Preparação e caracterização de sistemas de libertação controlada de fármacos com base em polímeros de origem natural

Palavras-chave: Polímeros -- Libertação controlada de farmacos,Libertação controlada de fármacos,Polímeros

Este trabalho tem como principal objectivo a preparação de sistemas de libertação controlada com base em polímeros de origem natural e com o potencial de serem utilizados em diversas aplicações como a entrega específica de fármacos no cólon ou a libertação prolongada e localizada de fármacos. Para isto desenvolveram-se e caracterizaram-se três potenciais sistemas de libertação controlada de moléculas bioactivas, preparados com diferentes polímeros de origem natural. O primeiro sistema estudado envolveu a utilização do poliéster de origem natural poli(3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato), PHBV, o qual foi investigado enquanto matriz para a imobilização do antiflamatório não esteróide flurbiprofeno em micropartículas preparadas pelo método da extracção/evaporação do solvente numa emulsão óleo/água, utilizando o clorofórmio como fase orgânica e o álcool polivinílico (PVA) como surfactante. Um desenho composto central de experiências foi implementado de forma a investigar o efeito de duas variáveis envolvidas no processo de preparação das micropartículas – a concentração do polímero na fase orgânica e a concentração do surfactante na fase aquosa - sobre algumas das propriedades finais dessas mesmas micropartículas, nomeadamente a eficiência de encapsulação do fármaco, o tamanho médio e a distribuição de tamanhos das micropartículas, e o tempo correspondente à libertação in vitro de 50% do fármaco encapsulado. Concluiu-se que as duas variáveis investigadas afectavam, significativamente e de forma oposta, a eficiência de encapsulação do fármaco. Igualmente, verificou-se que o tamanho médio das partículas era afectado positivamente pelo aumento da concentração do polímero na fase orgânica. A concentração do surfactante revelou ser um factor crítico no grau de agregação das micropartículas obtidas, tendo-se concluído que existe um limite mínimo requerido de concentração de surfactante para estabilizar a emulsão óleo/água e, consequentemente, obter micropartículas não agregadas. Os perfis de libertação in vitro do fármaco, a partir de micropartículas produzidas em diferentes condições experimentais, revelaram que mais de 90% do fármaco era libertado nas primeiras oito horas de ensaio. A análise estatística dos valores de t50% (tempo correspondente à libertação in vitro de 50% do fármaco encapsulado) revelou que nenhuma das duas variáveis experimentais investigadas influenciava significativamente este parâmetro. A comparação dos perfis de libertação in vitro do fármaco a partir de micropartículas e o perfil de dissolução do fármaco puro conduziu à conclusão de que o fármaco se encontra essencialmente disperso à superfície das micropartículas e não, como seria desejável num sistema de libertação controlada, efectivamente aprisionado na matriz polimérica. Embora, com as formulações investigadas, não se tenha obtido um sistema de libertação do furbiprofeno com a capacidade de libertar este de forma controlada ao longo de um período de tempo significativo (de semanas ou meses), a investigação e optimização de outras variáveis experimentais, nomeadamente a razão mássica fármaco/polímero utilizada na produção das micropartículas, poderá conduzir a um sistema de libertação capaz de libertar o flurbiprofeno da forma referida anteriormente, e que poderá ser utilizado na libertação controlada e localizada deste. No segundo sistema investigado o polissacarídeo pectina foi quimicamente modificado através da introdução na sua estrutura de grupos terminais vinílicos ou metacrílicos. Os derivados de pectina assim obtidos, por si só ou em conjunto com o macrómero poli(etileno glicol) diacrilato (PEGDA), foram utilizados na formação de hidrogéis químicos preparados por fotoreticulação. A actuação destes hidrogéis enquanto sistemas de libertação controlada foi investigada através de estudos de libertação in vitro de dois fármacos hidrofílicos de baixo peso molecular (sulfato de gentamicina e flurbiprofeno sódico) e de duas proteínas modelo (albumina de soro bovino (BSA) e lisozima). Todos os compostos bioactivo acima referidos foram imobilizados no hidrogel durante a sua formação. Relativamente à modificação química da pectina, a qual se processou em meio heterogéneo, conclui-se que a extensão da modificação química era limitada/controlada pela acessibilidade dos grupos hidroxilo do polissacarídeo, encontrando-se essa acessibilidade directamente relacionada com a capacidade de inchaço das partículas do polissacarídeo no solvente reaccional. No caso dos fármacos hidrofílicos de baixo peso molecular imobilizados nos hidrogéis preparados, verificou-se que estes se libertavam rapidamente, sendo a libertação total atingida, no máximo, passado quatro horas de ensaio. A libertação das proteínas modelo, a partir dos hidrogéis, revelou-se incompleta devido, provavelmente, à ligação covalente e/ou adsorção física de uma fracção da proteína à matriz polimérica. Constatou-se ainda que a presença de enzimas pectinolíticas no meio de libertação conduzia a uma maior quantidade de BSA libertada, supostamente devido à degradação por via enzimática da estrutura tridimensional do hidrogel. Os resultados obtidos neste trabalho indicam que os hidrogéis produzidos poderão ser utilizados enquanto sistemas de libertação específica no cólon, em particular na libertação de protéinas. Por fim, o terceiro sistema estudado envolveu a preparação e caracterização de esponjas de pectina e quitosano, as quais foram obtidas a partir da liofilização dos complexos polielectrolíticos (PECs) formados, em meio aquoso, entre os dois polissacarídeos. Foram produzidas três esponjas de PECs de pectina/quitosano utilizando diferentes proporções iniciais dos dois polissacarídeos. Independentemente das proporções utilizadas, os resultados da análise elemental revelaram que a composição das três esponjas era muito semelhante, sendo estas constituídas maioritariamente por pectina (entre 74 e 78%, percentagem mássica). Estudos da variação do peso das esponjas, realizados ao longo de seis semanas, revelaram que as esponjas perdiam massa de forma contínua, quando mergulhadas em soluções aquosas a pH 2 ou pH 7.4. Esta perda de massa foi atribuída à libertação gradual das cadeias dos dois polissacarídeos, causada pela quebra progressiva das ligações iónicas estabelecidas durante a formação dos PECs entre os grupos COO- da pectina e os grupos NH3+ do quitosano. A análise da composição das esponjas ao longo do tempo de dissolução, e o registo dos espectros de FTIR, revelou que, nas esponjas mergulhadas a pH 2, a perda de massa resultava tanto da perda de pectina como de quitosano, enquanto, a pH 7.4, a perda de massa podia ser maioritariamente atribuída à dissolução das cadeias de pectina. Este comportamento distinto pode ser atribuído aos diferentes estados de ionização/protonação dos dois polissacarídeos nos dois meios aquosos. Uma avaliação preliminar destas esponjas, enquanto sistemas de libertação controlada de proteínas, foi feita, através de um estudo de libertação in vitro de libertação da proteína BSA. Os resultados sugerem que a libertação de proteínas a partir deste tipo de material será controlada pelas fortes interacções físicas estabelecidas entre as proteínas e a matriz polimérica. Este resultado sugere que as matrizes de PECs desenvolvidas apresentam o potencial para serem utilizadas na preparação de sistemas de libertação específica de protéinas no cólon. Em cada um dos três trabalhos desenvolvidos e apresentados nesta Tese foi possível obter conclusões significativas, que poderão ser utilizadas como bases sólidas para a continuação do trabalho de desenvolvimento dos diferentes sistemas de libertação propostos.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias