli(ácido láctico)). Polímeros
naturais são aqueles que encontramos na natureza, por exemplo, celulose, proteínas,
polissacarídeos, entre outros. Estes polímeros tendem a serem menos prejudiciais aos seres
humanos, e, portanto, são preferíveis em aplicações médicas e farmacêuticas, como mostram
estudos de Way (2013). Segundo Villanova (2010), medicamentos convencionais
(comprimidos) são aqueles que apresentam liberação direta do fármaco, e são produzidos de
maneira considerada fácil, já que não se necessita de aparelhos modernos para sua produção.
Como alternativa aos medicamentos convencionais, os sistemas de administração controlada
de fármacos são aqueles que aumentam o tempo de liberação do fármaco no organismo,
sustentam a concentração plasmática e possuem vantagens como: diminuição de toxicidade e
do número de doses administradas diariamente e omissão de reações adversas. O
direcionamento exato do medicamento proporciona seletividade e aumento da eficácia
terapêutica, de acordo com estudos de Villanova (2010).
Uma das aplicações de polímeros como sólidos orais são as cápsulas, ou ainda,
microcápsulas, produzidas de polímeros naturais ou sintéticos, como por exemplo, o
complexo de goma arábica (polissacarídeo) com gelatina (aminoácido). O polissacarídeo
goma arábica é o mais antigo dentre as gomas naturais, oriundo da região subsaariana, é
normalmente usado na fabricação de colas, tintas e como laxante e é constituído de arabina
entre outros açúcares, conforme estudos de Veiga (2014). A goma arábica se dissolve
imediatamente em meio aquoso, produzindo soluções de cores claras com pH em torno de 4,5.
Como sua estrutura possui diversas ramificações, originam-se moléculas compactas, o que
torna as soluções da goma viscosas quando em altas concentrações. De acordo com Veiga
(2014), a gelatina é uma proteína (polímero natural) não tóxica, de baixo custo,
biocompatível, de cadeia linear produzida a partir de hidrolisados de colágeno ou da fração
polissacarídica de algas marinhas e que são constituídas com cerca de 85 a 92% de proteína e
o restante é composto de sais minerais, umidade entre outros. Este material é utilizado na
fabricação de microesferas, adesivos de tecido e apresenta um alto potencial para emprego em
sistemas de liberação controlada de fármacos, conforme Way (2013).
O objetivo deste estudo é propor a substituição do aminoácido gelatina do complexo
goma arábica/gelatina pelo fármaco antifibrinolítico ácido aminocapróico (aminoácido de
nome comercial Ipsilon) para a formação de uma microesfera oca, em que o agente ativo se
encontra na casca da microesfera e não no núcleo, facilitando, assim, a sua liberação. Muito
similares às cápsulas, as microesferas dispõem de características como a biodistribuição das
moléculas transportadas, o que influencia para sua aplicação na área de sistemas de
distribuição controlada de fármacos, conforme afirma Mena (2003). Ao substituir a gelatina
pelo ácido aminocapróico, evita-se a necessidade de encapsular o fármaco, pois este já se
encontra na casca da microesfera. O fármaco ácido aminocapróico é destinado ao controle e
prevenção de hemorragias em geral, como sangramentos nasais intensos, urinários,
ginecológicos, sangramentos após cirurgias e etc. O fármaco atua mantendo a estabilidade dos
coágulos sanguíneos evitando que eles se dissolvam, reduzindo os sangramentos, de acordo
com Nikkho (2013).
Portanto, pretende-se produzir microesferas ocas de fármaco ácido aminocapróico com
goma arábica, para serem incorporadas por eletroaspersão a um tampão feito de um nãotecido
eletrofiado de Poli (L-ácido láctico), para ser usado em episódios de epistaxe (hemorragia
nasal), obstruindo a saída do sangue de forma fácil e rápida, evitando que o paciente necessite
de um procedimento cirúrgico, como a cauterização, processo que apresenta desvantagens
como dor, desconforto, e reações adversas ao paciente.
2.
MATERIAIS E MÉTODOS
Todos os experimentos foram realizados no Laboratório de Transferência de Massa
(LABMASSA) do departamento de Engenharia Química e Engenharia de Alimentos da
Universidade Federal de Santa Catarina.
2.1
Materiais
O polímero utilizado neste trabalho foi o Poli (L-ácido láctico) (PLLA), fornecido pela
PURAC. Os solventes utilizados foram clorofórmio, marca VETEC, com grau de pureza de
99,8%, dimetilformamida, marca SIGMA-ALDRICH, com grau de pureza de 99% e ácido acético
glacial, marca VETEC. Os materiais sólidos utilizados foram gelatina, alginato e goma arábica,
marca VETEC. O fármaco antifibrinolítico utilizado foi Ipsilon (ácido -aminocapróico),
adquirido em farmácia. Os materiais foram utilizados sem tratamentos prévios.
2.2
Produção do tecido não tecido por eletrofiação
O polímero foi solubilizado em clorofórmio sob agitação magnética constante em
temperatura ambiente overnight. Após a completa solubilização do polímero, adicionou-se 10%
(v/v) de dimetilformamida para melhor da condutividade da solução. As condições de trabalho
para o processo de eletrofiação foram: 12 cm de distância entre a placa coletora e o capilar,
voltagem de 23 kV, vazão de infusão de 2 mL/h, concentração da solução polimérica de 1,2%
(m/m), placa coletora metálica girando a 33 rpm. A umidade relativa do ar foi de 56% e
temperatura média de 23C. Após a completa solubilização do polímero, adicionou-se 10% (v/v)
de dimetilformamida.
2.3
Produção das microesferas de goma arábica e gelatina
Gelatina e goma arábica foram solubilizadas separadamente em água destilada, com
concentração de 10% (m/m) cada, a 40C e sob agitação magnética constante. Após a completa
dissolução dos materiais, estas soluções foram misturadas, acrescentando-se o dobro do volume
desta solução de água destilada. Para atingir pH de coacervação, este foi reduzido a 3, com adição
de ácido acético glacial. Ao final, a solução foi agitada por 45 minutos e, então, mantida em
repouso para a formação e decantação das microesferas.
2.4
Produção das cápsulas de gelatina e goma arábica funcionalizadas
Estas cápsulas foram obtidas como descrito no item 2.3, com uma etapa a mais, a adição de
10% de fármaco à solução de gelatina antes da mistura com a goma arábica. O restante do
processo é idêntico ao descrito no item anterior.
2.5
Produção das microesferas de alginato e fármaco
Foi preparada uma solução de alginato em água destilada com concentração de 2% (m/m) a
40C. Separadamente, uma solução salina foi preparada em banho de gelo contendo cloreto de
cálcio e água destilada, com concentrações variando de 2 a 5%. As soluções foram mantidas em
agitação magnética constante até a completa solubilização do material. Na solução contendo
alginato já solubilizada, adicionou-se 1 g de fármaco. As microesferas foram obtidas de duas
formas, com uso de seringas convencionais e por eletrofiação.
Obtenção das microesferas com o uso de seringas convencional: A solução contendo
alginato e fármaco foi gotejada lentamente na solução de CaCl2 com auxílio de uma seringa
comum (agulha gauge 22), obtendo-se, assim, a imediata formação das microesferas. Após a
produção das microesferas, estas foram filtradas em papel filtro e reservadas para análise de
liberação de fármaco.
Obtenção das microesferas por eletroaspersão em meio aquoso: Nesta técnica, o esquema de
eletrofiação foi adaptado para posição vertical e a solução de alginato com fármaco foi
eletroaspergida (aspersão através de uma diferença de potencial elétrico) em uma solução com
CaCl2 acondicionada em um coletor metálico aterrado. As condições de eletrofiação foram:
distância de coletor e agulha de 8 cm, taxa de infusão de 5 mL/h, tensão aplicada de 23 kV,
umidade relativa do ar de 57%. Nesta técnica, a gota formada na ponta da agulha é atraída pela
placa coletora, formando microesferas imediatas na solução salina. Por fim, estas foram filtradas
em papel filtro e reservadas para teste de liberação de fármaco.
2.6 Teste de liberação controlada das microesferas
Para o teste de liberação de fármaco, as microesferas foram imersas em um banho com água
destilada à 37C, para simular a temperatura corporal. Esta temperatura foi mantida até o fim da
análise. As alíquotas foram retiradas em intervalos de 5 minutos por 45 minutos. A análise foi
feita em espectrofotômetro UV-vis da marca Shimadzu, modelo UV-1240 no comprimento de
onda do fármaco de 298 nm.
2.7
Análise de microscopia eletrônica de varredura (MEV)
A análise morfológica do nãotecido foi realizada por microscopia eletrônica de varredura em
um microscópio da marca JEOL, modelo JSM-6390LV.
2.8
Análise do diâmetro médio das fibras de PLLA
O diâmetro médio das fibras foi medido no programa ImageJ versão 1.48v. Para o cálculo
do diâmetro médio, foram realizadas 60 medidas de diâmetro.
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO
3.1
Produção dos não tecidos de PLLA
O processo de eletrofiação mostrou-se viável para a produção de não tecidos de PLLA, as
amostras foram analisadas por MEV e apresentam fibras regulares com diâmetros
submicrométricos de aproximadamente 618 nm e baixa porosidade, como segue na Figura 1a.
Figura 1 – MEV do nãotecido de PLLA; a) com ampliação de 5000 vezes; b) com ampliação de 2000 vezes.
No entanto, notou-se a presença de contas (Figura 1b.), gotículas de polímeros que não
foram estiradas durante o processo de eletrofiação. Este inconveniente pode ser melhorado com
ajuste das condições da técnica de eletrofiação, como por exemplo, a distância entre a agulha e
o coletor metálico, bem como viscosidade da solução polimérica. Todavia, não há estudos que
apontam a real interferência destas contas no desempenho dos não tecidos em aplicações que
não envolvam a degradação do material.
3.2 Produção das microcápsulas
O objetivo deste trabalho era substituir a gelatina do complexo gelatina/goma arábica pelo
fármaco para a formação de microesferas funcionais, com liberação controlada facilitada do
fármaco. Entretanto, a troca da gelatina pelo ácido aminocapróico não viabilizou a formação de
microesferas, tampouco de microcápsulas. Dessa forma, tentou-se retornar ao método original
para produção de microcápsulas a partir do complexo goma arábica/gelatina, com adição do
fármaco, mas, a presença do fármaco inviabilizou o processo de formação de cápsulas.
Como alternativa, buscou-se produzir as cápsulas de fármaco através da solução de
alginato em meio aquoso salino com auxílio de uma seringa convencional. Esta técnica
viabilizou perfeitamente a produção das cápsulas. No entanto, estas apresentaram diâmetros
muito grandes e incompatíveis com o processo de eletrofiação, incapacitando sua aplicação.
Devido à elevada tensão superficial do alginato em meio aquoso, a gota formada no capilar da
seringa concentrava grande quantidade de material antes de gotejar, formando assim, cápsulas
de diâmetro maior. Estas microcápsulas de fármaco deveriam ser incorporadas ao não tecido
eletrofiado de PLLA via eletroaspersão para produção do tampão nasal, mas para isso seria
necessário a passagem destas microesferas através de uma agulha de seringa convencional, fato
este que não foi possível tendo em vista o tamanho final das cápsulas produzidas.
Para a redução do diâmetro das cápsulas, foi utilizado o método de eletroaspersão da
solução de alginato e fármaco em meio salino. Esta técnica viabilizou a produção de cápsulas
de diâmetro menor, bem como automatizou o processo, considerando que a eletroaspersão
funcionou através de uma bomba infusora programável. Uma possível justificativa para a
redução dos diâmetros das microcápsulas é a diferença de potencial elétrico (ddp) aplicado
entre a solução de alginato/fármaco e a solução salina. Esta diferença de potencial força a gota
de alginato/fármaco a se desprender mais rapidamente do capilar metálico da seringa e gotejar
na solução salina antes que haja um acúmulo de material, produzindo assim, cápsulas menores.
Estas cápsulas têm diâmetros compatíveis com os diâmetros das fibras do não tecido de PLLA,
podendo assim, serem incorporadas ao não tecido para formação do tampão nasal funcional.
3.3
Teste de liberação controlada do fármaco
As microesferas produzidas foram analisadas quanto à cinética liberação do fármaco em
meio aquoso. Porém, após 45 minutos de liberação não foi possível identificar nenhuma
quantidade de fármaco liberado, o que inviabiliza a funcionalidade final do produto estudado. O
teste foi finalizado após 45 minutos, pois entende-se que um tampão nasal, cuja funcionalidade
é estancar um sangramento, deve ter atividade imediata. Uma liberação lenta não seria utilizada
em eventos de epistaxe intensa. Este comportamento pode ser justificado pela alta dureza das
microesferas, que não se romperam em meio aquoso, e podem ter aprisionado o fármaco. Como
alternativa, tentou-se reduzir a concentração de sal da solução de coagulação do alginato, bem
como se aumentou a concentração de fármaco, mas nenhuma melhora foi observada nos testes
de liberação.
4.
CONCLUSÃO
Este estudo teve como objetivo produzir microesferas de ácido aminocapróico e goma
arábica, para serem introduzidas em um não tecido eletrofiado de PLLA. O trabalho mostrou
várias técnicas para encapsulação do ácido aminocapróico. A técnica mais promissora encontrada
foi via eletroaspersão de uma solução de alginato e fármaco em uma meio salino coagulante, que
produziu microcáspulas de diâmetros compatíveis à aplicação em não tecidos. No entanto, os
testes de liberação do fármaco encapsulados não obtiveram êxito. Estudos focados na dureza das
cápsulas e interação do fármaco com os materiais de encapsulação são necessários para o melhor
entendimento de todo o processo e para que a funcionalidade esperada para o não tecido seja
obtida.
5.
AGRADECIMENTOS
Agradecemos ao PIBIC/CNPq pelo incentivo financeiro e ao Laboratório de
Transferência de Massa (Labmassa) do Departamento de Engenharia Química e Engenharia
de Alimentos da Universidade Federal de Santa Catarina por ceder espaço para realização dos
experimentos. Pela matéria-prima, gentilmente fornecida, agradecemos a empresa Purac.
6.
REFERÊNCIAS
MENA, D.F.; CARRIL, M. G.; FUENTE, L. N.; PICOS, D.R.; MIRABAL, A. M.; VALDÉS,
A. C. Características físico-químicas de las microesferas obtenidas com diferentes polímeros
y la liberación del principio activo. Revista Cubana de Farmácia, vol 37 n1, 2003.
VEIGA, C. C.; LEIMANN, F. V. Encapsulamento de óleo de café em microcápsulas de
gelatina/goma arábica reticuladas por transglutaminase. Trabalho de conclusão de curso,
Campo Mourão, 2014.
VILLANOVA, J. C. O.; ORÉFICE, R. L.; CUNHA, A. S. Aplicações farmacêuticas de
polímeros. Rev. Polímeros: Ciência e Tecnologia, vol. 20, n1, p. 51-64, 2010.
WAY, D. V.; PINTO, J. C. C. S.; SOUZA, M. N.; Estudo da reação de produção de partículas
de gelatina para aplicação na liberação controlada de doxiciclina. Dissertação de mestrado.
Rio de Janeiro, 2013.
ZYDUS NIKKHO FARMACÊUTICA LTDA. Bula do paciente: Ípsilon Ácido épsilonaminocapróico, 2013.