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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA
CENTRO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM FARMÁCIA
DESENVOLVIMENTO DE MICROESFERAS A PARTIR DO POLI-(3-
HIDROXIBUTIRATO) E DIFERENTES ADJUVANTES DE FORMULAÇÃO
VISANDO O PROLONGAMENTO DA LIBERAÇÃO DO IBUPROFENO PARA O
TRATAMENTO LOCALIZADO DA ARTRITE
JULIANA BIDONE
Florianópolis
2008
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Livros Grátis
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA
CENTRO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM FARMÁCIA
DESENVOLVIMENTO DE MICROESFERAS A PARTIR DO POLI-(3-
HIDROXIBUTIRATO) E DIFERENTES ADJUVANTES DE FORMULAÇÃO
VISANDO O PROLONGAMENTO DA LIBERAÇÃO DO IBUPROFENO PARA O
TRATAMENTO LOCALIZADO DA ARTRITE
Dissertação apresentada ao
Programa de Pós-Graduação em
Farmácia como requisito parcial à
obtenção do grau de Mestre em
Farmácia.
Orientadora: Prof
a
. Dr
a
. Elenara
Lemos-Senna
JULIANA BIDONE
Florianópolis
2008
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DESENVOLVIMENTO DE MICROESFERAS A PARTIR DO POLI-(3-
HIDROXIBUTIRATO) E DIFERENTES ADJUVANTES DE FORMULAÇÃO
VISANDO O PROLONGAMENTO DA LIBERAÇÃO DO IBUPROFENO PARA O
TRATAMENTO LOCALIZADO DA ARTRITE
POR
JULIANA BIDONE
“Esta dissertação foi julgada adequada para obtenção do título de Mestre em
Farmácia e aprovada em sua forma final pelo Programa de Pós-Graduação em
Farmácia da Universidade Federal de Santa Catarina.”
____________________________
Profa. Dra. Elenara M. T. Lemos-Senna
Orientadora
____________________________
Profa. Dra. Elenara M. T. Lemos-Senna
Coordenadora do Programa de Pós-Graduação em Farmácia
Banca Examinadora:
_______________________________ _______________________________
Profa. Dra. Sílvia Stanisçuaski Prof. Dr. Alfredo Tíburcio Nunes
Guterres – UFRGS Pires -UFSC
_______________________________
Profa. Dra. Ângela Machado de
Campos - UFSC
À Martha e Daniela.
Agradecimentos
À Prof
a
. Dr
a
. Elenara Lemos-Senna pela oportunidade concedida, pela
orientação e por possibilitar a concretização deste sonho.
A todas as Prof
as
. do Laboratório de Farmacotécnica por terem desejado o
sucesso deste trabalho, de forma explícita ou por um simples olhar de incentivo.
Ao Prof. Dr. Valdir Soldi e à Marli Soldi pela sempre presente disposição em
ajudar e compartilhar seus conhecimentos.
Ao Prof. Dr. Rogério Tonussi pelo acolhimento e carinho, e por viabilizar a
realização de importantes segmentos deste trabalho.
Ao Prof. Dr. Alfredo Tibúrcio N. Pires e a todos os integrantes do Laboratório de
Polímeros, por permitirem a utilização de seu laboratório, e principalmente, à querida
Giovana, pela paciência, pelas conversas e por ter-me ‘socorrido’ inúmeras vezes.
Aos amigos do Laboratório de Neurobiologia da Nocicepção, seres humanos
simplesmente incríveis e admiráveis.
Em especial, à Taty morena, não apenas por sua ajuda nos experimentos, mas
por sua luz e a, sempre contagiante, alegria de viver. Por ser um exemplo de
pesquisadora e de mulher.
Ao Prof. Dr. Marcos A. Segatto pelos primeiros ensinamentos na trajetória da
pesquisa e por ter disponibilizado seu laboratório sempre que se fez necessário.
À Sandra e ao Nilson, exemplos de luta, trabalho e honestidade.
Aos amigos da Farmacotécnica, pela paciência extrema, pelo carinho, e por
esta amizade reconfortante. Dani, Tati loira, Andréia e Cá, obrigada também pelas
conversas (terapêuticas).
Aos amigos do Controle de Qualidade, da Farmacognosia, da Virologia
Aplicada e de todos os cantos da UFSC, dos quais não cito nomes com receio de
ser injusta, mas a quem deixo meus profundos agradecimentos por tudo, pelo
carinho, atenção, paciência e, é claro, por todos os momentos de diversão e alegria.
A todos os demais amigos (de fora do mestrado), em especial à Simone e
Raquel, pelo companheirismo, amizade, compreensão e por todas as longas
conversas, regadas a vinho e sorrisos.
À Tica, companheira inseparável na redação desta dissertação.
E, em especial, à minha mãe Martha e à minha irmã Daniela por existirem e por
sempre estarem ao meu lado, apesar de todas as dificuldades e diferenças.
“Podemos escolher o que
semear, mas somos
obrigados a colher aquilo que
plantamos”.
(Provérbio chinês)
SUMÁRIO
Lista de Tabelas .................................................................................................... XII
Lista de Figuras .................................................................................................... XIV
Lista de Siglas e Abreviaturas ............................................................................ XVII
Resumo .................................................................................................................. XIX
Abstract .................................................................................................................. XX
1. INTRODUÇÃO E OBJETIVOS ............................................................................
.
21
1.1 Introdução ........................................................................................................... 22
1.2 Objetivos ............................................................................................................. 25
1.2.1 Objetivo Geral .................................................................................................. 25
1.2.2 Objetivos Específicos ......................................................................................
.
25
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ................................................................................ 26
2.1 Microencapsulação de fármacos ........................................................................ 27
2.2 Polihidroxialcanoatos .......................................................................................... 31
2.2.1 Histórico dos PHAs .......................................................................................... 32
2.2.2 Biossíntese dos PHAs ....................................................................................
.
.
34
2.2.3 Características químicas e físico-químicas dos PHAs ....................................
.
36
2.2.4 Degradação ....................................................................................................
.
.
38
2.2.5 Toxicidade e biocompatibilidade dos polihidroxialcanoatos ...........................
.
40
2.2.6 Aplicações do PHA em sistemas de liberação ...............................................
.
.
42
2.3 Artrite Reumatóide .............................................................................................. 52
2.4 Ibuprofeno ..........................................................................................................
..
57
3. MATERIAIS E MÉTODOS ...................................................................................
.
61
3.1 Materiais ............................................................................................................
.
.
62
3.1.1 Matérias-primas ..............................................................................................
.
.
62
3.1.2 Reagentes e solventes ...................................................................................
.
.
62
3.1.3. Equipamentos ................................................................................................. 62
3.2 Métodos :
PARTE I - Avaliação do efeito da adição de trimiristato de glicerila
sobre a liberação do ibuprofeno a partir de microesferas de poli (3-
hidroxibutirato)........................................................................................................... 64
3.2.1 Preparação e caracterização das microesferas brancas e contendo ibuprofeno
a partir de blendas de poli (3-hidroxibutirato) e trimiristato de glicerila
................................................................................................................................... 64
3.2.1.1 Preparação das microesferas ....................................................................... 64
3.2.1.2 Avaliação da viscosidade cinemática da fase interna ..................................
.
65
3.2.1.3 Caracterização das microesferas ................................................................
.
.
66
3.2.1.3.1 Determinação da eficiência de encapsulação e teor de ibuprofeno nas
microesferas ............................................................................................................
.
.
66
3.2.1.3.1.1 Curva de calibração do IBF em metanol ................................................
.
66
3.2.1.3.1.2 Determinação da eficiência de encapsulação e do teor de ibuprofeno... 67
3.2.1.3.2 Avaliação da morfologia das microesferas ...............................................
.
68
3.2.1.3.3 Análise por calorimetria exploratória diferencial (DSC) ............................
.
68
3.2.1.4 Avaliação do perfil de liberação do IBF a partir das microesferas ...............
.
69
3.2.1.4.1 Curva de calibração do IBF em tampão fosfato 0,02 M pH 7,4 ................
..
69
3.2.1.4.2 Determinação da solubilidade do IBF no meio de liberação ..................... 69
3.2.1.4.3 Avaliação do perfil de liberação do IBF em tampão fosfato 0,02 M pH 7,4
................................................................................................................................... 69
3.2.2 Preparação e avaliação da morfologia de filmes obtidos a partir de blendas de
poli (3-hidroxibutirato) e trimiristato de glicerila ........................................................
.
70
3.2.2.1 Preparação dos filmes .................................................................................
.
.
70
3.2.2.2 Avaliação da morfologia dos filmes .............................................................
.
..
70
PARTE II - Efeito da adição de poli (D-L-ácido lático)-co-polietilenoglicol (PLA-PEG)
e gelatina (GEL) sobre as propriedades físico-químicas das partículas e sobre o
perfil de liberação do ibuprofeno a partir de microesferas de poli(3-hidroxibutirato)
..................................................................................................................................
.
.
71
3.2.3 Preparação e caracterização das microesferas ..............................................
.
71
3.2.3.1 Preparação das microesferas brancas e contendo ibuprofeno a partir de
blendas de P(3HB) e PLA-PEG ................................................................................ 71
3.2.3.2 Preparação das microesferas brancas e contendo ibuprofeno a partir do
P(3HB) e gelatina .....................................................................................................
.
72
3.2.3.3 Caracterização físico-química das microesferas .........................................
.
.
73
3.2.3.3.1 Determinação da eficiência de encapsulação e teor de ibuprofeno nas
microesferas ...........................................................................................................
.
.
..
73
3.2.3.3.2 Avaliação da morfologia das microesferas ...............................................
.
.
73
3.2.3.3.3 Determinação do diâmetro médio e distribuição granulométrica das
microesferas ............................................................................................................
.
..
74
3.2.3.3.4 Análise por calorimetria exploratória diferencial (DSC) ............................
.
.
74
3.2.3.3.5 Difração de Raios-X ..................................................................................
.
74
3.2.3.4 Avaliação do perfil de liberação do IBF a partir das microesferas ...............
..
74
3.2.3.5. Preparação e avaliação da morfologia de filmes obtidos a partir de blendas
de poli (3-hidroxibutirato) e poli(D,L-ácido lático)-b-polietilenoglicol
..................................................................................................................................
..
75
3.2.3.5.1 Preparação dos filmes ..............................................................................
.
75
3.2.3.5.2 Avaliação da morfologia dos filmes ..........................................................
.
.
76
PARTE III-
Avaliação preliminar da eficácia terapêutica in vivo do ibuprofeno
liberado a partir das microesferas em modelo de artrite crônica induzida por
Adjuvante Completo de Freund (CFA) .....................................................................
.
77
3.2.4 Animais ...........................................................................................................
.
.
77
3.2.5 Protocolos Experimentais ...............................................................................
.
.
77
3.2.5.1 Indução da artrite crônica pelo Adjuvante Completo de Freund (CFA)
................................................................................................................................... 77
3.2.5.2 Avaliação da incapacitação articular ............................................................
.
78
3.2.5.3 Avaliação do edema articular .......................................................................
.
79
3.2.5.4 Leucograma do fluido sinovial .............................................................
...........
79
3.2.6 Avaliação da resposta terapêutica do ibuprofeno após administração i.a. das
microesferas .............................................................................................................
.
80
3.2.7 Análise estatística dos resultados ...................................................................
.
81
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO ........................................................................... 82
PARTE I - Efeito da adição de trimiristato de glicerila sobre a liberação do ibuprofeno
a partir de microesferas de poli (3-hidroxibutirato) ...................................................
.
83
4.1 Preparação e caracterização das microesferas .................................................
.
83
4.1.1 Determinação da eficiência de encapsulação e teor de ibuprofeno nas
microesferas ............................................................................................................
.
.
84
4.1.2 Caracterização físico-química .........................................................................
.
88
4.1.2.1 Avaliação da morfologia das microesferas ..................................................
.
88
4.1.2.2 Avaliação da morfologia dos filmes .............................................................
.
.
95
4.1.2.3 Análise por calorimetria exploratória diferencial (DSC) ...............................
.
.
97
4.1.3 Avaliação do perfil de liberação do IBF a partir das microesferas ................
.
100
PARTE II
-
--
- Efeito da adição de poli(D,L-ácido láctico)-b-poli(etilenoglicol) (PLA-PEG)
e gelatina (GEL) sobre as propriedades físico-químicas e sobre o perfil de liberação
do ibuprofeno a partir de microesferas de poli (3-hidroxibutirato)
................................................................................................................................. 105
4.2 Preparação e caracterização das microesferas a partir de blendas de P(3HB) e
PLA-PEG ................................................................................................................ 105
4.2.1 Determinação da eficiência de encapsulação e teor de ibuprofeno nas
microesferas .........................................................................................................
.
. 106
4.2.2 Caracterização físico-química ....................................................................... 108
4.2.2.1 Avaliação da morfologia das partículas......................................................
.
108
4.2.2.2 Avaliação da morfologia de filmes de P(3HB) e de blendas ......................
.
111
4.2.2.3 Análise por calorimetria exploratória diferencial (DSC) .............................
.
111
4.2.2.4 Difração de Raio-X ....................................................................................
.
.
115
4.2.3 Determinação do diâmetro médio e distribuição granulométrica das
microesferas ..........................................................................................................
.
.
120
4.2.4 Avaliação do perfil de liberação do IBF a partir das microesferas ................
..
121
PARTE III -
--
-
Avaliação preliminar da eficácia terapêutica in vivo do ibuprofeno
liberado a partir das microesferas em modelo de artrite crônica induzida por
Adjuvante Completo de Freund (CFA) ...................................................................
.
129
4.3 Avaliação da eficácia terapêutica do ibuprofeno liberado a partir das
microesferas ..........................................................................................................
.
.
129
5. CONCLUSÕES .................................................................................................. 133
6. BIBLIOGRAFIA .................................................................................................. 136
XII
LISTA DE TABELAS
TABELA 1 Fatores que demonstraram afetar a velocidade de liberação de fármacos
a partir de micropartículas de PHAs, preparadas pela técnica de emulsão
evaporação do solvente ...........................................................................................
..
43
TABELA 2 Solubilidade aproximada do ibuprofeno em temperatura ambiente ...... 58
TABELA 3 Composição das microesferas preparadas a partir de blendas de P(3HB)
e TMG ....................................................................................................................... 66
TABELA 4 Composição das microesferas preparadas a partir de blendas de P(3HB)
e PLA-PEG ............................................................................................................... 71
TABELA 5 Composição das formulações de microesferas preparadas a partir do
P(3HB) e gelatina 10:1 ............................................................................................. 73
TABELA 6 Delineamento dos grupos de animais utilizados para avaliar a resposta
terapêutica com ibuprofeno liberado a partir das microesferas ................................ 80
TABELA 7 Análise dos dados da regressão obtidos a partir da curva de calibração
do ibuprofeno por espectrofotometria de absorção no ultravioleta
..........................
.
85
TABELA 8 Valores de eficiência de encapsulação e de teor de ibuprofeno nas
microesferas .............................................................................................................
.
86
TABELA 9 Análise da variância obtida a partir dos valores de teor de fármaco
................................................................................................................................... 87
TABELA 10 Valores da diferença entre as médias dos teores de IBF (mg/ 100mg
microesferas) para as formulações .......................................................................... 87
TABELA 11 Viscosidade cinemática de soluções de P(3HB) e trimiristato de glicerila
em clorofórmio das microesferas e das matérias primas utilizadas ......................... 90
TABELA 12 Resultados da análise por calorimetria exploratória diferencial ..........
................................................................................................................................. 100
TABELA 13 Análise dos dados da regressão obtidos a partir da curva de calibração
do ibuprofeno por espectrofotometria de absorção no ultravioleta ........................ 101
TABELA 14 Valores eficiência de encapsulação e de teor de ibuprofeno nas
microesferas
....................................................................................................................
.
107
TABELA 15 Análise da variância obtida a partir dos valores de teor de fármaco . 107
TABELA 16 Valores da diferença entre as médias dos teores de IBF (mg/ 100 mg
microesferas) obtidas para as formulações ............................................................ 108
XIII
TABELA 17 Resultados obtidos por análise de calorimetria exploratória diferencial
das microesferas e das matérias primas utilizadas ................................................ 113
TABELA 18 Resultados obtidos por análise de calorimetria exploratória diferencial
das microesferas e das matérias primas utilizadas ................................................ 114
TABELA 19 Intensidade dos picos de difração de raios-X obtidos a partir dos
difratogramas do fármaco, P(3HB), PLA-PEG e microesferas brancas e contendo
IBF........................................................................................................................... 119
TABELA 20 Resultados obtidos por difração a laser para diâmetro médio e
distribuição granulométrica das microesferas ........................................................ 121
TABELA 21 Análise da variância referente aos valores de percentagem obtidos na
primeira hora de ensaio de liberação ..................................................................... 123
TABELA 22 Valores de diferença entre as médias do percentual de IBF liberado
após uma hora ........................................................................................................ 124
TABELA 23 Análise da variância obtida a partir dos valores de AUC dos perfis de
liberação, obtidas após 96 horas de ensaio ........................................................... 125
TABELA 24 Valores da diferença entre as médias das áreas sob as curvas dos
perfis obtidos após 96 horas .................................................................................. 125
TABELA 25 Dados de regressão obtidos após aplicação do modelo de Baker-
Lonsdale nos perfis de liberação do ibuprofeno a partir das microesferas ............ 127
XIV
LISTA DE FIGURAS
FIGURA 1 Rota metabólica para síntese de PHAs .................................................. 35
FIGURA 2 Estrutura geral dos polihidroxialcanoatos ............................................... 37
FIGURA 3 Esquema do tratamento da artrite reumatóide ....................................... 56
FIGURA 4 Estrutura química do ibuprofeno ............................................................. 57
FIGURA 5 Esquema ilustrativo da preparação das microesferas pelo método de
emulsão/evaporação do solvente ............................................................................. 65
FIGURA 6 Esquema ilustrativo da preparação de microesferas de P(3HB) e gelatina
................................................................................................................................... 72
FIGURA 7 (A) Ratas com as sapatilhas metálicas e (B) cilindro de aço inox utilizado
na determinação da incapacitação articular através da medida do tempo de elevação
da pata (TEP,s) ........................................................................................................ 78
FIGURA 8 Medida do diâmetro articular com auxílio de um paquímetro não-digital
................................................................................................................................... 79
FIGURA 9 Estrutura química do trimiristato de glicerila ........................................... 84
FIGURA 10 Curva de calibração do ibuprofeno em metanol obtida por
espectrofotometria de absorção no ultravioleta ........................................................ 85
FIGURA 11 Micrografias obtidas por MEV das microesferas contendo fármaco IBF
preparadas com solvente clorofórmio a partir de (a) P(3HB), (b) P(3HB):TMG 9:1, (c)
P(3HB):TMG 4:1, (d) P(3HB):TMG 3:1 e (e) P(3HB):TMG 1:1, em aumento de 1000
vezes ........................................................................................................................ 89
FIGURA 12 Micrografias obtidas por MEV das microesferas brancas preparadas
com solvente diclorometano a partir de (a) P(3HB), (b) P(3HB):TMG 9:1, (c)
P(3HB):TMG 4:1, (d) P(3HB):TMG 3:1 e (e) P(3HB):TMG 1:1, em aumento de 1000
vezes......................................................................................................................... 92
FIGURA 13 Micrografias obtidas por MEV das microesferas contendo fármaco IBF
preparadas com solvente diclorometano a partir de (a) P(3HB), (b) P(3HB):TMG 9:1,
(c) P(3HB):TMG 4:1, (d) P(3HB):TMG 3:1 e (e) P(3HB):TMG 1:1, em aumento de
1000 vezes................................................................................................................ 93
FIGURA 14 Micrografias obtidas por MEV das microesferas de P(3HB):TMG 3:1
brancas preparadas utilizando diclorometano como solvente e (a) com e (b) sem
adição de álcool isopropílico na fase externa da emulsão, em aumento de 1000
vezes......................................................................................................................... 94
XV
FIGURA 15 Micrografias obtidas por MEV da superfície e da fratura de filmes obtidos
a partir do (a) P(3HB), (b) P(3HB):TMG 9:1, (c) P(3HB):TMG 4:1, (d) P(3HB):TMG
3:1 e (e) P(3HB):TMG 1:1, usando clorofórmio como solvente................................. 96
FIGURA 16 Micrografias obtidas por MEV da superfície e da fratura de filmes
preparados a partir do (a) P(3HB) e (b) P(3HB):TMG 3:1, usando diclorometano
como solvente .......................................................................................................... 97
FIGURA 17 Termogramas obtidos por DSC após análise do (a) IBF, (b) P(3HB), (c)
TMG, (d) Microesferas P(3HB) brancas, (e) Microesferas P(3HB) com IBF, (f) Mistura
física de P(3HB), TMG e IBF, (g) Microesferas P(3HB):TMG 3:1 brancas e (h)
Microesferas P(3HB): TMG 3:1 com IBF................................................................... 98
FIGURA 18 Curva de calibração do ibuprofeno em tampão fosfato 0,02M pH 7,4,
obtida por espectrometria de absorção no ultravioleta........................................... 101
FIGURA 19 Perfis de liberação obtidos a partir das microesferas preparadas usando
(a) clorofórmio e (b) diclorometano como solvente da fase interna .......................
.
103
FIGURA 20 Micrografias obtidas por MEV das microesferas obtidas a partir de (a)
P(3HB) e (b) P(3HB):TMG 3:1 em clorofórmio e (c) P(3HB):TMG 3:1 em
diclorometano, após sete dias do início do ensaio de liberação ............................ 104
FIGURA 21 Estrutura química do PLA-PEG. n= unidades de etileno glicol, m=
unidades de ácido lático.......................................................................................... 106
FIGURA 22 Micrografias obtidas por MEV das microesferas brancas preparadas a
partir do (a) P(3HB), (b) P(3HB):PLA-PEG 3:1, (c) P(3HB):PLA-PEG 1:1, (d)
P(3HB):gelatina, (e) P(3HB):gelatina (etanol) ........................................................ 109
FIGURA 23 Micrografias obtidas por MEV das microesferas contendo IBF
preparadas a partir
do
(a) P(3HB), (b) P(3HB):PLA-PEG 3:1, (c) P(3HB):PLA-PEG
1:1, (d) P(3HB):gelatina e (e) P(3HB):gelatina (etanol). ......................................... 110
FIGURA 24 Micrografias obtidas por MEV da superfície e da fratura de filmes de
P(3HB):PLA-PEG 3:1
............................................................................................. 111
FIGURA 25 Termogramas obtidos por DSC para (a) IBF, (b) P(3HB), (c) PLA-PEG,
(d) Mistura física de P(3HB), PLA-PEG e IBF, (e) Microesferas P(3HB) brancas, (f)
Microesferas P(3HB):PLA-PEG 3:1 brancas , (g) Microesferas P(3HB) com IBF, (h)
Microesferas P(3HB): PLA-PEG 3:1 com IBF......................................................... 112
FIGURA 26 Termogramas obtidos por DSC para (a) IBF, (b) P(3HB), (c) Gelatina; (d)
Mistura física de P(3HB), gelatina e IBF, (e) Microesferas P(3HB):gelatina 10:1
brancas e (f) Microesferas P(3HB): gelatina 10:1 com IBF..................................... 115
XVI
FIGURA 27 Difratogramas obtidos após análise do (a) ibuprofeno, (b) P(3HB), (c)
microesferas de P(3HB) brancas e (d) microesferas de P(3HB) contendo IBF
................................................................................................................................. 116
FIGURA 28 Difratogramas obtidos após análise do (a) ibuprofeno, (b) P(3HB), (c)
PLA-PEG, (d) microesferas P(3HB):PLA-PEG 3:1 brancas, (e) microesferas
P(3HB):PLA-PEG 1:1 brancas, (f) microesferas de P(3HB):PLA-PEG 3:1 com IBF e
(g) microesferas P(3HB):PLA-PEG 1:1 com IBF..................................................... 117
FIGURA 29 Difratogramas obtidos após análise do (a) ibuprofeno, (b) P(3HB), (c)
microesferas P(3HB): gelatina 10:1 brancas e (d) microesferas de P(3HB):gelatina
10:1 com IBF........................................................................................................... 118
FIGURA 30 Histograma da distribuição granulométrica das microesferas obtidas a
partir de P(3HB), P(3HB):gelatina 10:1, P(3HB):gelatina 10:1 (etanol),
P(3HB):PLA-PEG 3:1 e P(3HB):PLA-PEG 1:1 ....................................................... 121
FIGURA 31 Perfis de liberação obtidos a partir de microesferas P(3HB) puro ,
P(3HB):gelatina 10:1, P(3HB):gelatina 10:1 (etanol), P(3HB):PLA-PEG 3:1,
P(3HB):PLA-PEG 1:1 e ibuprofeno livre, após (a) 168 horas e (b) 24 horas de
ensaio...................................................................................................................... 123
FIGURA 32 Gráfico obtido após aplicação do modelo Baker-Lonsdale nos perfis de
liberação do IBF a aprtir das microesferas de P(3HB), P(3HB):GEL 10:1, P(3HB):
GEL 10:1(etanol), P(3HB):PLA-PEG 3:1 e P(3HB):PLA-PEG 1:1.......................... 127
FIGURA 33 Micrografias obtidas por MEV das microesferas de (a) P(3HB):PLA-PEG
3:1, (b) P(3HB):PLA-PEG 1:1, (c) P(3HB):GEL e (d) PHB:GEL(etanol), após sete
dias do início do ensaio de liberação ..................................................................... 128
FIGURA 34 Avaliação da resposta antinociceptiva de microesferas contendo
ibuprofeno através da medida de incapacitação articular. Os resultados estão
expressos como média e erro padrão da média (M ± E.P.M) de 6 ratos por grupo.
Análise estatística (ANOVA de uma via seguida de post-hoc de Tukey)
............... 130
FIGURA 35 Avaliação do aumento do diâmetro articular de microesferas contendo
ibuprofeno. Os resultados estão expressos como média e erro padrão da média (M ±
E.P.M) de 6 ratos por grupo. Análise estatística (ANOVA de uma via seguida de
post-hoc de Tukey). *** e
##
indicam diferença estatística entre os grupos tratados
com micropartículas de ibuprofeno e salina (p<0.001) e os grupos tratados com
micropartículas de ibuprofeno e ibuprofeno livre (p<0.01) ..................................... 131
FIGURA 36 Avaliação da migração celular de microesferas contendo ibuprofeno. Os
resultados estão expressos como média e erro padrão da média (M ± E.P.M) de 6
ratos por grupo. Análise estatística (ANOVA de uma via seguida de post-hoc de
Tukey) ..................................................................................................................... 132
XVII
LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS
△
△△
△Hexp variação da entalpia de fusão experimental
3HB 3- hidroxibutirato
3HHx 3-hidroxihexanoato
3HV 3-hidroxivalerato
4HB 4- hidroxibutirato
Å angstron
a/o água em óleo
a/o/a água em óleo em água
AINES antinflamatórios não-esteroidais
ANOVA análise de variância
AR artrite reumatóide
AUC área sob a curva
COX ciclooxigenase
Cst centistokes
d.m.s diferença mínima significativa
DSC Calorimetria Exploratória Diferencial
EBV vírus Epstein-Barr
F valor de F calculado
F crítico valor de F tabelado ao nível de significância de 5%
gl grau de liberdade
HA hidroxiácido
IBF ibuprofeno
MEV microscopia eletrônica de varredura
MQ média dos quadrados
o/a óleo em água
XVIII
o/o óleo em óleo
P(3HB) poli-(3-hidroxibutirato)
P(3HB)a poli [(R,S)-3-hidroxibutirato] atático
P(3-HB-co-HV) poli-(3-hidroxibutirato-co-hidroxivalerato)
P(3HV) poli-(3-hidroxivalerato)
p/p peso por peso
p/v peso por volume
PCL policaprolactona
PEG poli(etilenoglicol)
PGs prostaglandinas
PHAs polihidroxialcanoatos
PHBHHx poli(hidroxibutirato-co-hidroxihexanoato)
PLA poli-(ácido lático)
PLAGA poli(ácido lático- co-glicólico)
PLA-PEG poli-(D-L-ácido lático)-b-poli(etilenoglicol)
PVA álcool polivinílico
r
2
coeficiente de regressão
RPM rotações por minuto
s desvio padrão
s/o/a sólido em óleo em água
SQ soma dos quadrados
Tg temperatura de transição vítrea
Tm temperatura de fusão
TMG trimiristato de glicerila
Xc grau de cristalinidade relativo
TEP tempo de elevação da pata
DA diâmetro articular
XIX
RESUMO
Polihidroxialcanoatos (PHAs) são poliésters biodegradáveis e biocompátiveis,
produzidos por uma ampla variedade de microorganismos e estocados como fonte de
carbono e energia. Poli-(3-hidroxibutirato) (P(3HB)) é o membro mais comum desta
família e tem sido usado na obtenção de carreadores de fármacos. Na maior parte dos
casos, a liberação de fármacos a partir de microesferas de P(3HB) ocorre em taxas
excessivas e tem sido assumido que o fenômeno de liberação é mais dependente da
velocidade de dissolução do fármaco do que da degradação da matriz. A estratégia de
misturar diferentes materiais em uma formulação pode ser empregada para modificar as
propriedades físico-químicas de microesferas e controlar a liberação. Neste contexto,
este trabalho teve como objetivo avaliar o efeito da formação de blendas de P(3HB) com
trimiristato de gricerila (TMG) ou poli (D,L-ácido lático)-b-poli (etilenoglicol) (PLA-PEG) e
da obtenção de partículas compostas de P(3HB) e gelatina (GEL) sobre as
características físico-químicas das microesferas e o perfil de liberação do ibuprofeno. O
método de emulsão/evaporação do solvente foi empregado no preparo das microesferas
de P(3HB):TMG (9:1, 4:1, 3:1 e 1:1) e P(3HB):PLA-PEG (3:1 e 1:1), usando clorofórmio
ou diclorometano/ álcool isopropílico como solventes. As microesferas de P(3HB):GEL
10:1 foram preparadas usando o procedimento de dupla emulsão/evaporação do
solvente. Elevados valores de eficiência de encapsulação foram verificados em todas as
formulações testadas. Partículas esféricas e de superfície rugosa, apresentando
diâmetro médio entre 21,93 e 41,55 µm, foram obtidas. A utilização de diclorometano e o
aumento da proporção de TMG na blenda conduziram à redução da porosidade das
partículas. Entretanto, os estudos de liberação em tampão fosfato 0,02 M pH 7,4
mostraram que a associação de P(3HB) e TMG não conduz ao controle de liberação do
IBF, a qual foi bastante pronunciada na primeira hora de ensaio. Elevados valores de
liberação inicial (efeito burst) também foram observados nas microesferas preparadas a
partir das blendas de P(3HB) e PLA-PEG 3:1 e P(3HB):GEL 10:1. Neste último caso, a
adição de etanol acelerou a liberação do IBF, indicando que a adição do solvente afeta a
localização do fármaco na matriz. As análises por calorimetria exploratória diferencial
(DSC) e difração de raios-x indicaram a redução da cristalinidade do P(3HB) somente
quando a blenda P(3HB):PLA-PEG 1:1 foi testada. Entretanto, independente das
condições de preparo das microesferas, o IBF pareceu estar parcialmente disperso na
sua forma amorfa ou molecular na matriz. Apesar da utilização da blenda de P(3HB) e
PLA-PEG 1:1 ter conduzido à redução da cristalinidade, a velocidade de liberação foi
mais prolongada quando as microesferas de P(3HB):PLA-PEG 3:1 foram testadas,
sugerindo que o grau de hidratação da matriz pode ter interferido na cinética de
liberação. A avaliação in vivo do ibuprofeno encapsulado nas microesferas de
P(3HB):PLA-PEG 3:1 foi conduzida em ratos artríticos (modelo CFA). Os resultados
obtidos indicaram redução do edema articular e da migração celular após administração
das microesferas contendo IBF, quando comparado aos grupos tratados com IBF livre e
microesferas brancas, respectivamente.
Palavras-chave: microesferas, poli-(3-hidroxibutirato), ibuprofeno, liberação controlada,
blendas poliméricas, compósitos.
XX
ABSTRACT
Title: Development of microspheres from poly-(3-hydroxybutyrate) and
different formulation adjuvants aiming to prolong the release of the ibuprofen
for local treatment of arthritis
Polyhydroxyalkanoates (PHAs) are biodegradable and biocompatible polyesters produced by
a wide variety of microorganisms, which are accumulated by the bacteria as an energy and
carbon storage material. Poly-(3-hydroxybutyrate) (P(3HB)) is the most common member of
this family, and it has been used to obtain polymer-based drug carriers. In most of the cases,
the release of drugs from P(3HB) microspheres occurs at excessive rates and it has been
assumed that the release phenomenon is more dependent on drug dissolution rather than on
matrix degradation. The strategy of blending multiple polymers in a formulation may be
employed to modify physicochemical properties of microspheres and control drug release.
The aim of this study was to evaluate the effect of blending P(3HB) and glyceryl trimyristate
(TMG) or poly(D,L-lactide)-b-polyethylene glycol (PLA-PEG), and of preparing P(3HB) and
gelatin (GEL) composites on IBF release rate from microspheres. P(3HB), P(3HB):TMG (9:1,
4:1, 3:1 and 1:1) and P(3HB):PLA-PEG (3:1 or 1:1) microspheres were prepared by a single
emulsion/evaporation method, using chloroform or methylene chloride/isopropilic alcohol as
solvent. P(3HB):GEL (10:1) composite microspheres were prepared using a double
emulsion/evaporation process. The encapsulation efficiency was high in all tested
formulations. Spherical particles displaying rough surface and mean diameter ranging from
21.93 µm to 41.55 µm were obtained. The increasing of TMG ratio in the blend lead to the
reduction of the particle porosity in a concentration-dependent manner, since the
micropheres prepared from a PHB:TMG ratio of 1:1 were less porous than those obtained
from PHB:TMG ratio of 9:1. However, even though the addition of glyceryl trimyristate in the
internal phase of the emulsion to have resulted in a noticeable reduction of the particle
porosity, the association of P(3HB) and TMG did not allow the control of IBF release, which
was very quick in the first hour of assay. Burst effect was also observed in the IBF release
profiles obtained from P(3HB):PLA-PEG 3:1 and P(3HB):GEL 10:1 microspheres. Upon
ethanol addition, a faster IBF release was verified from P(3HB)/GEL composite
microspheres, indicating that the solvent addition affects the location of the drug in the
matrix. DSC and XRD analyses indicated the reduction of the crystallinity degree of the
P(3HB) only when the 1:1 P(3HB):PLA-PEG blend was used to prepare the microspheres.
However, independent of the conditions under which microspheres were prepared, the IBF
appeared to be partially dispersed in its amorphous or molecular form in the matrix. Although
the reduction of the crystallinity degree of P(3HB) has been verified in 1:1 P(3HB):PLA-PEG
microspheres, the IBF release rate was more prolonged from 3:1 P(3HB):PLA-PEG
microspheres, indicating that the matrix hydration degree had played an important role in the
release kinetic. The in vivo evaluation of ibuprofen-loaded 3:1 P(3HB):PLA-PEG
microspheres was carried out in arthritic rats (CFA model). The articular edema and the cell
migration were significantly reduced after IBF-loaded microspheres administration, when
compared with the groups treated with IBF alone and unloaded microspheres, respectively.
Keywords: microspheres, poly-(3-hydroxybutyrate), ibuprofen, controlled release, polymer
blends, composites.
_______________________________1. INTRODUÇÃO E OBJETIVOS
22
1.1 INTRODUÇÃO
A preocupação com o sucesso de tratamentos realizados com fármacos
de características singulares, como toxicidade elevada, estreita faixa terapêutica,
rápida metabolização, ou que precisam ser empregados em esquemas terapêuticos
de longa duração, levou os pesquisadores do setor farmacêutico a buscarem novas
alternativas de administração, além daquelas consideradas convencionais. Este
interesse torna-se ainda mais pertinente quando se trata de fármacos de uso
contínuo, destinados à terapia de doenças crônico-degenerativas. Neste contexto,
as micropartículas têm sido bastante estudadas, pois oferecem um importante meio
de controlar a liberação dos fármacos, por meio do emprego de uma ampla
variedade de materiais poliméricos e de metodologias para a sua obtenção (WATTS
et al., 1990; FREIBERG, ZHU, 2004; FREITAS, MERKLE, GANDER, 2005).
A flexibilidade de se projetar e selecionar polímeros com características
únicas, capazes de se adequarem a diferentes situações, garante uma ampla
aplicabilidade destes materiais na medicina. Dentre os materiais poliméricos,
destacam-se os polímeros biodegradáveis, que podem ser usados, por exemplo, na
substituição temporária de tecidos ou como sistemas de liberação de fármacos
(ORÉFICE, 2008). De acordo com a forma de obtenção, os polímeros
biodegradáveis podem ser classificados em duas categorias, sintéticos e naturais.
Dentre os polímeros sintéticos mais utilizados estão o poli (ácido glicólico) (PGA), o
poli (ácido lático) (PLA), os copolímeros do ácido lático e glicólico (PLAGA) e a
policaprolactona (PCL). Tais polímeros, pertencentes à classe dos poliésteres
alifáticos, sofrem hidrólise química ou enzimática de suas ligações ésteres no meio
fisiológico, formando produtos de degradação que são metabolizados e eliminados
do organismo. Em alternativa ao uso destes polímeros consideram-se os
polihidroxialcanoatos (PHAs). Tais polímeros são poliésteres de hidróxiácidos
estereoregulares e opticamente ativos, não sendo produzidos por síntese química,
mas biossinteticamente por bactérias a partir de matérias primas naturais. Os
membros mais comuns da família dos PHAs são o poli-(3-hidroxibutirato) (P(3HB)) e
o copolímero poli-(3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato) (P(3HB-co-3HV))
(VERHOOGT, RAMSAY, FAVIS, 1994; ZINN et al., 2001).
23
No Brasil, a produção de PHAs teve ínicio na década de 90, por meio de
um projeto cooperativo entre o Instituto de Pesquisa e Tecnologia (IPT), Copersucar
e Universidade de São Paulo, usando carboidratos como material de partida, em
especial o açúcar de cana (IPT, 2008). Desde então, a produção nacional destes
polímeros tem aumentado consideravelmente, tornando o Brasil o único país
produtor de P(3HB) e P(3HB-co-3HV) da América Latina. Estes polímeros têm sido
produzidos a partir de matérias-primas de baixo custo, fato que, em conjunto com
suas características de biodegradabilidade e biocompatibilidade, torna-os materiais
promissores no que se refere ao desenvolvimento de medicamentos inovadores.
A degradação hidrolítica do P(3HB) leva à formação do monômero ácido
D(-)-3-hidroxibutírico, um constituinte normal do sangue. No entanto, apesar das
suas vantagens, a utilização do P(3HB) torna-se limitada por sua lenta velocidade de
biodegradação e alta estabilidade hidrolítica nos tecidos. A degradação hidrolítica do
P(3HB) em condições fisiológicas pode levar meses e está relacionada com a sua
elevada cristalinidade e natureza hidrofóbica das cadeias alquílicas (RENARD et al.,
2003). A elevada cristalinidade é responsável também pela grande porosidade
observada nas matrizes obtidas a partir do P(3HB), o que torna difícil o controle da
liberação. Um recente estudo realizado por Carmingnan (2006) demonstrou uma
rápida liberação do ibuprofeno a partir de microesferas de P(3HB), ou seja, cerca de
70%, na primeira hora de ensaio, contrastando com a liberação de unicamente 25%
do fármaco encapsulado a partir das microesferas de PLAGA. Neste caso, a
velocidade de liberação do ibuprofeno foi claramente dependente da cristalinidade
da matriz polimérica empregada, sugerindo também que a localização do fármaco
na partícula depende deste parâmetro. A melhor dispersão do fármaco, encontrada
nos sistemas matriciais amorfos, e o aumento da interação fármaco-polímero podem
ser considerados fatores determinantes no controle da velocidade de liberação
(FREIBERG & ZHU, 2004).
A associação de polímeros em sistemas matriciais tem se mostrado uma
estratégia promissora para a obtenção de novos materiais com melhor desempenho.
Essas misturas, denominadas blendas, permitem a obtenção de materiais com
propriedades diferentes às dos componentes puros, sendo efetivas para alterar as
propriedades físicas e mecânicas de cada polímero individualmente. Desta maneira,
as características físico-químicas das microesferas de P(3HB) podem ser
24
modificadas por meio da obtenção de blendas com outros materiais, na busca da
modulação do perfil de liberação de fármacos (BHATT, SHAH, TRIVEDI, 2008).
Outra estratégia que tem sido adotada para a alteração da cinética de liberação de
substâncias ativas encapsuladas em sistemas matriciais consiste na obtenção de
partículas compostas, ou seja, compósitos. Materiais compósitos podem ser
definidos como materiais formados de dois ou mais constituintes com distintas
composições, estruturas e propriedades e que estão separados por uma interface. O
objetivo principal em se produzir compósitos é de combinar diferentes materiais para
produzir um único dispositivo com propriedades superiores às dos componentes
unitários (YU, DEAN, LI, 2006).
Neste contexto, ambas estratégias de formação de blendas e de obtenção
de partículas compostas foram estudadas neste trabalho, visando a modulação do
perfil de liberação do ibuprofeno a partir das microesferas de P(3HB). O ibuprofeno
é um antiinflamatório não esteroidal (AINE) utilizado para o tratamento da
osteoartrite e artrite reumatóide aguda e crônica. Devido a sua meia vida biológica
relativamente curta (1 a 3 horas) e aos seus efeitos colaterais indesejáveis, o
ibuprofeno é um potencial candidato para a utilização em sistemas de liberação
prolongada. Além disso, especial interesse tem sido dado à administração intra-
articular de AINES, como alternativa ao uso de corticosteróides. Entretanto, seu
curto tempo de meia-vida no líquido sinovial faz com que eles tenham que ser
administrados várias vezes, para a manutenção dos níveis terapêuticos. Assim, o
triglicerídeo trimiristato de glicerila, o polímero em bloco poli-(ácido lático-b-
polietilenoglicol) e a gelatina, materias adequados à administração parenteral, foram
testados para a obtenção de blendas e/ou partículas compostas. Com estas
estratégias buscou-se mudar as características das partículas convencionais de
P(3HB) e, conseqüentemente, a velocidade de liberação do ibuprofeno a partir das
mesmas. As caracteristicas físico-quimicas das microesferas obtidas e os perfis de
liberação do ibuprofeno foram avaliados e comparados.
25
1.2 OBJETIVOS
1.2.1 OBJETIVO GERAL
Desenvolver microesferas a partir de blendas e/ou compósitos de P(3HB)
com outros materiais, visando a liberação prolongada do IBF nas articulações, para
o tratamento da artrite.
1.2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
* Preparar microesferas de ibuprofeno a partir de blendas de P(3HB) e trimiristato de
gricerila ou poli(D-L-ácido lático)-b-poli(etilenoglicol) pela técnica de
emulsão/evaporação do solvente;
*
Preparar microesferas compostas de ibuprofeno, utilizando a técnica de dupla
emulsão/evaporação do solvente, a partir de P(3HB) e gelatina;
* Caracterizar as microesferas de ibuprofeno quanto a tamanho, morfologia,
propriedades térmicas, eficiência de encapsulação e teor do fármaco;
* Avaliar e comparar a cristalinidade do polímero e fármaco nas diferentes
formulações de microesferas;
* Avaliar os perfis de liberação do ibuprofeno in vitro a partir das microesferas;
* Comparar os resultados obtidos com as diferentes formulações no que se refere a
velocidade de liberação do fármaco;
* Aplicar um modelo matemático aos perfis de liberação do ibuprofeno a partir das
microesferas;
* Selecionar a formulação com as melhores características e avaliar sua eficácia
terapêutica, por via intra-aticular, em modelo de artrite crônica induzida pelo
Adjuvante Completo de Freund (CFA) em ratos Wistar, comparando com a
administração do fármaco livre pela via intra-articular.
_______________________________2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
27
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 Microencapsulação de fármacos
A resposta biológica de um fármaco é resultante de sua interação com os
receptores celulares ou sistemas enzimáticos importantes e, por conseqüência, da
alteração de processos biológicos presentes anteriormente à administração do
medicamento. A magnitude da resposta está relacionada à concentração do fármaco
que alcança o sítio de ação que, por sua vez, depende da dose administrada e da
velocidade e extensão de sua absorção e eliminação (ANSEL, POPOVICH, ALLEN,
2007).
De modo geral, a administração de fármacos em formas farmacêuticas
convencionais leva ao rápido aumento da concentração plasmática dos mesmos
(FREIBERG & ZHU, 2004). Após um período relativamente curto em níveis
terapêuticos, a concentração plasmática do fármaco cai, havendo necessidade de
uma nova administração do medicamento. A administração de uma nova dose
produz um segundo pico plasmático e assim sucessivamente, gerando flutuações na
concentração do fármaco e o aparecimento de efeitos tóxicos (SWARBRICK &
BOYLAN, 1990). Assim, especialmente nos casos em que esquemas terapêuticos
de longa duração são empregados, sobretudo com fármacos que são rapidamente
metabolizados, a utilização de especialidades farmacêuticas que permitam a
liberação contínua dos mesmos torna-se desejável. A administração de formas
farmacêuticas de liberação prolongada permite a redução do número de doses
diárias, a manutenção das concentrações plasmáticas em níveis terapêuticos e a
redução dos efeitos colaterais, além de favorecer a adesão do paciente ao
tratamento (WATTS et al., 1990).
Neste contexto, a microencapsulação de fármacos, empregando
polímeros naturais ou sintéticos, tem sido considerada uma boa estratégia para a
obtenção de formas farmacêuticas de liberação prolongada. O processo de
microencapsulação consiste em encapsular sólidos ou líquidos dentro de matrizes
compactas ou reservatórios poliméricos, sendo tais partículas denominadas de
microesferas e microcápsulas, respectivamente (WATTS et al., 1990). As
micropartículas apresentam diâmetro médio variando entre um a algumas centenas
28
de micrômetros, sendo o fármaco liberado por mecanismos de difusão e/ou de
degradação do material polimérico. Apesar do objetivo principal da
microencapsulação ser o prolongamento da liberação, a curta meia-vida biológica e
a baixa biodisponibilidade dos fármacos também podem ser contornadas quando as
micropartículas são administradas diretamente no tecido alvo, com redução da
absorção sistêmica (THOMPSON et al., 2007).
Várias técnicas são descritas na literatura para a preparação de
micropartículas, permitindo uma ampla adequabilidade no que se refere às
diferentes classes de medicamentos. Para a obtenção de microesferas, o método de
emulsificação seguida da evaporação do solvente tem sido freqüentemente
empregado face à simplicidade dos procedimentos envolvidos e à possibilidade de
modulação das características físicas e físico-químicas das partículas por meio da
escolha dos componentes da formulação e das condições de preparação
(BHARDWAJ et al., 1995; KHIDR et al., 1998). Neste método, o fármaco é dissolvido
ou disperso em uma solução do polímero em um solvente orgânico volátil. A fase
orgânica é então emulsificada em uma fase aquosa, contendo um estabilizante da
dispersão. O solvente é removido da fase interna pela aplicação de calor, vácuo
(DEASY, 1984; WATTS et al., 1990), ou ainda, pela sua evaporação em temperatura
ambiente, que pode ser acelerada pela adição de um solvente extrator (VILA JATO,
1997). As microesferas formadas são separadas por filtração ou centrifugação,
lavadas com solvente adequado e secas sob condições apropriadas ou liofilizadas
(JAIN, 2000). Apesar da simplicidade dos procedimentos envolvidos, a formação das
microesferas pode ser influenciada por diversos fatores, destacando-se, entre eles,
agitação e natureza do estabilizante e dos solventes empregados na preparação. A
capacidade de dissolução do polímero e, preferencialmente, de dissolução do
fármaco são características desejáveis do solvente da fase interna. Além dessas
características, o solvente deve ser imiscível na fase contínua e apresentar baixo
ponto de ebulição. A fim de garantir a formação das partículas e proporcionar uma
elevada taxa de encapsulação, o fármaco e o polímero também devem ser
insolúveis na fase externa (WATTS et al., 1990).
A eficiência de encapsulação do fármaco é estimada como sendo a
diferença percentual entre a concentração inicialmente adicionada na formulação e a
concentração associada às partículas. Desta maneira, quando a técnica de emulsão/
29
evaporação do solvente é utilizada, a eficiência de encapsulação é fortemente
influenciada pelo coeficiente de partição do fármaco entre a fase interna e externa
da emulsão. Fármacos caracterizados por apresentar baixa hidrossolubilidade
podem ser encapsulados com sucesso pela formação de uma emulsão óleo em
água (o/a). Entretanto, quando fármacos que apresentam elevada hidrossolubilidade
são utilizados, baixas taxas de encapsulação têm sido observadas. Neste caso, a
encapsulação pode ser realizada por meio da formação de uma emulsão água em
óleo (a/o), onde um solvente polar contendo o fármaco e o polímero é emulsificado
em uma fase oleosa, como o óleo mineral (SHUKLA et al., 1989), ou pela formação
de uma emulsão múltipla (a/o/a), em que uma fase aquosa contendo o fármaco é
dispersa em uma solução do polímero no solvente volátil, e a emulsão (a/o)
resultante é, por sua vez, dispersa em uma segunda fase aquosa (OGAWA et al.,
1988; WATTS et al., 1990). A técnica de spray drying tem sido também amplamente
aplicada no preparo de sistemas microparticulados, pois possibilita a encapsulação
tanto de fármacos solúveis como de fármacos insolúveis em água (MU, FENG,
2001).
Vários polímeros têm sido empregados na preparação de sistemas de
liberação prolongada. Entre eles pode-se citar os poliésteres alifáticos, os
copolímeros do ácido metacrílico e dos ésteres acrilatos, além de diferentes
polissacarídeos, tais como a celulose e seus derivados, os alginatos e as quitosanas
(LINHARDT, 1988). Para a administração parenteral, polímeros biodegradáveis são
claramente os materiais de escolha. Além disso, os requisitos de segurança,
biocompatibilidade e baixa toxicidade do polímero e de seus produtos de
degradação devem ser considerados no desenvolvimento das formulações
(WHATELEY, 1993). Enquanto a biodegradação é um processo natural pelo qual
compostos orgânicos são convertidos a moléculas mais simples no ambiente
biológico (catabolismo), o termo biocompatibilidade refere-se à aceitabilidade mútua
entre o polímero e seu ambiente fisiológico (POUTON & AKHTAR, 1996; CHANDRA
& RUSTGI, 1998), e pode ser obtida com a utilização de polímeros naturais ou
sintetizados a partir de monômeros encontrados na natureza (ZHU & FREIBERG,
2004).
Os principais mecanismos que governam a liberação de um fármaco a
partir de um sistema de liberação controlada são a difusão e a erosão. Na prática, o
30
perfil de liberação é o resultado da combinação destes mecanismos, podendo ser
usado não somente como meio de assegurar a qualidade da preparação, mas
principalmente para descrever a estrutura do sistema e a conduta da formulação. A
velocidade de liberação pode ser influenciada por diversos fatores que envolvem
tanto o tipo de estrutura da matriz polimérica, como as propriedades físico-químicas
do fármaco e do polímero (ZHU & FREIBERG, 2004).
Recentemente, a associação de diferentes materiais para a obtenção de
micropartículas tem se mostrado uma estratégia importante na busca da modulação
do perfil de liberação de fármacos. Em especial, as blendas poliméricas são misturas
físicas de diferentes polímeros, com a finalidade de modular as propriedades físicas
e mecânicas de um material (SUDESH & DOI, 2000; BHATT, SHAH, TRIVEDI,
2008). A formação de blenda não tem o intuito de mudar drasticamente as
características dos componentes puros, mas sim melhorar ao máximo o
desempenho do sistema terapêutico (YU, DEAN, LI, 2006). A natureza dos
polímeros envolvidos na blenda e sua miscibilidade conferem importantes
características morfológicas às partículas, influenciando no processo de liberação. A
miscibilidade, por exemplo, existente entre o poli-(ácido lático-co-glicólico) (PLAGA)
e o Pluronic
®
F68 ou L121 pareceu influenciar na redução do efeito burst e no
controle da liberação de diversas proteínas a partir das micropartículas preparadas
com esta blenda (YEH, DAVIS, COOMBES, 1996; TOBÍO et al., 1999; SÁNCHEZ et
al., 2003). Quando a blenda é imiscível, a adição de um componente hidrofílico na
sua composição pode provocar o efeito contrário, ou seja, a elevação da velocidade
de liberação de fármacos, por facilitar a difusão do meio para o interior das
partículas. Este foi o motivo descrito por Sanli e colaboradores (2007) ao
observarem o aumento da liberação do diclofenaco de sódio a partir de esferas
obtidas com blendas de álcool polivinílico (PVA) e alginato de sódio (NaAgI).
Além da miscibilidade da matriz polimérica, cristalinidade e porosidade
das partículas são outros fatores controláveis pela utilização e escolha da
composição da blenda e que influenciam no processo de liberação do fármaco
encapsulado. O aumento na porosidade demonstrou ser um fator determinante no
acréscimo de até 45% na liberação do diclofenaco de sódio a partir de microesferas
de acetobutirato de celulose com a adição de Pluronic F68 para a formação da
blenda (MEDEIROS, 2003). A maior porosidade de microesferas obtidas de blendas
31
de PLAGA e PCL, em relação àquelas obtidas com PLAGA puro, também resultou
no aumento da liberação do antibiótico doxicilina, em condições fisiológicas
(MUNDARGI et al., 2007). O efeito da redução da cristalinidade foi verificado em
microesferas preparadas com blendas de polímeros de diferentes pesos
moleculares. A liberação do paclitaxel foi mais lenta quando PLA de baixo molecular
foi adicionado a matrizes de PLA de peso molecular elevado. A liberação completa
do fármaco ocorreu em setenta dias, em quatro fases distintas (LIGGINS & BURT,
2004). O maior empacotamento da matriz polimérica foi verificado com a utilização
de PLAGA de alto e baixo peso molecular, resultando igualmente na redução da
velocidade de liberação do ganciclovir a partir de microesferas (DUVVURI,
JANORIA, MITRA, 2006). Estudos também revelaram que o teor de nifedipina nas
microesferas constituídas de blendas de etilcelulose e metacrilato de amônio
(Eudragit RL 100
®
) afeta o mecanismo de liberação. Em baixos níveis de teor do
fármaco, a interação polímero-nifedipina gerou um efeito plastificante sobre a matriz,
levando ao aumento da liberação com o aumento da taxa de encapsulação.
Entretanto, em valores mais elevados de teor de nifedipina, a alteração da cinética
de liberação foi verificada pela formação de reservatórios deste fármaco (HUANG et
al., 2006).
2.2 Polihidroxialcanoatos
Poliésteres alifáticos biodegradáveis, tais como o poli-(ácido lático) (PLA)
e seu copolímero poli-(ácido lático-co-glicólico) (PLAGA), são freqüentemente
usados na preparação de micropartículas (POUTON & AKHTAR, 1996, ANDERSON
& SHIVE, 1997). Estes polímeros são biodegradados a ácido lático e glicólico, que
são metabolizados através do ciclo do ácido carboxílico (ciclo de Krebs) e,
subseqüentemente, eliminados do corpo como dióxido de carbono e água (JAIN,
2000). Entretanto, a necessidade de importação destes materiais ainda representa
um custo elevado para o desenvolvimento de medicamentos de liberação
prolongada em nível nacional.
Outra classe de polímeros biodegradáveis e biocompatíveis,
genericamente conhecida como polihidroxialcanoatos (PHAs), tem representado
imenso potencial para aplicação farmacêutica, uma vez que oferece uma alternativa
32
como matéria-prima para a obtenção de formas farmacêuticas de liberação
controlada para a via parenteral (POUTON & AKHTAR, 1996). PHAs são poliésteres
lineares de 3-hidroxiácidos, naturalmente produzidos por bactérias, como reserva de
energia e fonte de carbono, sendo acumulados na forma de inclusões celulares com
diâmetro médio de 0,2 a 0,5 µm (SURIYAMONGKOL et al., 2006). O mais comum
dos PHAs é o homopolímero poli-(3-hidroxibutirato) (P(3HB)), seguido do seu
copolímero com hidroxivalerato (P(3HB-co-3HV)). Os PHAs possuem propriedades
similares a vários termoplásticos sintéticos, como o polipropileno, podendo ser
moldados na forma de fios ou filmes (KHANNA & SRIVASTAVA, 2004). Desta forma,
os PHAs são importantes materiais para aplicação médica e farmacêutica,
principalmente para a utilização em suturas, próteses, suportes de culturas de
tecidos em implantes, e obtenção de formas farmacêuticas de liberação prolongada.
2.2.1 Histórico dos PHAs
A primeira observação da existência de grânulos refratários em células
bacterianas data de 1888, com Beijerinck. No entanto, embora a presença destes
grânulos tenha sido observada por muitos microbiologistas no decorrer dos anos, foi
apenas em 1927 que sua composição foi determinada por Lemoigne. Este
pesquisador verificou que a degradação anaeróbica de um material desconhecido
pelo Bacillus megaterium conduzia a formação de ácido 3-hidroxibutírico. Lemoigne
identificou este material como um homopoliéster do 3-hidroxibutirato, ou poli-(3-
hidroxibutirato) (P(3HB)). Nos trinta anos seguintes, o interesse por este material foi
pequeno, limitando-se a estudos de avaliação de condições de cultura e de métodos
de detecção e determinação do teor de grânulos nas células. Em 1958, a primeira
hipótese sobre a função do P(3HB) foi descrita por Macrae e Wilkinson. Após
observarem que o Bacillus megaterium estocava rapidamente o homopolímero em
presença de um excesso de glicose e restrição de nitrogênio no meio, e o degradava
na ausência de fonte de energia ou de carbono exógeno, os pesquisadores
concluíram que o P(3HB) servia como material de reserva, e que sua síntese
envolvia os complexos acetato e coenzima A (BRAUNEGG, LEFEBVRE, GENSER,
1998).
33
Até 1973, apesar dos inúmeros estudos, o interesse nos biopolímeros
permaneceu diretamente ligado a sua significância fisiológica como substância de
origem microbiológica. No entanto, com a crise do petróleo o interesse da utilização
do P(3HB) como material plástico alternativo foi retomado, não somente porque
poderia ser obtido a partir de fontes renováveis, mas também por apresentar
algumas propriedades semelhantes as do propileno (BRAUNEGG, LEFEBVRE,
GENSER, 1998).
Em 1974, Wallen e Rohwedder identificaram um poliéster contendo
unidades de ácido 3-hidroxivalérico (3HV) e 3-hidroxibutírico (3HB) como principais
componentes, além de unidades de ácido 3-hidrohexanóico e 3-hidroxipentanóico,
em menor quantidade. O interesse nestes polímeros, em particular nos copolímeros
do 3HB e 3HV, deve-se ao fato de apresentarem ponto de fusão mais baixo e serem
menos cristalinos que o P(3HB), o que os torna materiais promissores para a
aplicação em diversas áreas. Atualmente, uma variedade de copolímeros com
diferentes teores de 3HB e 3HV é obtida a partir da bactéria Ralstonia eutropha, sob
a marca registrada BIOPOL
®
(Monsanto) (SUDESH, ABE, DOI, 2000).
No Brasil, o desenvolvimento da tecnologia para a produção de PHAs
como plásticos biodegradáveis e biocompatíveis teve início em meados da década
de 90, por meio de um projeto cooperativo entre o Instituto de Pesquisa e Tecnologia
(IPT), Copersucar e Universidade de São Paulo, usando carboidratos como material
de partida, em especial derivados da cana-de-açúcar. A produção de P(3HB) é
realizada em tanques agitados e aerados em condições controladas de pH,
temperatura, oxigênio dissolvido e aporte de matérias-primas. O copolímero P(3HB-
co-3HV) é produzido pela adição concomitante de ácido propiônico e açúcar. Dando
prosseguimento ao projeto, um melhoramento genético foi realizado na Burkholderia
sacchari IPT 101, obtendo-se um mutante IPT 189 que tem maior capacidade de
acúmulo do polímero (P3HB-co-3HV), quando alimentado com sacarose e ácido
propiônico (IPT, 2008)
34
2.2.2 Biossíntese dos PHAs
Numerosas bactérias gram-positivas e gram-negativas, assim como
cianobactérias sintetizam PHAs. Dependendo do número de átomos de carbonos na
cadeia, os PHAs podem ser divididos em três classes: de cadeia curta, consistindo
de monômeros com 3 a 5 carbonos, de cadeia média, com monômeros de 6 a 14
carbonos, e de cadeia longa, formados por monômeros com mais de 14 carbonos
(ZINN, WITHOLT, EGLI, 2001). Esta diferença é atribuída, principalmente, a
especificidade das PHAs sintases frente ao substrato (KHANNA & SRIVASTAVA,
2004). Já foram identificados e caracterizados diversos tipos de polimerases e
algumas cepas bacterianas podem apresentar mais de uma polimerase ativa (ZINN,
WITHOLT, EGLI, 2001).
As bactérias responsáveis pela produção de PHAs podem ser divididas
em dois grupos, conforme as características do meio de cultura. O primeiro grupo de
bactérias requer um meio com limitação de nutriente essencial, tal como nitrogênio,
fósforo, magnésio ou enxofre, e com excesso de fontes de carbono. Os exemplares
deste grupo são Ralstonia eutropha, Protomonas extorquens, e Protomonas
oleovorans. A Ralstonia eutropha consegue acumular até 80% do seu peso seco em
polímero, quando nitrogênio ou fósforo está ausente no meio. O segundo grupo,
cujas representantes são as cepas Alcaligenes latus, uma mutante da Azotobacter
vinelandii, e a recombinante E. coli, não necessita de limitação de nutrientes e pode
sintetizar PHAs mesmo durante o crescimento celular (KHANNA & SRIVASTAVA,
2004).
A síntese do P(3HB), o mais conhecido PHA, pela Ralstonia eutropha
ocorre a partir de vários substratos. A metabolização dos açúcares conduz à
formação de acetil-CoA, que pela ação da β-cetotiolase, é conjugada a outra acetil-
CoA formando a acetoacetil-CoA. A acetoacetil-CoA transforma-se em (R)-3-
hidroxibutiril-CoA pela ação de uma acetoacetil-CoA redutase NADPH-depentente.
Finalmente, os monômeros (R)-3-hidroxibutiril-CoA são polimerizados a P(3HB) pela
enzima PHA sintase (Figura 1). A Ralstonia eutropha pode utilizar para o seu
crescimento e/ou produção de PHAs substratos como ácido lático, óleos de vegetais
e dióxido de carbono. Além disso, ela é capaz de acumular PHAs a partir de fontes
de carbono especiais, tais como ácido 4-hidroxibutírico, γ-butirolactona e 1,4-
35
butanediol, que permitem a incorporação de monômeros 4HB, juntamente com 3HB
(SUDESH, ABE, DOI, 2000).
Fonte de carbono
(açúcares)
Acetil-CoA
A
Acetoacetil-CoA
B
(R)-3-hidroxilbutiril-CoA
C
PHA
FIGURA 1: Rota metabólica para síntese de PHAs. A: β-cetotiolase, B: acetoacetil-
CoA redutase, C: PHA sintase (Adaptado de SUDESH et al., 2000).
A produção dos PHAs por bactérias garante sua completa
estereoespecificidade - todos os carbonos quirais da cadeia principal estão na
configuração R - o que é essencial para a existência de biodegradabilidade e
biocompatibilidade destes polímeros. O fato de ser obtido naturalmente também
exclui o risco de toxicidade pelo uso de reagentes químicos. Como a biossíntese do
polímero é regulada a nível genético, é passível de ser reproduzida e manipulada.
Por esta razão, a obtenção de PHAs constitui um importante alvo da engenharia
genética. Os genes da Ralstonia eutropha, para síntese do P(3HB), foram clonados
e expressados em Escherichia coli, que tem seu metabolismo amplamente
conhecido e mapeado, e também em células de plantas, possibilitando o aumento
36
da produção e a redução dos custos, e se tornando uma alternativa aos plásticos
não-biodegradáveis. Nota-se, neste contexto, o surgimento de novas rotas
metabólicas para síntese dos PHAs (POUTON & AKHTAR, 1996; ZINN, WITHOLT,
EGLI, 2001).
2.2.3 Características químicas e físico-químicas dos PHAs
PHAs são poliésteres alifáticos de carbono, oxigênio e hidrogênio e sua
estrutura geral encontra-se demonstrada na Figura 2. A composição da cadeia
lateral (R), juntamente com o valor “x”, identifica uma unidade monomérica. O
P(3HB), o mais comum dos PHAs, é constituído de monômeros contendo um grupo
metila na cadeia lateral e valores de “x”=1, enquanto as unidades do P(3HV) contêm
um grupo etila no carbono 3 (BRAUNEGG, LEFEBVRE, GENSER, 1998). A
natureza da cadeia lateral influencia consideravelmente nas propriedades do
biopolímero, como ponto de fusão, temperatura de transição vítrea e cristalinidade
(ZINN, WITHOLT, EGLI, 2001). A massa molar destes polímeros varia entre 2 x 10
5
a 3 x 10
6
Daltons (Da), dependendo do microorganismo que os produz e das
condições de crescimento. Entretanto, alguns PHAs, como o homopolímero poli-(3-
hidroxivalerato) (P(3HV)), podem apresentar massas molares de 60.000 Da ou
menos (LEE, 1996).
As propriedades mecânicas dos PHAs são amplamente variáveis e
dependem da composição monomérica (KHANNA & SRIVASTAVA, 2005). No
interior dos grânulos citoplasmáticos os PHAs apresentam-se na forma amorfa,
provavelmente devido à ação estabilizante da água presente nestes grânulos. No
entanto, a extração do polímero a partir dos microorganismos conduz à sua rápida
cristalização (SUDESH, ABE, DOI, 2000). Os PHAs podem ser extraídos dos
grânulos pela utilização de solventes orgânicos, como o clorofórmio, ou pela ruptura
mecânica, química ou enzimática da membrana (POUTON & AKHTAR, 1996). O
P(3HB) isolado das bactérias possui grau de cristalinidade de cerca de 55-80% e as
densidades do polímero cristalino e amorfo são 1,26 e 1,18 g/cm
3
, respectivamente
(SUDESH, ABE, DOI, 2000).
37
R O
CH C
(CH
2
)
x
O n
FIGURA 2: Estrutura geral dos polihidroxialcanoatos.
No estado sólido, o P(3HB) apresenta-se na forma de uma hélice com
duas unidades monoméricas completando uma volta. As forças envolvidas nesta
conformação são principalmente interações do tipo Van der Waals entre os
oxigênios dos grupamentos carbonilas e os grupamentos metilas. A
estereoregularidade do polímero é responsável por sua elevada cristalinidade. O
P(3HB) possui várias propriedades úteis, tais como resistência a umidade,
piesoeletricidade e pureza óptica. Porém, apresenta duas grandes limitações.
Primeiro, o P(3HB) tem baixa estabilidade térmica, pois se degrada a 200
o
C,
próximo à temperatura de fusão. Segundo, o P(3HB), sob condições ambientais,
torna-se quebradiço após alguns dias de armazenamento (LEE,1996).
A estrutura cristalina do copolímero P(3HB-co-3HV) é semelhante a do
P(3HB), contudo tem sua cristalinidade reduzida com o aumento da proporção de
monômeros 3HV, apresentando propriedades mecânicas mais promissoras, como
menor dureza, o que o torna um termoplástico mais promissor que o P(3HB)
(BRAUNEGG, LEFEBVRE, GENSER, 1998). A introdução de outros co-monômeros,
tal como 4-hidroxibutirato, 3-hidroxihexanoato e 3-hidroxipropionato, na cadeia do
P(3HB) também conduz à obtenção de polímeros com melhores propriedades físicas
e mecânicas (KHANNA & SRIVASTAVA, 2005). A solubilidade dos PHAs é
dependente da temperatura e do peso molecular do polímero. O P(3HB) e P(3HB-
co-3HV) são solúveis em solventes orgânicos, como clorofórmio, diclorometano e
anidrido acético (POUTON & AKHTAR, 1996).
Dependendo dos monômeros que constituem o polímero, a temperatura
de fusão dos PHAs pode variar de 50 a180
o
C (LEE, 1996). O P(3HB) funde entre
160-180
o
C, conforme o peso molecular e a história térmica da amostra. O
38
copolímero P(3HB-co-3HV) apresenta temperatura de fusão mais baixa que o
homopolímero, mas esta é influenciada pelo teor de HV na molécula. As
temperaturas de transição vítrea do P(3HB) e P(3HB-co-3HV) ocorrem na faixa de -5
a 20
o
C e parecem ser independentes da composição do copolímero (POUTON &
AKHTAR, 1996).
2.2.4 Degradação
A característica mais atraente dos PHAs é sua biodegradabilidade. No
processo de degradação ocorre a deterioração do polímero por meio da clivagem
das cadeias poliméricas, formando oligômeros e, posteriormente, monômeros.
Existem diferentes tipos de degradação polimérica, dependendo do processo de
iniciação, tais como fotoquímica, térmica, mecânica, e por meio de ataque químico,
sendo este último o mais importante (GOPFERICH, 1996). A velocidade da
degradação é influenciada por diversos fatores, como presença de microorganismos
no ambiente, temperatura, teor de umidade, pH, composição do polímero,
cristalinidade e área de superfície (KHANNA & SRIVASTAVA, 2005).
Estudos de degradação química dos PHAs têm sido realizados utilizando
filmes obtidos a partir destes materiais. A degradação hidrolítica in vitro do P(3HB)
tem se mostrado relativamente lenta. Estudos estimam que a perda de massa de
filmes de 85 µm de espessura, a 37
o
C e pH 7,4, ocorre com uma meia vida de,
aproximadamente, 152 semanas. A perda de massa de filmes de P(3HB-co-3HV)
mostrou ser mais rápida que a do homopolímero, no entanto não foi verificada uma
correlação com o teor de HV na cadeia polimérica. A penetração da água nos
polímeros foi muito baixa e impossível de ser determinada precisamente. Desta
forma, os autores concluíram que a degradação in vitro do P(3HB-co-3HV) ocorre
por um mecanismo de erosão superficial (POUTON & AKHTAR, 1996).
Desde que os PHAs são materiais sólidos e incapazes de atravessar as
membranas celulares, muitos microorganismos secretam as PHA-depolimerases
extracelulares, capazes de hidrolisar o PHA em oligômeros e monômeros solúveis
em água, que são utilizados como fonte de nutrientes (KHANNA & SRIVASTAVA,
2005). As enzimas PHA-depolimerases possuem um domínio hidrofóbico que serve
39
como sítio de ligação para aderir à superfície dos PHAs e um domínio catalítico com
seqüência de aminoácidos de lipase (LEE, 1996). Visto que o polímero P(3HB) é
insolúvel em água e as P(3HB)-depolimerases são solúveis, acredita-se que a
degradação enzimática seja uma reação heterogênea, ocorrendo em duas etapas:
adsorção da enzima na superfície do P(3HB) e, posteriormente, hidrólise das
cadeias poliméricas pelo sítio ativo da enzima (KHANNA & SRIVASTAVA, 2005). Os
produtos finais da degradação aeróbica dos PHAs são dióxido de carbono e água;
metano também é produzido em condições anaeróbicas (LEE, 1996).
A velocidade de degradação enzimática do P(3HB) no estado amorfo é
vinte vezes maior que no estado cristalino, demonstrando que a biodegradabilidade
do P(3HB) pode ser regulada variando seu grau de cristalinidade (SUDESH, ABE,
DOI, 2000). Neste contexto, inúmeros estudos têm sido realizados com intuito de
modificar a velocidade de degradação dos PHAs através da alteração de sua
cristalinidade, utilizando alternativas como a obtenção de blendas e de copolímeros.
Dependendo das propriedades termodinâmicas e da escolha dos
polímeros, diferentes graus de separação de fases podem ser observados nas
blendas, levando à variação no seu comportamento de degradação (MI et al., 2006).
Blendas miscíveis têm sido obtidas com P(3HB) e polioxietileno, poli(epicloridrina) e
poli(acetato de vinila), e parcialmente miscíveis com poli(metilmetacrilato). Blendas
imiscíveis compatíveis têm sido formadas com policaprolactona, etileno-propileno,
polibutilacrilato e polissacarídeos (AVELLA, MARTUSCELLI, RAIMO, 2000). A
imiscibilidade entre PCL e o P(3HB), assim como a redução da cristalinidade do
biopolímero, foi observada em estudos de análise térmica de filmes preparados a
partir de blendas destes dois polímeros (ANTUNES & FELISPERTI, 2005).
Rosa e colaboradores (2001) avaliaram a influência da adição de amido
no processo de degradação enzimática de três diferentes polímeros: P(3HB),
P(3HB-co-3HV) e PCL. A mudança da morfologia e das propriedades mecânicas foi
observada com a adição de amido nos polímeros puros. Quando expostos a
microorganismos em presença de lodo ativado, o material que apresentou maior
degradação foi o P(3HB) puro. No entanto, a adição de amido acelerou a
degradação dos filmes obtidos a partir da PCL e do P(3HB-co-3HV).
40
A degradação enzimática em solo de filmes constituídos de blendas de
poli [(R,S)-3-hidroxibutirato] atático (P(3HB) sintético e amorfo preparado a partir da
polimerização aniônica da β-butirolactona, P(3HB)a) e P(3HB) natural ou PLA foi
avaliada por Rychter e colaboradores (2006). Durante o estudo, os filmes
constituídos de P(3HB) puro não demonstraram perda de massa significativa, no
entanto, quando preparados com 50% de P(3HB)a, os filmes tiveram 40% de sua
massa reduzida após 183 dias. Por outro lado, os filmes constituídos de PLA e
P(3HB)a (50:50) sofreram alteração na sua composição durante a degradação, visto
que o PLA degrada numa maior velocidade que o P(3HB)a. Portanto, a aceleração
da degradação enzimática do PLA e P(3HB) pode ser obtida com o uso de blendas
com o P(3HB)a.
A adição de polietilenoglicol (PEG) também afeta a degradação
enzimática do P(3HB) nas blendas. Chen e colaboradores (2003) demonstraram que
a adição de PEG nos filmes de P(3HB) aumenta a velocidade de degradação,
quando estes são incubados em tampão fosfato pH 7,2 - 7,4 a 37
o
C, na presença
de lisozima. O PEG por ser hidrossolúvel é rapidamente dissolvido na solução
tampão, tornando os filmes mais porosos e aumentando a área superficial para que
o ataque pela enzima ocorra. Parra e colaboradores (2006) prepararam filmes com
diferentes proporções de P(3HB) e PEG. Estudos de análise térmica evidenciaram a
redução da cristalinidade do P(3HB) nas blendas contendo 10 e 20% de PEG. A
degradação foi avaliada após exposição das amostras à enzima α-amilase, em
tampão acetato pH 6,0. A incorporação do PEG aumentou a velocidade de
degradação do filme e este aumento foi dependente da concentração do aditivo.
Santana e colaboradores (2004) prepararam filmes com diferentes proporções de
P(3HB) e PLA. Os polímeros mostraram-se imiscíveis em todas as composições
estudadas e a degradação em condições fisiológicas (tampão fosfato pH 7,4 e
temperatura de 37
o
C) ocorreu de forma desigual: apenas o PLA mostrou sinais de
degradação.
2.2.5 Toxicidade e biocompatibilidade dos polihidroxialcanoatos
O potencial de utilização dos PHAs em sistemas de liberação de fármacos
ou em outras aplicações biomédicas não depende somente das propriedades de
41
biodegradação dos polímeros, mas também de sua biocompatibilidade (POUTON,
AKHTAR, 1996). A degradação do P(3HB) conduz a formação do monômero ácido
D-(-)-3-hidroxibutírico. Este ácido é um constituinte normal do sangue e, juntamente,
com o acetoacetato e a acetona, é uma das três cetonas que são produzidas
endogenamente pelo processo de cetogênese (POUTON, AKHTAR, 1996; ZINN,
WITHOLT, EGLI, 2001). Adicionalmente, PHAs de baixo peso molecular são
encontrados nas células biológicas, complexados a outras macromoléculas
(SUDESH, ABE, DOI, 2000). A complexação modifica as propriedades físicas e
químicas dos PHAs, permitindo que este atravesse tanto regiões aquosas quanto
lipídicas da célula, fazendo com que possam ser encontrados no citoplasma e
fluidos intracelulares, assim como nas membranas e lipoproteínas (CHEN, WU,
2005). Estas observações indicam que o P(3HB), seus oligômeros e monômeros
não são tóxicos às células (LEE, 1996).
Propriedades nutricionais ou terapêuticas têm sido obtidas com o
aumento das cetonas corporais, na forma de oligômeros lineares ou cíclicos e/ou
derivados de hidroxiácidos, constituídos principalmente de 3-hidroxibutirato, 3-
hidroxivalerato, 3-hidroxihexanoato e 3-hidroxiheptanoato. Tais substâncias podem
ser administradas oralmente, na forma de suplementos alimentares, ou por via
parenteral e são úteis no controle de ataques epilépticos, doenças metabólicas,
redução do catabolismo de proteínas, na supressão do apetite e no aumento da
eficiência cardíaca, entre outras aplicações. Da mesma forma, os oligômeros poli-4-
hidroxibutirato e o monômero 4-hidroxibutírico também têm sido utilizados no
tratamento de pacientes com narcolepsia, esquizofrenia crônica, psoríase atípica,
neurose, alcoolismo, e muitas outras enfermidades. Baseado no exposto, acredita-
se que além dos PHAs, seus oligômeros e monômeros não serem tóxicos às células,
podem ainda fornecer alguns benefícios nutricionais e terapêuticos (CHEN, WU,
2005).
Estudos de biocompatibilidade de microesferas de P(3HB) e P(3HB-co-
3HV) apresentando diâmetro entre 20 e 40 µm foram realizadas em ratos Wistar
machos, por meio do monitoramento da resposta inflamatória aguda e crônica.
Embora uma resposta inflamatória aguda tenha sido observada após a
administração intramuscular das microesferas, a inflamação crônica não foi
detectada pelo método enzimático. Quando microesferas de maior diâmetro (100
42
µm) foram administradas pela mesma via, resultados semelhantes foram obtidos. A
inflamação aguda observada nos estudos in vivo tem sido atribuída ao trauma
ocorrido na implantação ou injeção, indicando que estes materiais são
biocompatíveis (POUTON & AKHTAR, 1996).
2.2.6 Aplicações do PHA em sistemas de liberação
A maior parte dos estudos realizados com os PHAs na área de liberação
de fármacos refere-se à obtenção de micropartículas de liberação prolongada.
Devido às suas características de solubilidade, as micropartículas são preparadas
por meio de técnicas que envolvem a emulsificação de uma solução orgânica do
polímero, seguida da evaporação do solvente. O controle da liberação é uma
característica desejável e esperada, mas são muitos os fatores que a afetam,
envolvendo a estrutura da matriz onde o fármaco está inserido e as propriedades
físicas e químicas de ambos polímero e fármaco (DONNELL & MCGINITY, 1997).
Assim, diversos estudos têm sido realizados na tentativa de compreender quais dos
fatores são passíveis de serem alterados na busca da modulação da velocidade de
liberação de fármacos a partir de matrizes de PHAs (Tabela 1).
Um dos primeiros estudos relatados sobre a utilização dos PHAs para a
obtenção de microesferas foi realizado por Juni e colaboradores (1986).
Microesferas de P(3HB) contendo aclarubicina, um antitumoral antracíclico, foram
preparadas pelo método da emulsão/evaporação do solvente. A velocidade de
liberação do fármaco demonstrou ser muito lenta, ou seja, unicamente 10% do
fármaco foram liberados em 120 horas, mas esta pôde ser modulada pela adição de
ácidos graxos e seus ésteres formando blendas para compor a matriz.
Particularmente, os ésteres etila e butila de ácidos graxos, com mais de 12 e 10
carbonos na cadeia acila, respectivamente, aumentaram a velocidade de liberação
da aclarubicina.
A progesterona também foi encapsulada em microesferas de P(3HB) e
P(3HB-co-3HV) usando a técnica de emulsão/evaporação do solvente (GRANGADE
& PRICE, 1991). Segundo os autores, a menor velocidade de liberação do fármaco
foi
obtida
com a
utilização do
copolímero apresentando 9% de HV, e este resultado
43
TABELA 1: Fatores que demonstraram afetar a velocidade de liberação de fármacos
a partir de micropartículas de PHAs, preparadas pela técnica de emulsão
evaporação do solvente.
Fator
Fármaco
Polímero
Referência
Emprego de
blendas
Aclarubicina
Ftalocianinas
Indometacina e
Diclofenaco de Sodio
Ibuprofeno
P(3HB) e ácidos graxos e seus ésteres
P(3HB-co-3HV) (9,8 mol% de 3HV) e
PCL
P(3HB-co-3HV) e PCL
P(3HB) e ésteres de glicerila
Juni et al.
(1986)
Vaccari et al.
(2005)
Polleto et al.
(2007)
Bidone; Lemos-
Senna (2007)
Porosidade
Progesterona
Progesterona
Albumina sérica bovina
P(3HB) ; P(3HB-co-3HV)
P(3HB-co-3HV)
P(3HB-co-3HV) (330kD; 10,8 mol% HV)
Grangade;
Price (1991)
Penna et al.
(2005)
Atkins;
Peacock (1997)
Grau de lipofilia
do fármaco
Pró-fármacos do 2’-3’-
diacil-5-fluoro-2’-
deoxiuridina
P(3HB) (65, 135 e 450 kD)
Kawagushi et
al. (1992)
Peso molecular
do polímero
Pró-fármacos do 2’-3’-
diacil-5-fluoro-2’-
deoxiuridina
P(3HB) (65, 135 e 450 kD)
Kawagushi et
al. (1992)
Método de
preparação
5-Fluorouracila
Diazepam
Levonorgestrol
P(3HB-co-3HV) (15 mol% HV)
P(3HB-co-3HV) (21 mol% HV, 630 kD)
P(3HB) (230kD)
Khang et al.
(2001)
Chen; Davis
(2002)
Lu et al. (2001)
Velocidade de
remoção do
volume da fase
interna
Piroxicam P(3HB)
Bazzo et al.
(2005)
Teor de HV no
copolímero
Tetraciclina P(3HB-co-3HV) (7, 14 e 22% HV)
400 a 750 kD
Sendil et al.
(1999)
Emprego de
Compósitos
Gentamicina
Gentamicina
P(3HB-co-3HV) (3mol% HV; 300 kD) e
volastonita
P(3HB-co-3HV) (3mol% HV; 300 kD) e
hidroxiapatita
Li; Chang
(2005)
Wang et al.
(2007)
Cristalinidade
Ibuprofeno P(3HB) (300 kD)
P(3HB-co-3HV) (680 kD, 5 mol% de
3HV)
Carmingnan
(2006)
Fonte: CARMINGNAN, BIDONE, LEMOS-SENNA, 2008.
44
foi relacionado com a obtenção de partículas menos porosas. A elevada porosidade
das microesferas de P(3HB-co-3HV) também foi responsável pela rápida liberação
da progesterona, na qual alcançou 90% nas duas primeiras horas de ensaio
(PENNA, PEREIRA, RÉ, 2005).
A porosidade de matrizes esféricas compostas de P(3HB-co-3HV) (330
kD; 10,8 mol% de 3HV) e 20% de PCL também foi o fator predominante que afetou o
tempo de liberação in vitro da albumina sérica bovina (BSA)
(ATKINS & PEACOCK,
1997). No entanto, estudos demonstraram que a porosidade das micropartículas de
P(3HB) e P(3HB-co-3HV), preparadas pela técnica de dupla emulsão, pode ser
controlada pela alteração das condições de preparação tal como massa molar do
polímero, teor de HV, temperatura de evaporação do solvente e adição de
policaprolactona para a formação de blendas, bem como pela quantidade de
fármaco encapsulada
(EMBLETON & TIGHE, 1992; EMBLETON & TIGHE, 1993;
EMBLETON & TIGHE, 2002).
A velocidade de liberação também tem demonstrado ser afetada pelo
grau de lipofilia do fármaco e pela massa molar do polímero, conforme estudos de
encapsulação dos pró-fármacos 2’-3’-diacil-5-fluoro-2’-deoxiuridina em microesferas
de P(3HB) de diferentes massas molares (65, 135 e 450 kD). Pró-farmacos
apresentando diferentes propriedades físico-químicas foram obtidos por meio da
esterificação da 5-fluoro-2’-deoxiuridina com os ácidos propiônico, n-butírico e n-
pentanóico. A velocidade de liberação do pró-fármaco decresceu com o aumento da
cadeia alifática do éster, independentemente do polímero empregado, mas foi mais
rápida com o emprego do polímero de baixa massa molar, para o mesmo fármaco
(KAWAGUSHI et al., 1992).
O efeito do método de preparação de microesferas de P(3HB-co-3HV) (15
mol% 3HV) sobre a eficiência de encapsulação e velocidade de liberação da 5-
fluorouracila foi avaliado por Khang e colaboradores (2001). A preparação das
microesferas foi realizada pelas técnicas de emulsão/evaporação do solvente óleo
em água (o/a) e óleo em óleo (o/o), e a técnica de dupla emulsão (a/o/a). A
eficiência de encapsulação da fluorouracila foi maior que 80% quando a técnica o/o
foi empregada, sendo significativamente superior aos 7% obtidos para as
microesferas preparadas pela técnica o/a e ao 1% obtido para as microesferas
45
preparadas pela técnica de dupla emulsão. Por outro lado, o perfil de liberação mais
desejável foi alcançado quando a técnica o/a foi usada.
Diferentes variantes da técnica de emulsão/evaporação do solvente
também foram testadas para a encapsulação do diazepam em microesferas de
P(3HB-co-3HV) (21 mol% de HV). Quando uma emulsão simples o/a foi utilizada, o
diazepam foi liberado das partículas seguindo um perfil trifásico, sendo que a
quantidade liberada acumulada aumentou com o aumento do teor de fármaco. A
gelatina foi usada como estratégia para modular o perfil de liberação do diazepam.
Para isto, uma dispersão do fármaco em gelatina foi usada na preparação de
microesferas de P(3HB-co-3HV) pela técnica de dupla emulsão (a/o/a). Este
procedimento levou à redução do efeito burst de 40% para 25%, mas o perfil de
liberação do fármaco foi igualmente trifásico. Um outro método empregando uma
emulsão o/a/o foi igualmente testado para a obtenção de microcápsulas, mas, neste
caso, as partículas foram recobertas com uma camada de gelatina reticulada com
glutaraldeído. A camada de gelatina permitiu o controle do efeito burst, levando à
obtenção de uma cinética de liberação de ordem zero por um período de 30 dias
(CHEN & DAVIS, 2002).
O processo de encapsulação modifica algumas das propriedades do
P(3HB), e este efeito foi mais pronunciado quando a técnica de emulsão a/o/a foi
empregada. A morfologia interna das partículas foi mais irregular quando a dupla
emulsão foi usada na preparação das microesferas, em comparação ao emprego da
emulsão simples o/a. Entretanto, a aparência externa rugosa das micropartículas foi
originada pela elevada cristalinidade do polímero e, em menor extensão, pelos
parâmetros de processamento (MARTIN et al., 2000), embora a concentração de
tensoativo tenha demonstrado afetar o tamanho das partículas (MAIA, SANTANA,
RÉ, 2004). Por outro lado, a encapsulação do hormônio folículo estimulante nas
microesferas de P(3HB) foi obtida com sucesso, quando a técnica de emulsão a/o/a
foi usada, mesmo na ausência de um tensoativo comercial, visto que o peptídeo age
também reduzindo a tensão interfacial da emulsão primária (MARTIN et al., 2000).
Uma técnica denominada secagem em líquido (in-liquid drying method) foi
empregada para encapsular o contraceptivo levonorgestrol em microesferas de
P(3HB). A técnica consistiu na obtenção de uma emulsão o/a, seguida da sua
46
diluição em um grande volume de água com a finalidade de acelerar a remoção do
solvente orgânico volátil da fase interna. O procedimento foi empregado com o
intuito de evitar a formação de cristais de fármaco na superfície das partículas, os
quais têm sido considerados responsáveis pelo pronunciado efeito burst, durante a
liberação. A liberação do levonorgestrol foi então prolongada em 1,8 vezes em
relação ao fármaco livre, aumentando o tempo de contracepção em camundongos
em até 60 dias
(LU, WANG, YANG, 2001).
A administração de antiinflamatórios não-esteroidais (AINES) pela via
intra-articular tem sido estudada como forma alternativa à utilização de
corticosteróides no tratamento localizado da artrite, os quais são responsáveis por
inúmeros efeitos adversos indesejáveis. O prolongamento da liberação e a
manutenção das concentrações terapêuticas no local de ação poderiam ser obtidos
mediante a incorporação do fármaco em matrizes poliméricas biodegradáveis,
conduzindo à redução dos efeitos colaterais sistêmicos e à adesão ao tratamento e
melhoria da qualidade de vida do paciente. Com este propósito, o piroxicam foi
encapsulado em microesferas de P(3HB) pela técnica de emulsão o/a seguida da
evaporação do solvente, usando diferentes variáveis de formulação. Enquanto a
redução do volume da fase interna levou à formação de partículas de formato
irregular e liberação total do fármaco em 7 horas, a adição de álcool isopropílico à
emulsão formada permitiu a rápida remoção do solvente da fase interna e obtenção
de partículas esféricas cuja liberação total do fármaco ocorreu em 54 horas
(BAZZO,
LEMOS-SENNA, PIRES, 2005).
O tramadol é um analgésico que atua no sistema nervoso central que
apresenta curta duração de ação, necessitando da administração de doses repetidas
ou infusão contínua para obtenção de um efeito prolongado. Assim, Salman e
colaboradores (2003) propuseram a encapsulação do tramadol em microesferas de
P(3HB) como forma de controlar a sua liberação, após administração pela via
epidural. A liberação in vitro do tramadol, em tampão fosfato pH 7,4 a 37 °C, foi
observada por mais de 6 dias, entretanto, cerca de 12,8% e 58% do tramadol
encapsulado foi liberado na primeira hora e após 24 horas, respectivamente. A
atividade analgésica in vivo das microesferas foi avaliada usando ensaio de
reatividade ao estímulo térmico, pela medida da retirada rápida da cauda (tail-flick)
da água a 52,5
o
C, antes e até 30 horas após a injeção. Embora o estudo in vitro
47
tenha demonstrado a liberação do fármaco por mais de uma semana, a atividade in
vivo não ocorreu em um período similar devido à redução da velocidade de liberação
com o tempo, não permitindo a manutenção da concentração plasmática em níveis
terapêuticos. Entretanto, o efeito analgésico das microesferas de P(3HB) contendo
tramadol foi observado por 21 horas, enquanto uma dose equivalente de tramadol
livre foi efetiva por menos de 5 horas. Os autores consideraram que a administração
das microesferas pode ser uma forma alternativa para a administração do tramadol,
particularmente no tratamento da dor pós-operatória. Por outro lado, a eliminação do
polímero do espaço epidural e o aparecimento de possíveis efeitos, tal como a
formação de adesão tecidual, permaneceram desconhecidos pelos autores.
Alguns dos estudos realizados com os PHAs enfocam a liberação de
antibióticos no local da infecção, uma vez que ainda ela é considerada um dos
problemas mais graves na cirurgia de implantes. A utilização de sistemas
carreadores de antibióticos em procedimentos cirúrgicos ofereceria, além dos
benefícios terapêuticos, a redução da utilização da antibioticoterapia sistêmica.
Neste contexto, a preparação de microcápsulas de tetraciclina a partir do P(3HB-co-
3HV) contendo diferentes teores de 3HV (7, 14 e 22%, PM 400– 750 kD) foi
realizada, visando o implante em bolsas periodontais, para o tratamento localizado
da gengivite e periodontite. As microcápsulas foram preparadas por meio da técnica
da dupla emulsão a/o/a e caracterizadas quanto à eficiência de encapsulação, perfil
de liberação e morfologia. Fatores, como tipo de emulsificante e forma química do
fármaco, afetaram a eficiência de encapsulação. Após 100 horas, a liberação de
tetraciclina foi cerca de 90%, 42% e 50% para as microcápsulas preparadas a partir
do P(3HB-co-3HV) contendo 22%, 14% e 7% de HV, respectivamente. Os dados de
liberação foram melhores expressos pela equação de Higuchi, indicando que o
fármaco é liberado por um mecanismo de difusão. A liberação foi total antes que
sinais de degradação do polímero tivessem sido observados (SENDIL et al., 1999).
Microesferas de P(3HB) contendo rifampicina foram preparadas pela
técnica de emulsão/evaporação do solvente, com o objetivo de obter agentes para a
quimioembolização. A rápida liberação do fármaco foi observada, atingindo cerca de
90% nas primeiras 24 horas. Entretanto, tamanho de partícula e teor de fármaco
demonstraram ser fatores passíveis de otimização, permitindo o controle da
velocidade de liberação. Angiogramas renais e análises histopatológicas, obtidas
48
após administração das microesferas em cães, demonstraram a viabilidade de
utilização destes sistemas como agentes de quimioembolização (KASSAB et al.,
1997; KASSAB et al., 1999).
Formulações de microesferas constituídas de compósitos de P(3HB-co-
3HV) (3 mol% 3HV, PM 300,000) e volastonita foram propostas para a liberação da
gentamicina durante o processo de reparo ósseo, não somente para promover o
crescimento tecidual, mas também para minimizar o risco de infecções. As
microesferas foram preparadas por meio da formação de uma dispersão sólido em
óleo em água (s/o/a) seguida da evaporação do solvente, e a gentamicina foi
incorporada por imersão das partículas numa solução do fármaco em tampão fosfato
pH 7,4. A análise morfológica das partículas e os estudos de liberação em tampão
fosfato e meio fisiológico simulado revelaram a formação de uma camada
microporosa de apatita na superfície das microesferas, a qual permitiu o controle da
liberação da gentamicina durante 22 dias, um período cerca de três vezes maior
quando as microesferas foram preparadas unicamente a partir do poliéster
biodegradável (LI & CHANG, 2005). Com a mesma finalidade terapêutica, a técnica
de dispersão sólido em óleo em água (s/o/a) foi igualmente empregada para
encapsular a gentamicina em microesferas constituídas de compósitos de P(3HB-co-
3HV) e hidroxiapatita (HA), esta última na forma de nanopartículas contendo o
fármaco. Neste caso, a liberação do fármaco ocorreu num período de 10 semanas
por um mecanismo de difusão, expressa pelo modelo matemático de Higuchi
(WANG et al., 2007).
Recentemente, blendas de P(3HB-co-3HV) (9,8% 3HV) e policaprolactona
(PCL) foram testadas na preparação de microesferas, com o intuito de encapsular
um fármaco da classe das ftalocianinas, para uso na terapia fotodinâmica, no
tratamento do câncer. Tais fármacos, quando ativados por uma luz visível de
comprimento de onda apropriado, produzem espécies reativas de oxigênio que
levam à destruição irreversível dos tecidos tratados. Neste caso, o controle da
liberação a partir de um sistema de liberação é indispensável para maximizar a ação
do fármaco. Assim, para determinar a composição polimérica e peso molecular do
PCL ideais, diferentes blendas foram empregadas na preparação das microesferas e
a cinética de liberação do fármaco foi então avaliada em plasma humano. O menor
efeito burst foi obtido com a utilização de PCL de menor peso molecular. Entretanto,
49
com a utilização de PCL de mesmo peso molecular, o aumento da proporção deste
polímero na blenda conduziu a obtenção de perfis de liberação mais aceitáveis,
alcançando o máximo em 24 horas (VACCARI et al., 2005). O emprego de blendas
de P(3HB-co-3HV) (9,8% 3HV) e PCL também conduziu à alteração da morfologia
das micropartículas. Neste estudo, a velocidade de liberação da indometacina e do
diclofenaco de sódio foi aumentada com o aumento da proporção de PCL na blenda
e os resultados foram relacionados com a tortuosidade do sistema (POLETTO et al.,
2007).
Por outro lado, apesar das partículas de P(3HB) e P(3HB-co-3HV) serem
mais rugosas e porosas do que partículas de PLAGA, preparadas nas mesmas
condições, outros fatores têm sido relacionados à rápida liberação do fármaco
encapsulado. A maneira pela qual o fármaco encontra-se distribuído nas
microesferas também tem demonstrado afetar o perfil de liberação. A localização
preferencial do fármaco na superfície ou nas camadas mais externas das partículas
tem conduzido à obtenção de velocidades de liberação muito rápidas, podendo ser
associado à elevada cristalinidade das microesferas obtidas a partir destes
polímeros. De modo geral, partículas amorfas liberam o fármaco mais lentamente
que partículas cristalinas, devido à melhor dispersão do fármaco no sistema e a
maior interação fármaco-polímero (CARMINGNAN, 2006; FREIBERG & ZHU, 2004).
Poucos estudos relatam a utilização dos polihidroxialcanoatos na
preparação de nanopartículas. Enzimas, precisamente a L-asparaginase, a catalase
e a glicose oxidase, e a albumina sérica bovina foram incorporadas em
nanocápsulas de P(3HB-co-3HV) (8 mol% de HV) pela técnica de dupla emulsão
a/o/a, com ou sem o tratamento prévio do polímero com borohidreto de sódio, para a
redução do seu peso molecular. Embora a quantidade de proteína encapsulada não
tenha aumentado, o tamanho da partícula diminuiu e a atividade enzimática
aumentou com o uso de um P(3HB-co-3HV) de baixo peso molecular, indicando que
estas nanocápsulas apresentam uma maior permeabilidade, em decorrência da
diminuição da barreira polimérica difusional (BARAN, OZER, HASIRCH, 2002). Com
o intuito de preparar conjugados de nanopartículas e fármacos e obter sistemas de
liberação sítio-específicos, copolímeros do poli(3-hidroxioctanoato) contendo
grupamentos carboxílicos nas cadeias carbonadas laterais foram preparados por
modificação química. Igualmente, copolímeros de PHAs de cadeia média, ligados
50
covalentemente com unidades de PEG e PLA, foram sintetizados. Em ambos casos,
as nanopartículas foram obtidas pela técnica de deslocamento do solvente, com e
sem a adição de estabilizantes. A presença dos grupamentos carboxílicos, assim
como de unidades de PEG na superfície das partículas proporcionou melhorias na
estabilidade das mesmas frente à agregação (KURTH et al., 2002; RENARD et al.,
2003).
Outros tipos de sistemas carreadores de fármacos têm sido preparados
empregando os PHAs. Visando o tratamento da osteomielite, implantes de
Sulperazone® (sulfabactama e cefoperazona, 1:1, Pfizer) foram preparados a partir
do P(3HB-co-3HV) apresentando diferentes proporções de 3HV (7, 14 e 22 mol%). A
liberação do fármaco a partir das microesferas foi significativamente maior quando o
copolímero contendo 22 mol% de 3HV foi empregado. Este resultado foi relacionado
com a redução da cristalinidade do polímero contendo maior teor de 3HV que
permitiu a mais rápida penetração de água na partícula, aumentando a velocidade
de dissolução dos cristais de fármaco e, conseqüentemente, a velocidade de
liberação do mesmo a partir da matriz polimérica. Por outro lado, a matriz polimérica
permaneceu intacta no período testado, indicando que a liberação ocorre
essencialmente por um mecanismo de difusão (GURSEL et al., 2002). O carreador
constituído de P(3HB-co-3HV) (22 mol% HV) contendo os fármacos foi implantado
no sitio da infecção, previamente induzida pela inoculação de Staphylococcus
aureus na tíbia de coelhos. A efetividade do sistema foi verificada por métodos
macroscópicos, radiográficos, bacteriológicos e histológicos. A infecção subsidiu e a
remissão foi completa com o tratamento empregado, indicando que o sistema
biodegradável desenvolvido pode ser usado com sucesso no tratamento de
infecções ósseas severas (YAGMURLU et al., 1999; GURSEL et al., 2001).
Como meio de prevenir a adesão de bactérias, discos ortopédicos
revestidos com um complexo de gentamicina e P(3HB-co-3HV) (8 ou 12mol% de
3HV) foram implantados em pacientes com articulações comprometidas. O aumento
do teor de 3HV levou ao aumento da velocidade de liberação da gentamicina. A
redução significativa do número de S. aureus aderido aos discos, após 48 horas de
exposição em cultura de células, demonstrou a eficácia deste sistema. Além disso, a
alteração da hemodinâmica de amostras de sangue não foi observada, confirmando
a biocompatibilidade dos implantes (ROSSI, AZGHANI, OMRI, 2004).
51
Recentes estudos têm demonstrado o interesse da utilização de PHAs na
obtenção de sistemas de liberação transdérmicos. Adesivos transdérmicos
preparados a partir de PHAs de cadeia média (8 mol% de 3HHx e 92 mol% de 3-
hidroxioctanoato) foram testados in vitro, usando a tansulosina como fármaco
modelo. O cloridrato de tansulosina é uma sulfonamida que apresenta atividade
antagonista α-adrenoreceptora, atualmente usada na clínica para o alívio dos sinais
e sintomas da obstrução uretral causada pela hiperplasia prostática benigna. Sua
característica de apresentar carga impede sua permeação através do estrato
córneo. Por esta razão, o efeito promotor de absorção do fármaco pelo tratamento
prévio da pele com dendrímeros foi avaliado pelos autores. Por meio da utilização de
dendrímeros, a matriz de PHA proporcionou a permeação de quantidades
clinicamente requeridas de tansulmosina. Em decorrência destes resultados
promissores, adesivos transdérmicos a base de PHAs também foram testados na
liberação de clonidina e cetoprofeno. O conjunto dos resultados indicou que estes
biopolímeros ainda são aplicáveis para a liberação transdérmica de fármacos
(WANG et al., 2003; WANG et al., 2003).
Finalmente, um sistema de liberação controlada foi obtido pela técnica de
compressão, usando P(3HB) como material de revestimento (KORSATTO-
WABNEGG, 1990). O revestimento dos núcleos contendo o fármaco com uma matriz
de P(3HB) e um agente de formação de canais, tal como o cloreto de sódio, nitrato
de potássio ou lactose, conduziu à obtenção de cinéticas de liberação de ordem
zero. Tais sistemas poderiam ser aplicáveis tanto para a administração oral como
parenteral. Além disso, complexos formados entre P(3HB) e PEG demonstraram
modificar o perfil de dissolução da teofilina a partir de comprimidos, retardando a
liberação do fármaco com o aumento do teor de PEG 4000 no complexo
(RODRIGUES et al., 2007).
Como pode ser observado com o exposto, nenhum trabalho foi
encontrado utilizando os polihidroxialcanoatos no preparo de uma forma
farmacêutica visando à administração intraarticular. Mesmo quando são aplicados
outros polímeros, tais como o PLAGA (TUNÇAY et al., 2000; BOZDAG et al., 2001;
HORISAWA et al., 2002; FERNÁNDEZ-CARBALLIDO et al., 2004) e polifosfazeno
modificado (ZHANG et al., 2006), os estudos com esta via de administração são
escassos.
52
2.3 Artrite Reumatóide
A deficiência de produção das células imunes ou uma função defeituosa
dessas células pode gerar um amplo espectro de doenças de imunodeficiência. A
atividade excessiva de vários componentes do sistema imune conduz ao surgimento
de doenças alérgicas ou auto-imunes (FAUCI & HAYNES, 1998). Neste contexto, a
artrite reumatóide (AR) é uma doença sistêmica, crônica, inflamatória e auto-imune,
de causa desconhecida, e caracterizada por uma típica sinovite persistente que
compromete as articulações periféricas, embora haja uma variedade de
manifestações sistêmicas (LIPSKY, 1998). No Brasil, estudo multicêntrico verificou
prevalência de AR do adulto variando de 0,2 a 1% da população, o que significa
cerca de 1,8 milhões de brasileiros acometidos pela doença (MARQUES, 2005;
LOUZADA-JUNIOR, 2007).
Apesar do seu potencial destrutivo, a evolução da AR pode ser muito
variável. A doença começa lenta e insidiosamente em mais da metade dos
pacientes. A princípio, existem mal-estar, fadiga e dor musculoesquelética
generalizada, e somente após algumas semanas a meses as articulações são
afetadas, às vezes com acometimento monoarticular, outras vezes oligoarticular e,
em algumas circunstâncias, poliarticular (em geral, simetricamente). As articulações
afetadas ficam tumefeitas, quentes, dolorosas e particularmente rígidas ao despertar
ou após inatividade. Aproximadamente 20% dos pacientes conseguem períodos de
remissão parcial ou completa, mas os sintomas retornam inevitavelmente e
acometem articulações que ainda não haviam sido afetadas. O padrão do
acometimento articular varia, mas em geral as pequenas articulações são afetadas
antes das maiores. Os sintomas manifestam-se nas pequenas articulações das
mãos (articulações metacarpofalangianas e interfalangianas proximais) e nos pés,
seguidas pelos pulsos, tornozelos, cotovelos e joelhos. Em média, a expectativa de
vida é reduzida de três a sete anos. As fatalidades são devidas habitualmente às
complicações da AR assim como aos efeitos iatrogênicos da terapia, como, por
exemplo, sangramento gastrinstestinal relacionado com o uso a longo prazo de
ácido acetil salicílico e infecções associadas com o uso a longo prazo de esteróides
(COTRAN, KUMAR, ROBBINS, 1996; LIPSKY, 1998).
53
A incidência máxima de início da artrite reumatóide situa-se entre a quarta
e a sexta décadas de vida; entretanto, a AR pode surgir em qualquer época, desde a
infância até a velhice. As mulheres têm duas a três vezes mais probabilidades de
serem acometidas do que os homens (ARNETT, 2001). Apesar de ainda existirem
muitas incertezas, admite-se que a AR seja desencadeada pela exposição de um
hospedeiro imunogeneticamente susceptível a um antígeno microbiano artritogênico.
Dessa forma é iniciada uma artrite aguda, mas que constitui uma reação auto-imune
persistente em que as células T desempenham um papel central com a liberação
local de mediadores inflamatórios e citocinas líticas que acabam destruindo a
articulação. Portanto os fatores causais envolvidos são: (1) susceptibilidade
genética, (2) exposição a um antígeno artritogênio exógeno primário, (3) uma reação
auto-imune dentro das membranas sinoviais e (4) presença de mediadores do dano
articular (COTRAN; KUMAR; ROBBINS, 1996). Uma hipótese constante sugere uma
origem infecciosa para a AR. Foram propostos diversos candidatos bacterianos e
virais. Verificou-se que certas infecções virais, como a rubéola, vírus de Ross River e
parvovírus B19, produzem poliartrite aguda, porém não existem evidências que
possam desencadear a AR crônica. O vírus Epstein-Barr (EBV) permanece sendo
um candidato viável, mas não-comprovado, ao qual se atribui um papel patogênico,
visto que são encontradas várias respostas imunes incomuns contra esse vírus em
pacientes com AR. Foi, também, constatado que uma proteína do EBV compartilha
os mesmos cinco aminoácidos das moléculas HLA-DR4 (Dw 14) e HLA-DR1,
implicadas na suscetibilidade à AR, levantando, assim, a possibilidade de
“mimetismo molecular” como mecanismo. Observou-se, igualmente, uma homologia
semelhante com a proteína do choque térmico da Escherichia coli (ARNETT, 2001).
As alterações histopatológicas da AR evoluem ao longo da duração desta
doença crônica. O primeiro evento parece ser uma resposta inflamatória inespecífica
iniciada por um estímulo desconhecido. Subseqüentemente, uma resposta inicial, e
talvez específica, das células T CD4+ é induzida, a qual amplifica e perpetua a
inflamação. A presença de células T ativadas pode induzir estimulação policlonal
das células B e a produção local de fator reumatóide. À medida que a lesão tecidual
ocorre, auto-antígenos adicionais são revelados e a natureza da resposta das
células T amplia-se quando clones adicionais de células T CD4+ são recrutados
para o local inflamatório. Finalmente, em conseqüência da exposição persistente ao
54
meio inflamatório, a função dos fibroblastos sinoviais é alterada e eles podem
adquirir um potencial destrutivo que não exige mais estimulação pelas células T ou
macrófagos (LIPSKY, 1998).
O diagnóstico da AR é primeiramente clínico. A típica apresentação é
poliarticular, com dor, rigidez e inchaço de múltiplas articulações com padrão
simétrico (MAJITHIA & GERACI, 2007). A AR não tem cura e os objetivos do
tratamento incluem: alívio da dor e rigidez, redução dos efeitos colaterais
indesejáveis dos fármacos, manutenção da força muscular e função articular e,
conseqüentemente, da qualidade de vida do paciente. O programa inicial básico que
leva à concretização desses objetivos, na grande maioria dos pacientes, consiste em
repouso absoluto, terapia antiinflamatória apropriada, medidas físicas para manter a
função articular e a alteração da evolução da doença por meio de terapia
farmacológica agressiva e precoce. A terapia antiinflamatória é de suma importância
para o programa básico, entretanto, todos os pacientes devem ser monitorizados
devido à possível ocorrência de níveis tóxicos. Freqüentemente, os antiinflamatórios
não-esteroidais (AINEs) administrados por via oral causam sangramento
gastrointestinal, devendo assim, serem evitados ou prescritos com extrema cautela
em pacientes com comprometimento da função renal. Para o paciente, a
interferência funcional nas atividades diárias é que determina o impacto do distúrbio.
Estudos mostraram que os pacientes com AR possuem uma probabilidade dez
vezes maior de incapacidade no trabalho em comparação com a população geral
(ARNETT, 2001). O tratamento da AR é um processo contínuo e o paciente precisa
ser periodicamente reavaliado (MAJITHIA & GERACI, 2007).
O tratamento farmacológico da AR geralmente ocorre em três frentes:
administração por via oral de baixas doses de AINES, injeções intra-articulares de
glicocorticóides e utilização de fármacos modificadores da doença (Figura 3) e,
ainda, deve-se considerar modificadores da resposta biológica. Os AINEs reduzem a
dor e o inchaço das articulações, no entanto não alteram o curso da doença
(MAJITHIA & GERACI, 2007). O uso prolongado de AINEs conduz a graves
complicações gastriintestinais e, além disso, a administração local de esteróides
gera sérios efeitos adversos, tais como degeneração da cartilagem, síndrome de
Cushing e risco de reação anafilática (FERNÁNDEZ-CARBALLIDO et al., 2004).
Dentre os AINEs utilizados no tratamento da artrite encontra-se o ibuprofeno.
55
Uma alternativa de tratamento, com finalidade de reduzir os efeitos
adversos e aumentar a adesão do paciente, seria a utilização de injeções
localizadas, ou seja, intraarticulares, de microesferas poliméricas contendo
antiinflamatórios não esteroidais. Com este tipo de administração é possível obter
uma liberação controlada do fármaco, evitar o efeito do metabolismo de primeira
passagem, reduzir os efeitos colaterais indesejáveis, tornando a administração mais
cômoda e sendo uma alternativa à administração oral de medicamento (MORCILLO,
1993).
56
FIGURA 3: Esquema do tratamento da artrite reumatóide (Adaptado de LIPSKY,
1998).
57
2.4 Ibuprofeno
O ibuprofeno (ácido 2-(4-isobutilfenil) propiônico) é um AINE pertencente
ao subgrupo dos derivados do ácido propiônico, que apresenta atividade
antiinflamatória, antipirética e analgésica. É provavelmente a molécula mais
estudada clinicamente entre todos os AINEs (BEJARANO, 2006). O ibuprofeno se
apresenta na forma de um sólido cristalino, branco, com um leve odor e sabor
característico. Possui apenas um carbono assimétrico, existindo como isômero (S)-
(+) dextro ou (R)-(-) levo (Figura 4). O ibuprofeno comercial é composto por uma
mistura racêmica, apesar de unicamente o enantiômero S (-) ser ativo (HIGTON,
1999). Entretanto, o enantiomêro R(-) sofre uma inversão metabólica de
configuração para formar a forma ativa (CARVALHO et al., 2006). Em outras
palavras, quando o fármaco é administrado na forma de racemato, o distômero é
convertido “in vivo” em eutômero, enquanto o último não é afetado.
FIGURA 4: Estrutura química do ibuprofeno.
O ibuprofeno é um AINE pertencente à classe II do Sistema de
Classificação Biofarmacêutica (BSC) (KOCBEK, BAUMGARTNER, KRISTL, 2006), a
qual inclui fármacos com baixa solubilidade aquosa e alta permeabilidade (PARK &
CHOI, 2006). É praticamente insolúvel em água destilada, pouco solúvel em hexano
e bastante solúvel em etanol, octanol, dimetil sulfóxido e clorofórmio (Tabela 2). A
solubilidade do ibuprofeno aumenta com pH, sendo o fármaco bastante insolúvel a
baixos pH. A determinação potenciométrica da constante de dissociação do
58
ibuprofeno fornece um valor de pKa de 4,54. Estudos têm demonstrado, também,
que o ibuprofeno não possui polimorfismo e não é higroscópio (HIGTON, 1999).
TABELA 2: Solubilidade aproximada do ibuprofeno em temperatura ambiente
(HIGTON, 1999).
SOLVENTE SOLUBILIDADE (% p/v)
Acetona >10
Etanol >10
Octanol 33,0
Hexano 3,3
Água destilada <0,1
O sistema enzimático das ciclooxigenases (COX) catalisa a conversão de
ácido araquidônico em prostaglandinas (PGs) biologicamente ativas, dentro de
múltiplos processos homeostásicos, em quase todos os órgãos do corpo (proteção
gastrintestinal, homeostase renal, funções uterinas, regulação da temperatura e do
ritmo circadiano, entre outras). As prostaglandinas e outras citocinas regulam os
processos reparativos correspondentes à resposta inflamatória periférica e à
conseqüente sensibilização neuronal e dor. Os AINES são empregados na
terapêutica por inibir a COX e regular a produção de PGs, diminuindo a inflamação e
a hiperalgesia inflamatória e regulando as respostas neuronais basais, assim como
os processos de transmissão neuronal nociceptiva no sistema nervoso central. A
variabilidade entre os efeitos alcançados com o uso de determinado AINE depende,
em primeiro lugar, do órgão onde encontra-se a enzima e, em segundo, de sua
capacidade estrutural de adaptação a várias funções (polimorfismo). As COXs são
um família de isoenzimas, sendo conhecidas até o momento a COX1, COX2 e
COX3. O ibuprofeno inibe as três isoenzimas de modo eficaz (BEJARANO, 2006).
A analgesia do ibuprofeno tem sido avaliada extensamente e apresenta
uma relação dose resposta de comportamento linear que facilita seu uso clínico. No
59
entanto, seus efeitos adversos se comportam na mesma forma de dose-resposta. As
complicações graves (hemorragia, perfuração, morte) representam a maior ameaça,
especialmente para as populações de risco (maiores de 75 anos, histórico de
úlceras, hemorragia gastrointestinal prévia). A administração oral do ibuprofeno,
assim como a dos demais AINEs, pode levar a erosões gástricas, úlceras,
sangramentos e morte por hemorragia gastrintestinal (BEJARANO, 2006) A
metabolização do ibuprofeno ocorre principalmente pelo fígado, onde é convertido a
2-hidroxiibuprofeno e 2-carboxi ibuprofeno. Efeitos adversos pela utilização de
AINES são freqüentes devido ao grande uso deste fármaco (AL-NASSER, 1999).
O ibuprofeno é rapidamente absorvido por via oral. Estudos demonstram
que após a administração oral de 400 mg, concentrações plasmáticas de 20-40
µg/mL são observadas. O pico de concentração ocorre entre 1-2 horas e diminui a 5
µg/mL após seis horas. A administração de doses múltiplas de 400 mg de 8 em 8
horas (1200 mg/dia) durante dois dias, em 15 pacientes com artrite, conduziram à
obtenção de concentrações plasmáticas médias de 20 µg/mL e sinoviais de 7,5 µg/L.
A administração tópica, quando em doses repetidas, pode proporcionar
concentrações de fármaco 4-7 vezes maiores nos meniscos e cartilagens,
comparada à administração oral. Por esta razão, a administração tópica resulta em
concentrações no soro e no líquido sinovial inferiores àquelas alcançadas por
administração oral, o que explica a ausência de efeitos adversos por esta via
(BEJARANO, 2006).
As propriedades farmacológicas do ibuprofeno tornam-o um modelo de
fármaco ideal para aplicações em inúmeros sistemas de liberação sustentada. O t
max
é na ordem de 1,5 h e a meia-vida no organismo é de 2 h. Algumas tecnologias têm
sido reportadas na literatura no intuito de prolongar a duração da ação do fármaco,
ao retardar a sua liberação. Estas envolvem, geralmente, o recobrimento direto do
fármaco, de grânulos, pellets, ou da forma farmacêutica final, ou ainda, a
incorporação deste em uma matriz que, in vivo, libera lentamente o fármaco por
meio de processos envolvendo a erosão e/ou difusão do mesmo (HIGTON, 1999).
Microesferas de PLA ou PLAGA contendo ibuprofeno têm sido preparadas e
avaliadas quanto à capacidade de prolongar a velocidade de liberação do fármaco.
Leo e colaboradores (2000) observaram que parte do ibuprofeno apresenta-se no
estado amorfo na superfície de microesferas de PLA, quando estas são preparadas
60
pela técnica de emulsão/evaporação do solvente. Esta camada superficial de
fármaco leva à obtenção de um efeito burst pronunciado, sendo mais marcante a
partir de microesferas com diâmetro reduzido, devido à maior área superficial total. A
remoção desta camada mais externa e amorfa de ibuprofeno, pela lavagem com
solução de carbonato de sódio, reduziu, quase que completamente, o efeito de
liberação inicial. Quando a mesma técnica foi usada para a preparação de
microesferas, a prévia solubilização do ibuprofeno no etanol provocou o
deslocamento do fármaco em direção à superfície das partículas, acelerando ainda
mais a velocidade de liberação, apesar do aumento da proporção do polímero na
formulação ter causado um efeito contrário (PERUMAL, 2001).
Em outro estudo, a adição de Labrafil, um derivado do PEG, em
microesferas de PLAGA, visando à administração intra-articular, modificou os perfis
de liberação do ibuprofeno, controlando a velocidade de liberação e reduzindo o
efeito burst. A formulação contendo 10% de Labrafil proporcionou concentrações in
vitro próximas as calculadas como terapêuticas (8 µm/mL), durante 8 dias. A
liberação do ibuprofeno a partir das microesferas sem aditivo alcançou 63-82% em
apenas 24h, não satisfazendo a concentração “terapêutica” após este período
(FERNÁNDEZ-CARBALLIDO et al., 2004). Uma rápida liberação do ibuprofeno
utilizando microesferas de PLAGA também foi obtida por Klose e colaboradores
(2008), e foi atribuída a característica ácida do fármaco, que impossibilita sua
interação com o polímero ou com os produtos de degradação deste, igualmente,
ácidos. A utilização de novos polímeros para encapsulação de ibuprofeno,
sintetizados a partir de ω-pentadecalactona, adipato de divinila e propano-1,3-diol
(SH-L509) ou glicerol (SH-L510), tem, da mesma forma, demonstrado resultados
interessantes. A velocidade de liberação encontrada com microesferas foi maior
quando o polímero SH-L510 foi empregado, devido, provavelmente, a sua maior
hidrofilicidade, facilitando a entrada do meio nas partículas (THOMPSON et al.,
2007).
__________________________________3. MATERIAIS E MÉTODOS
62
3.1 MATERIAIS
3.1.1 Matérias-primas
* Álcool polivinílico P.S. (Vetec, Brasil);
* Gelatina farmacêutica-262 (YOD, Brasil);
* Ibuprofeno (lote 63602203, origem Índia, Fraccionata Distribuidora de Matérias-
primas LTDA, Brasil);
* Poli (D-L-ácido lático)-co-polietilenoglicol (PLA-PEG 66 kDa, 20% PEG 5000 kDa)
(Alkermes Inc., EUA);
* Poli-(3-hidroxibutirato) (Biocycle
®
1000 FE 117, M
n
= 312,800 g mol
-1
, PHB
Industrial S.A., Brasil);
* Trimiristato de glicerila (Dynasan
®
114, Sasol, Alemanha).
3.1.2 Reagentes e solventes
Todos os solventes utilizados possuíam grau de pureza para análise (p.a).
* Ácido fosfórico 85% (Vetec);
* Álcool etílico (Vetec);
* Álcool isopropílico (F. Maia Indústria e Comércio);
* Clorofórmio (99,5%) (Synth);
* Diclorometano (Cromato Produtos Químicos LTDA);
* Fosfato monobásico de potássio (Vetec);
* Hidróxido de sódio (Vetec);
* Metanol (F. Maia Indústria e Comércio);
3.1.3. Equipamentos
* Agitadores ARE (Velp Scientífica);
* Balança analítica (Ohaus Corporation AS200);
63
* Banho Dubnoff CT 232 (Cientec);
* Calorímetro diferencial de varredura, detector tipo DSC-50 (Shimadzu);
* Centrífuga 4K15 (Sigma);
* Difratômetro de Raios-X marca SIEMENS modelo D5000;
* Dissolutor Modelo 299 (Nova Ética);
* Espectrofotômetro UV/Vis (Perkin Elmer Lamba 10);
* Evaporador rotativo Q-344B (Quimis
®
);
* Granulômetro a laser Cilas, modelo 1064;
* Liofilizador Micromodulyo E-C (Shimadzu);
* Manta aquecedora (Fisatom);
* Microscópio eletrônico de varredura Philips XL 30;
* Mufla MQBEP2000MP (Microquímica);
* pHmêtro Acor Series (Oakton);
* Ultra som, Ultrasonic clear USC 700 (Unique);
* Viscosímetro Cannon Fenske AS 350 (Schott);
* Vortex Mixer KMC-1300V (Vision Scientific CO. LTD).
64
3.2 MÉTODOS
PARTE I
PARTE IPARTE I
PARTE I Avaliação do efeito da adição de trimiristato de glicerila sobre a
liberação do ibuprofeno a partir de microesferas de poli-(3-hidroxibutirato)
3.2.1 Preparação e caracterização das microesferas brancas e contendo
ibuprofeno a partir de blendas de poli-(3-hidroxibutirato) e trimiristato de
glicerila
3.2.1.1 Preparação das microesferas
A preparação das microesferas foi realizada pelo método de
emulsão/evaporação do solvente, conforme descrito por Watts e colaboradores
(1990), e sob os parâmetros e concentrações utilizados por Carmingnan (2006).
Brevemente, uma solução contendo o P(3HB) puro ou uma mistura de P(3HB) e
trimiristato de glicerila (TMG) em clorofórmio ou diclorometano foram adicionados,
lentamente, numa solução aquosa de álcool polivinílico 1% (p/v) ajustada a pH 5,0,
sob agitação magnética de 800 rpm. A emulsão formada foi mantida sob agitação
em temperatura ambiente até completa evaporação do solvente orgânico. Após
repouso das formulações por 24 h, o sobrenadante foi descartado e as microesferas
foram lavadas com água destilada, centrifugadas a 1000 rpm durante 3 minutos, e
liofilizadas por 48 horas sob pressão de 5 Pascal e temperatura de -50
o
C. Estes
procedimentos conduziram a um rendimento médio em partículas de (86,68 +
7,46)%.
A solubilização do P(3HB) no solvente orgânico foi realizada após a
modificação de sua cristalinidade por um tratamento térmico, que consistiu no
aquecimento do polímero até fusão (180
o
C), seguido de resfriamento abrupto em
banho de gelo. Diferentes proporções de P(3HB) e TMG foram testadas: 9:1, 4:1, 3:1
e 1:1 e 1:0. Quando diclorometano foi utilizado como solvente, álcool isopropílico foi
adicionado à fase externa, após a formação da emulsão o/a. Para a preparação das
microesferas contendo ibuprofeno (IBF), o fármaco foi adicionado na fase orgânica
das formulações, numa proporção fármaco:P(3HB) ou fármaco:blenda de 1:4. Todas
as formulações foram preparadas em triplicata. Um esquema ilustrativo da
65
Repouso 24 h;
Centrifugação,
1000 rpm, 3 min;
Lavagem com água
destilada;
Liofilização.
preparação das microesferas é apresentado na Figura 5. A composição das
formulações testadas encontra-se demonstrada na Tabela 3.
FIGURA 5: Esquema ilustrativo da preparação das microesferas pelo método de
emulsão/evaporação do solvente.
3.2.1.2 Avaliação da viscosidade cinemática da fase interna
A avaliação da viscosidade cinemática da solução de P(3HB) ou de
P(3HB) e TMG em clorofórmio, utilizadas como fase interna, foi realizada em um
viscosímetro Cannon-Fenske automático, equipado com um capilar de 0,44 mm de
diâmetro, termostatizado a 25
o
C. As análises foram conduzidas em triplicata e as
viscosidades foram determinadas a partir do tempo requerido pela solução para
percorrer determinada região do capilar (fluxo), por meio da seguinte equação:
V = k . (t - ψ)
V = viscosidade cinemática em cSt
k = constante do capilar utilizado (cSt/s)
t = tempo de corrida (s)
ϕ = fator de correção da energia cinética (s)
FASE INTERNA
P(3HB) ou blendas de
P(3HB)/TMG, IBF
clorofórmio/
diclorometano
FASE EXTERNA
Fase aquosa contendo
1% (p/v) de PVA
Agitação magnética a
800 rpm, T
amb
Evaporação
do solvente
emulsão
o/a
microesferas
66
TABELA 3: Composição das microesferas preparadas a partir de blendas de P(3HB)
e TMG.
Formulação
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Fase orgânica
P(3HB)
1
(mg)
200 180 160 150 100 600 540 480 450 300
TMG (mg)
- 20 40 50 100 - 60 120 150 300
IBF
2
(mg)
50 50 50 50 50 150 150 150 150 150
Clorofórmio qsp
(mL)
20 20 20 20 20 - - - - -
Diclorometano qsp
(mL)
- - - - - 60 60 60 60 60
Fase aquosa
Solução de PVA 1%
(p/V) pH 5,0 (mL)
100 100 100 100 100 300 300 300 300 300
Álcool isopropílico
(mL)
- - - - - 10 10 10 10 10
Proporção P(3HB):TMG
1:0 9:1 4:1 3:1 1:1 1:0 9:1 4:1 3:1 1:1
1
Foi utilizada uma solução do polímero 1% (p/v) em clorofórmio ou diclorometano.
2
Para a preparação das microesferas contendo fármaco.
3.2.1.3 Caracterização das microesferas
3.2.1.3.1 Determinação da eficiência de encapsulação e teor de ibuprofeno nas
microesferas
3.2.1.3.1.1 Curva de calibração do IBF em metanol
Para a construção da curva de calibração 500 mg de IBF, exatamente
pesados, foram dissolvidos em metanol e o volume completado até 50,0 mL, em
balão volumétrico. Esta solução foi então diluída de modo a obter soluções
metanólicas de IBF em concentrações variando entre 200,0 e 650,0 µg/mL. As
soluções foram preparadas em triplicata e analisadas por espectrofotometria de
absorção no ultravioleta no comprimento de onda de 265 nm, contra o mesmo
67
solvente. A curva de calibração foi construída a partir das médias das absorbâncias
de cada concentração, e a equação da reta e o coeficiente de correlação foram
calculados pela análise de regressão linear.
3.2.1.3.1.2 Determinação da eficiência de encapsulação e do teor de ibuprofeno
Cerca de 60 mg de microesferas foram pesadas em um balão volumétrico
de 25,0 mL e o volume completado com metanol. A mistura foi submetida à agitação
magnética por 4 horas a temperatura ambiente. Este tempo foi estipulado através da
avaliação de dois períodos diferentes de extração, 2 e 4 horas. Após as 4 horas,
alíquotas do sobrenadante foram coletadas e analisadas em espectrofotômetro a
265 nm. A concentração de IBF foi determinada por meio da comparação da
absorção da amostra com aquela obtida por uma solução padrão de IBF 400 µg/mL
em metanol, analisada nas mesmas condições. A eficiência de encapsulação
(E.E.%) e o teor de fármaco (mg IBF/100 mg de microesferas) foram calculados
conforme as equações demonstradas abaixo:
i
ibf
Q
C
EE
10025
.
××
=
p
ibf
Q
C
Teor
10025××
=
onde: C
ibf
= concentração de ibuprofeno na solução analisada (mg/mL);
Qi = massa de fármaco adicionado nas formulações (mg);
Qp= massa de microesferas pesadas (mg).
Os resultados foram expressos pela média de três determinações e os
valores de teor de ibuprofeno nas microesferas foram analisados e comparados por
meio da ANOVA. Quando diferença significativa entre as médias foi detectada, a
determinação de onde esta diferença ocorreu foi realizada pela aplicação do teste t,
onde a diferença mínima significativa é calculada empregando-se a seguinte
equação:
68
QMR
nn
tsmd ×
+=
2
1
1
1
...
onde:
QMR é o quadrado médio do resíduo da análise de variância,
n é o número de repetições de cada um dos tratamentos,
t é o valor dado na tabela ao nível de significância escolhido (p<0,05).
Assim, duas médias são estatisticamente diferentes toda vez que o valor
absoluto da diferença entre elas for igual ou maior que a d.m.s.
3.2.1.3.2 Avaliação da morfologia das microesferas
A morfologia das microesferas foi avaliada por microscopia eletrônica de
varredura (MEV) em microscópio Philips XL 30. As amostras foram fixadas com fita
dupla-face em suportes de alumínio e recobertas com uma fina camada de ouro de
350 Å de espessura, em aparelho a vácuo Polaren E 500. As fotomicrografias foram
obtidas nos aumentos de 250 e 1000 vezes.
3.2.1.3.3 Análise por calorimetria exploratória diferencial (DSC)
Microesferas brancas e contendo IBF, obtidas a partir do P(3HB) e
P(3HB):TMG 3:1, assim como os compostos puros e suas misturas físicas, foram
analisados por calorimetria exploratória diferencial (DSC) em um equipamento DSC-
50 (Shimadzu). Cerca de 3-14 mg de microesferas foram pesadas em cápsulas de
alumínio, as quais foram lacradas, resfriadas a -50
o
C, e em seguida aquecidas até
250
o
C, numa velocidade de 10
o
C/min, sob atmosfera de nitrogênio. As temperaturas
de transição vítrea (T
g
) e de fusão (T
f
) foram então obtidas a partir dos termogramas.
69
3.2.1.4 Avaliação do perfil de liberação do IBF a partir das microesferas
3.2.1.4.1 Curva de calibração do IBF em tampão fosfato 0,02 M pH 7,4
Para a construção da curva de calibração, uma solução metanólica de IBF
foi preparada na concentração de 10,0 mg/mL. Esta solução foi diluída em tampão
fosfato 0,02 M pH 7,4 a fim de obter soluções nas concentrações: 10, 25, 50, 75,
100, 200, 300, 400, 800 e 1000 µg/mL. As soluções foram preparadas em triplicata e
analisadas em espectrofotômetro a 265 nm. A curva de calibração foi construída a
partir das médias das absorbâncias de cada concentração, e a equação da reta e o
coeficiente de correlação foram calculados pela análise de regressão linear.
3.2.1.4.2 Determinação da solubilidade do IBF no meio de liberação
Cerca de 1 g de IBF foi colocado em 20 mL de tampão fosfato 0,02M pH
7,4 e a mistura foi mantida sob agitação magnética a 800 rpm por 48 horas, em
temperatura ambiente. Uma alíquota da mistura foi coletada, centrifugada a 5000
rpm durante 5 minutos e diluída cinco vezes com a solução tampão. A solução
resultante foi analisada em espectrofotômetro a 265 nm. As amostras foram
preparadas em triplicata e a concentração de IBF foi determinada pela comparação
da absorbância das amostras com aquela obtida com uma solução padrão de IBF,
analisada nas mesmas condições.
3.2.1.4.3 Avaliação do perfil de liberação do IBF em tampão fosfato 0,02 M pH
7,4
Para o ensaio de liberação, 100 mg de microesferas foram pesadas em
frascos âmbar e colocadas em 20 mL de tampão fosfato 0,02 M pH 7,4. Os frascos
foram fechados e colocados em banho a 37
o
C, sob agitação mecânica constante.
Alíquotas de 2,0 mL foram coletadas após 1, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 24, 48, 72 e 168
horas, e analisadas em espectrofotômetro a 265 nm. Os ensaios foram realizados
em triplicata e, após cada coleta, o volume do meio foi reposto. A concentração de
IBF no meio de liberação foi determinada pela comparação das absorbâncias das
amostras com aquela obtida a partir de uma solução padrão de IBF 400 µg/mL,
analisada nas mesmas condições.
70
A partir dos resultados, curvas de liberação de IBF, expressas em
porcentagens (%) de fármaco liberado versus tempo (h), foram construídas.
3.2.2 Preparação e avaliação da morfologia de filmes obtidos a partir de
blendas de poli (3-hidroxibutirato) e trimiristato de glicerila
3.2.2.1 Preparação dos filmes
Filmes de P(3HB) e P(3HB):TMG nas proporções 9:1, 4:1, 3:1 e 1:1,
foram preparados, utilizando clorofórmio ou diclorometano como solvente. Para tal,
30 mL das soluções orgânicas contendo o polímero ou uma mistura de polímero e
TMG foram vertidas em placas de Petri, posteriormente acondicionadas em
dessecador para evaporação do solvente, em temperatura ambiente. Após a
completa evaporação do solvente, os filmes foram removidos cuidadosamente das
placas.
3.2.2.2 Avaliação da morfologia dos filmes
As superfícies superiores dos filmes e as suas respectivas superfícies de
fratura foram avaliadas por microscopia eletrônica de varredura, conforme
procedimentos descritos em 3.2.1.3.2. As fotomicrografias foram obtidas nos
aumentos de 500 e 1000 vezes.
71
PARTE II
PARTE IIPARTE II
PARTE II Efeito da adição de poli (D-L-ácido lático)-b-poli(etilenoglicol) (PLA-
PEG) e gelatina (GEL) sobre as propriedades físico-químicas das partículas e
sobre o perfil de liberação do ibuprofeno a partir de microesferas de poli-(3-
hidroxibutirato)
3.2.3 Preparação e caracterização das microesferas
3.2.3.1 Preparação das microesferas brancas e contendo ibuprofeno a partir de
blendas de P(3HB) e PLA-PEG
As microesferas foram preparadas conforme descrito em 3.2.1.1,
empregando o diclorometano como solvente orgânico da fase interna. Diferentes
proporções de P(3HB) e PLA-PEG foram testadas: 1:0, 3:1 e 1:1. Álcool isopropílico
foi adicionado à fase externa após a formação da emulsão o/a, em uma proporção
de 1 mL para cada 30 mL de solução de álcool polívinílico 1%. Estas microesferas
foram denominadas de brancas e aquelas contendo IBF foram obtidas pela adição
de IBF na proporção fármaco:P(3HB) ou fármaco:blenda de 1:4, na fase interna das
formulações. A composição das formulações pode ser visualizada na Tabela 4.
TABELA 4: Composição das microesferas preparadas a partir de blendas de P(3HB)
e PLA-PEG.
Proporção P(3HB):PLA-PEG
1:0 3:1 1:1
Fase orgânica
P(3HB)
1
(mg) 600 450 300
PLA-PEG (mg) - 150 300
IBF
2
(mg) 150 150 150
Diclorometano qsp (mL) 60 60 60
Fase aquosa
Solução de PVA 1%
(p/V) pH 5,0 (mL)
300 300 300
Álcool isopropílico (mL) 10 10 10
1
Foi utilizada uma solução do polímero 1% (p/v).
2
Para a preparação das microesferas contendo fármaco.
72
3.2.3.2 Preparação das microesferas brancas e contendo ibuprofeno a partir do
P(3HB) e gelatina
Microesferas de P(3HB) e gelatina (GEL) foram preparadas pelo método
de dupla emulsão/ evaporação do solvente, descrita por Watts (1990). Neste caso,
uma solução aquosa de gelatina 1% pH 6,5, contendo ou não etanol, foi adicionada
em uma solução de P(3HB) em diclorometano, sob agitação magnética a 1200 rpm.
Em seguida, a emulsão a/o formada foi adicionada em 300 mL de uma solução de
PVA 1% pH 5,0, também sob agitação magnética a 1200 rpm. A dupla emulsão
formada foi mantida sob agitação em temperatura ambiente até completa
evaporação do solvente orgânico. Após repouso das formulações por 24 h, o
sobrenadante foi descartado e as microesferas foram lavadas com água destilada,
centrifugadas a 1000 rpm durante 3 minutos, e liofilizadas. As formulações contendo
etanol foram previamente submetidas à evaporação sob pressão reduzida para
remoção do solvente. Estas microesferas foram denominadas de brancas e aquelas
contendo IBF foram obtidas pela dispersão prévia do fármaco na solução aquosa de
gelatina 1%, na proporção fármaco:P(3HB) de 1:4. A composição das formulações
pode ser visualizada na Tabela 5. Um esquema ilustrativo da preparação das
microesferas encontra-se demonstrado na Figura 6.
FIGURA 6: Esquema ilustrativo da preparação de microesferas de P(3HB) e
gelatina.
Solução de
gelatina 1%
pH 6,5; IBF;
etanol
Emulsão a/o
Solução PVA
1% pH 5,0;
agitação
1200 rpm
Sol. P(3HB)
10 mg/mL
agitação
1200 rpm
microesferas
Repouso por 24 horas;
Centrifugação a 1000
rpm por 3 min;
Lavagem com água
destilada;
Liofilização.
evaporação do
solvente
Emulsão a/o/a
73
TABELA 5: Composição das formulações de microesferas preparadas a partir do
P(3HB) e gelatina 10:1.
Formulação
1 2
Fase aquosa 1
Gelatina
1
(mg) 60 60
Etanol (mL) - 1
IBF
2
(mg) 150 150
Água (mL) 6 6
Fase orgânica
P(3HB)
3
(mg) 600 600
Diclorometano qsp (mL) 60 60
Fase aquosa 2
Solução de PVA 1%
(p/V) pH 5,0 (mL)
300 300
1
Foi utilizada uma solução de gelatina 1% (p/v).
2
Para a preparação das microesferas contendo fármaco (p/v).
3
Foi utilizada uma solução do polímero 1%.
3.2.3.3 Caracterização físico-química das microesferas
3.2.3.3.1 Determinação da eficiência de encapsulação e teor de ibuprofeno nas
microesferas
A determinação da eficiência de encapsulação e do teor de fármaco foi
realizada conforme metodologia descrita em 3.2.1.3.1.
3.2.3.3.2 Avaliação da morfologia das microesferas
A superfície e morfologia das microesferas, antes e após o ensaio de
liberação, foram avaliadas por microscopia eletrônica de varredura, conforme
descrito em 3.2.1.3.2. As fotomicrografias foram obtidas nos aumentos de 250 e
1000 vezes.
74
3.2.3.3.3 Determinação do diâmetro médio e distribuição granulométrica das
microesferas
O diâmetro médio e a distribuição granulométrica das microesferas foram
determinados por granulometria a laser em equipamento Cilas modelo 1064 (0,04 -
500 µm), após dispersão das partículas em água, com auxílio de ultrasom.
3.2.3.3.4 Análise por calorimetria exploratória diferencial (DSC)
As propriedades térmicas das microesferas brancas e contendo IBF,
obtidas a partir do P(3HB), P(3HB):PLA-PEG 3:1 e P(3HB):GEL 10:1, assim como os
compostos puros e suas misturas físicas, foram avaliadas por calorimetria
exploratória diferencial (DSC), conforme descrito em 3.2.1.3.3.
3.2.3.3.5 Difração de Raios-X
Os modelos de difração de raios-X das microesferas brancas e contendo
IBF, obtidas a partir do P(3HB), P(3HB):PLA-PEG 3:1, P(3HB):PLA-PEG 1:1 e
P(3HB):GEL 10:1, assim como os compostos puros e suas misturas físicas, foram
obtidos utilizando um difratômetro marca SIEMENS modelo BRUKER-AXES D5000
equipado com goniômetro θ - θ. Na emissão de raios-X foi utilizado ânodo de cobre
radiação CuKα, λ = 1,54 Å, voltagem de 40kV e intensidade de corrente de 25 mA.
As fendas foram de 1
o
e 1
o
(divergente e de antiespalhamento) e de 2 mm no
monocromador de grafite. As análises foram realizadas em uma faixa de 2º a 75º em
temperatura ambiente de 25
o
C.
3.2.3.4 Avaliação do perfil de liberação do IBF a partir das microesferas
O perfil de liberação das microesferas contendo IBF foi avaliado pelo
método da diálise, usando um aparelho de dissolução (Dissolutor modelo 299, Nova
Ética, Brasil). Neste método, cerca de 300 mg de microesferas foram pesadas e
transferidas para o interior de um saco de diálise (Spectra/Por
®
CE MIUCO 10000) e
ressuspensas com 1,0 mL de tampão fosfato 0,02 M pH 7,4. Após o fechamento, o
75
saco de diálise foi colocado em 300 mL de tampão fosfato 0,02 M pH 7,4 a 37
o
C,
mantido sob agitação de 70 rpm. Alíquotas de 2 mL do meio foram coletadas após 1,
2, 4, 6, 8, 10, 12, 24, 33, 48, 72, 96, 120, 144 e 168 h de ensaio, e analisadas em
espectrofotômetro a 265 nm. O ensaio foi conduzido em triplicata e, após cada
coleta, o volume removido foi reposto para o meio de liberação. A concentração de
IBF no meio foi obtida por meio da comparação das absorbâncias das amostras
analisadas com aquela obtida para uma solução padrão de IBF 400 µg/mL,
analisada nas mesmas condições. A partir dos resultados, curvas de liberação de
IBF, expressas em porcentagens (%) de fármaco liberado versus tempo (h), foram
construídas. Os perfis de liberação obtidos com as diferentes formulações foram
analisados e comparados estatisticamente pela ANOVA, empregando-se como
variáveis o percentual de fármaco liberado após 1 hora e as áreas sob as curvas de
liberação (ASC), calculadas pelo método trapeizodal, nos demais períodos do
ensaio. A comparação entre as médias foi realizada mediante aplicação do teste t. O
valor de diferença mínima significativa entre duas médias foi calculado empregando-
se a seguinte equação:
QMR
nn
tsmd ×
+=
2
1
1
1
...
onde:
QMR é o quadrado médio do resíduo da análise de variância,
n é o número de repetições de cada um dos tratamentos,
q é o valor dado na tabela ao nível de significância escolhido (p<0,05).
3.2.3.5. Preparação e avaliação da morfologia de filmes obtidos a partir de
blendas de poli-(3-hidroxibutirato) e poli-(D,L-ácido lático)-b-poli(etilenoglicol)
3.2.3.5.1 Preparação dos filmes
Filme de P(3HB) e P(3HB):PLA-PEG na proporção de 3:1 foi preparado,
utilizando diclorometano como solvente, conforme descrito em 3.2.2.1.
76
3.2.3.5.2 Avaliação da morfologia dos filmes
As superfícies superiores dos filmes e as suas respectivas superfícies de
fratura foram avaliadas por microscopia eletrônica de varredura, conforme
procedimentos descritos em 3.2.1.3.2. As fotomicrografias foram obtidas nos
aumentos de 500 e 1000 vezes.
77
PARTE
PARTE PARTE
PARTE III
IIIIII
III
Avaliação preliminar da eficácia terapêutica in vivo do ibuprofeno
liberado a partir das microesferas em modelo de artrite crônica induzida por
Adjuvante Completo de Freund (CFA)
3.2.4 Animais
Os experimentos foram realizados com ratos fêmeas Wistar com idade
aproximada de três meses, pesando entre 200 e 300 g. Os animais foram criados
até o desmame pelo Biotério Central da Universidade Federal de Santa Catarina e
mantidos no Biotério Setorial do Departamento de Farmacologia até o início dos
experimentos, onde foram deslocados ao Biotério do Laboratório de Neurobiologia
da Nocicepção. Os animais foram mantidos sob condições controladas de
temperatura (22 ± 1ºC) e luz (ciclo de claro/escuro de 12 horas) e com acesso à
água e comida ad libitum. No dia do experimento, os animais foram removidos do
biotério cerca de 1 hora antes para ambientação. Os ensaios in vivo foram
conduzidos após prévia aprovação do protocolo de pesquisa pelo Comitê de Ética
para o Uso de Animais (CEUA) da Universidade Federal de Santa Catarina
(Protocolo PP00075).
3.2.5 Protocolos Experimentais
3.2.5.1 Indução da artrite crônica pelo Adjuvante Completo de Freund (CFA)
A estimulação da artrite crônica pelo CFA (suspensão de Mycobacterium
butyricum morto em óleo mineral, 1mg/mL, Difco) e a incapacitação articular foram
conduzidas em duas etapas, conforme descrito por Gomes (2007). Na primeira
etapa, 50 µL de CFA foram injetados na base da cauda dos animais. Esta injeção
intra-dérmica (i.d.) foi realizada com auxílio de uma seringa de 1 mL e agulha 13 x
4,5 mm e contitui-se no primeiro estímulo artritogênico recebido pelos animais. Após
21 dias, a incapacitação articular foi obtida pela injeção intraarticular (i.a.), no joelho
posterior direito, do mesmo volume de CFA (reestimulação). A injeção intraarticular
foi realizada na articulação tíbio-femural através do ligamento suprapatelar, para o
interior da cavidade sinovial e os sítios de injeção foram previamente depilados e
78
submetidos à anti-sepsia com solução de álcool iodado. Todos os tratamentos foram
conduzidos após 24 horas da reestimulção com CFA.
3.2.5.2 Avaliação da incapacitação articular
Para avaliar o grau de incapacitação motora do membro que recebeu o
estímulo nociceptivo, foi utilizado o modelo de incapacitação articular em ratos,
descrito por Tonussi e Ferreira (1992). Este modelo consiste na determinação do
tempo de elevação da pata (TEP) de animais submetidos a caminhada forçada por
60 segundos. A caminhada é realizada em um cilindro de aço inox (30 cm de largura
e 30 cm de diâmetro), coberto com tela de arame de trama fina de aço inoxidável,
com rotação contínua de 3 rpm. A superfície do cilindro é dividida em três trilhos
iguais, o que permite a avaliação de três animais simultaneamente. Em ambas as
patas posteriores do animal são ajustadas sapatilhas metálicas e a sapatilha
colocada na pata direita é conectada à porta de dados do computador (Figura 7). O
tempo total que a pata posterior direita dos animais fica sem tocar a superfície do
cilindro durante este período é registrado pelo programa Ratlimb (Tonussi e Ferreira,
1992). Neste modelo, o TEP dos animais sem estimulação articular varia em torno
de 10 segundos enquanto a injeção intraarticular de substâncias alogênicas causa
elevação deste valor, indicando o desenvolvimento de incapacitação articular. Os
animais foram treinados na roda antes da realização dos experimentos.
FIGURA 7: (A) Ratas com as sapatilhas metálicas e (B) cilindro de aço inox utilizado
na determinação da incapacitação articular através da medida do tempo de elevação
da pata (TEP,s).
79
3.2.5.3 Avaliação do edema articular
A avaliação do edema articular induzido por CFA foi realizada por meio da
medida do diâmetro articular, imediatamente após cada medida da incapacitação
articular. Para isso, os animais foram gentilmente imobilizados dentro de um cone de
polietileno e a medida do diâmetro da articulação tíbio-femural do joelho posterior
direito foi obtida com auxílio de um paquímetro não digital (Figura 8). Os dados
foram expressos como sendo a diferença média entre o valor obtido antes da
reestimulação com CFA e os valores obtidos após o tratamento (variação do
diâmetro articular, DA, cm).
FIGURA 8: Medida do diâmetro articular com auxílio de um paquímetro não-digital.
3.2.5.4 Leucograma do fluido sinovial
Ao término do período de sete dias de cada tratamento, os animais foram
sacrificados por injeção de hidrato de cloral (15%, 3 mL/animal) seguida de
desclocamento cervical. Após eutanásia e exposição da cápsula articular, a retirada
do líquido sinovial da articulação do joelho posterior direito e a lavagem da cavidade
articular com 100 µL salina heparinizada foram realizadas. Este lavado foi utilizado
para a contagem total de leucócitos com auxílio de uma câmera de Neubauer e
microscópio óptico, com aumento de 40x.
80
3.2.6 Avaliação da resposta terapêutica do ibuprofeno após administração i.a.
das microesferas
Para avaliar a resposta terapêutica alcançada com o ibuprofeno liberado a
partir das microesferas, a formulação que demonstrou o melhor desempenho in vitro
foi selecionada e o delineamento do experimento foi conduzido conforme exposto na
Tabela 6. A dose de ibuprofeno selecionada para administação intraarticular foi de
50 µg, com base em concentrações terapêuticas teóricas descritas na literatura
(FERNANDÉZ-CARBALLIDO, 2004). As microesferas foram pesadas considerando
o teor de fármaco encapsulado, sendo as microesferas brancas pesadas na mesma
proporção. O fármaco livre e as microesferas contendo ibuprofeno foram
ressuspendidos em 50 µL de salina com 5% de tween 80 e o sítio de injeção foi
previamente depilado e submetido à anti-sepsia com solução de álcool iodado. A
avaliação da incapacitação e do edema articular ocorreu 24 horas antes da
reestimulação, 1, 24, 48, 72, 96, 120 e 168 h após o tratamento. Cada grupo
contituiu-se de seis animais.
TABELA 6: Delineamento dos grupos de animais utilizados para avaliar a resposta
terapêutica com ibuprofeno liberado a partir das microesferas.
Grupos
Via de
administração
Tratamento
Dose
IBF (µg)
Controle
positivo
i.a. CFA/salina + 5%
tween 80
-
Grupo A i.a. CFA/IBF livre/
salina + 5% tween
80
50
Grupo B i.a CFA/Microesferas
brancas/ salina +
5% tween 80
-
Grupo C i.a. CFA/Microesferas
com IBF/ salina +
5% tween 80
50
81
3.2.7 Análise estatística dos resultados
Os resultados foram apresentados como média ± erro padrão da média
de seis animais. A análise estatística dos dados foi realizada no programa “Graph
Pad Prism 3.0
®”
, através da análise de variância (ANOVA) de uma via ou para
medidas repetidas, seguida pelo teste de Tukey (p < 0,05).
_____________________________4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
83
PARTE I
PARTE IPARTE I
PARTE I Efeito da adição de trimiristato de glicerila sobre a liberação do
ibuprofeno a partir de microesferas de poli-(3-hidroxibutirato)
4.1 Preparação e caracterização das microesferas
Em decorrência da elevada cristalinidade e elevada massa molar
(312,800 g mol
-1
), os polihidroxialcanoatos são polímeros que perdem massa muito
lentamente quando comparados a outros poliésteres alifáticos como o poli-(D,L-
ácido lático). A liberação de moléculas ativas de reduzida massa molar a partir de
matrizes de PHAs ocorre por meio da penetração de água e formação de poros,
numa velocidade substancialmente maior que a degradação do polímero.
Conseqüentemente, microesferas preparadas a partir destes materiais tendem a se
acumular no organismo após implantação. Portanto, aplicações dos PHAs em
sistemas de liberação dependem, na maioria das vezes, da formação de blendas
adequadas com outros materiais biocompatíveis, uma vez que estas permitem
controlar a cristalinidade, porosidade e velocidade de erosão das partículas e, por
conseguinte, a capacidade de incorporação e de liberação dos fármacos (CHEN,
WU, 2005).
O efeito da formação de blendas de P(3HB) e trimiristato de glicerila
(TMG) (Figura 9) sobre as caracteríticas físico-quimicas e sobre a velocidade de
liberação do IBF a partir das microesferas foi avaliado na primeira parte deste
trabalho. Os ésteres de triglicerídeos são matérias-primas amplamente empregadas
na preparação de formulações lipídicas de uso parenteral, tendo sido utilizados por
outros autores na preparação de microesferas. Blendas de diferentes proporções de
P(3HB) e TMG foram testadas. Como o ibuprofeno é um fármaco pouco solúvel em
água, mas solúvel em clorofórmio e diclorometano, era esperado que este
antiinflamatório fosse facilmente incorporado nas microesferas pelo emprego da
técnica de emulsão o/a, seguida pela evaporação do solvente. A velocidade de
eliminação do solvente pode influenciar as propriedades finais das partículas
(RADWAN et al., 1995) e, portanto, foi uma das condições consideradas no
delineamento dos experimentos. Assim, o uso de clorofórmio e diclorometano como
solventes da fase interna e a adição de álcool isopropílico na fase externa foram
igualmente testados. As demais condições empregadas no preparo das
84
microesferas, descritas em 3.2.1.1., foram aquelas estipuladas por Carmingnan
(2006).
FIGURA 9: Estrutura química do trimiristato de glicerila.
4.1.1 Determinação da eficiência de encapsulação e teor de ibuprofeno nas
microesferas
Conforme exposto em 3.2.1.3.1.2, a espectrofotometria de absorção no
ultravioleta foi empregada para determinação da eficiência de encapsulação e do
teor do IBF. Para isto, uma curva de calibração do IBF foi construída após análise de
soluções metanólicas do fármaco com concentrações variando entre 200 e 650
µg/mL. Na Figura 10 encontra-se demonstrada a curva de concentração de
ibuprofeno versus absorbância, assim como a equação da reta e o coeficiente de
correlação, obtidos após análise da regressão linear. Na faixa de concentração
testada, o método usado demonstrou um comportamento linear significativo. A
ausência de erro sistemático constante também foi verificada, uma vez que os
valores do intervalo de confiança do intercepto incluíram o valor zero (Tabela 7).
85
FIGURA 10: Curva de calibração do ibuprofeno em metanol obtida por
espectrofotometria de absorção no ultravioleta.
TABELA 7: Análise dos dados da regressão obtidos a partir da curva de calibração
do ibuprofeno por espectrofotometria de absorção no ultravioleta.
Parâmetros de regressão
Valores
Intercepto (intervalo de confiança) -0,0079 (-0,49066 a 0,47486)
Inclinação (intervalo de confiança) 0,0013 (-0,00769 a 0,01029)
R
2
0,9994
Os valores de eficiência de encapsulação e teor de ibuprofeno obtidos
após extração e determinação do fármaco por espectrofometria de absorção no
ultravioleta estão demonstrados na Tabela 8.
86
TABELA 8: Valores de eficiência de encapsulação e de teor de ibuprofeno nas
microesferas (n=3).
E.E. + d.p. (%)
Teor de fármaco
+
d. p.
(mg IBF/100mg microesferas)
Formulações Clorofórmio Diclorometano
1
Clorofórmio
Diclorometano
1
P(3HB) 81,98 + 4,97 81,22 + 0,33
16,26 + 0,95
16,26 + 0,04
P(3HB):TMG 9:1
73,89 + 4,59
77,33 + 0,13
14,69 + 0,92
15,46 + 0,03
P(3HB):TMG 4:1
81,05 + 4,65 79,13 + 1,34
16,38 ± 0,76
15,83 + 0,27
P(3HB):TMG 3:1
62,55 + 13,67
81,39 + 1,01
12,48 + 2,75
16,28 + 0,21
P(3HB):TMG 1:1
66,58+ 2,13 68,49 + 1,55 13,31 + 0,43 13,70 + 0,31
1
Com adição de álcool isopropílico na fase externa, após formação da emulsão.
Como pode ser visualizado, elevados valores de eficiência de
encapsulação foram obtidos, mas pareceram reduzir com o aumento da proporção
de TMG nas microesferas. Os valores de teor de fármaco, estimados a partir dos
resultados de eficiência de encapsulação, foram submetidos à análise da variância
(ANOVA). A análise estatística indicou que o teor de IBF nas microesferas foi
afetado pelas condições de preparação (F
cal
> F
crit
, α = 0,05) (Tabela 9). Para
verificar onde ocorreu esta diferença, as médias dos valores de teor de fármaco
foram comparadas por meio da aplicação do teste t. Pode-se observar que nenhum
dos valores referentes à diferença entre as médias foi igual ou maior que a d.m.s.,
4,14. Desta forma, verifica-se que, neste caso, o teste t não foi capaz de identificar a
diferença entre as médias indicada pela ANOVA, provavelmente porque o F, embora
significativo, esteja próximo da não significância (Tabela 10). Com isso, pode-se
inferir que a alteração do solvente orgânico da fase interna e a adição de álcool
isopropílico na fase externa não afetaram a associação do fármaco. Além disso, o
aumento da proporção de TMG na blenda não reduziu significativamente o teor de
ibuprofeno nas partículas.
87
Outra observação importante a ser realizada a respeito dos valores
obtidos para eficiência de encapsulação e teor de fármaco é o aumento da
homogeneidade das partículas, em relação a estes parâmetros, quando o solvente
orgânico empregado na fase interna é o diclorometano.
TABELA 9: Análise da variância obtida a partir dos valores de teor de fármaco.
Fonte de variação SQ GL MQ F F
crítico
Tratamento 97,30 9 10,81 6,52 2,16
Resíduo 58,00 35 1,66
Total 155,30 44
α = 0,05
TABELA 10: Valores da diferença entre as médias dos teores de IBF (mg/ 100mg
microesferas) para as formulações.
Diferença entre as médias dos teores de IBF
Cl
orofórmio
Diclorometano
Formulações
9:1 4:1 3:1 1:1 1:0 9:1 4:1 3:1 1:1
P(3HB):
TMG
Teor
14,69
16,38
12,48
13,31
16,26
15,46
15,83
16,28
13,70
Clorofórmio
1:0
16,26
1,57 -0,12 3,78 2,95 0 0,80 0,43 -0,02 2,56
9:1
14,69
-1,69 2,21 1,38 -1,57 -0,77 -1,14 -1,59 0,99
4:1
16,38
3,90 3,07 0,12 0,92 0,55 0,10 2,68
3:1
12,48
-0,83 -3,78 -2,98 -3,35 -3,80 -1,22
1:1
13,31
-2,95 -2,15 -2,52 -2,97 -0,39
Diclorometano
o
1:0
16,26
0,80 0,43 -0,02 2,56
9:1
15,46
-0,37 -0,82 1,76
4:1
15,83
-0,45 2,13
3:1
16,28
2,58
* diferença significativa, α = 0,05, dms teste t=4,14
88
4.1.2 Caracterização físico-química
4.1.2.1 Avaliação da morfologia das microesferas
Quando a técnica de emulsão/evaporação do solvente é empregada, as
características de superfície e a porosidade das partículas resultantes têm sido
correlacionadas com a cristalinidade e velocidade de precipitação do polímero.
Tendo em vista que a evaporação ocorre na interface ar-água, qualquer parâmetro
de formulação que altere a solubilidade do solvente na fase externa afeta a sua
velocidade de remoção da fase interna. Em geral, quanto mais rápida é a eliminação
do solvente, mais rápida é a precipitação do polímero e mais porosa é a superfície
das partículas (MARTIN et al., 2000).
As micrografias obtidas das microesferas preparadas a partir das blendas
de P(3HB) e TMG, nas diferentes proporções, e utilizando clorofórmio como solvente
orgânico da fase interna, podem ser visualizadas na Figura 11. Partículas esféricas,
apresentando diâmetro em torno de 50 µm, foram obtidas para todas as formulações
testadas. Entretanto, as micrografias claramente demonstram a redução da
porosidade e rugosidade das partículas com o aumento da proporção de TMG na
blenda. Visto que outros fatores que poderiam afetar a velocidade de remoção do
solvente foram mantidos constantes, as diferenças observadas na aparência da
superfície das partículas podem ser relacionadas unicamente à adição de TMG para
a formação da matriz
.
Zanetti-Ramos e colaboradores (2006) descreveram que o aumento da
viscosidade da fase interna da emulsão, causado pelo uso de polímero de maior
massa molar, reduziu a velocidade de difusão do solvente para a fase externa,
levando à formação de partículas de acetobutirato de celulose menos porosas.
Portanto, com o intuito de verificar se a adição de TMG influencia a viscosidade da
fase interna a ponto de alterar as características de superfície das partículas,
medidas de viscosidade cinemática das soluções de P(3HB):TMG em clorofórmio
foram realizadas e os resultados podem ser visualizados na Tabela 11. Como pode
ser observado, o aumento da proporção de TMG na blenda conduziu à redução da
viscosidade da solução de clorofórmio. Tendo em vista que um efeito contrário seria
esperado, a menor porosidade das partículas não pode ser explicada pelo efeito da
viscosidade sobre a velocidade de eliminação do solvente.
89
(a)
(b) (c)
(d) (e)
FIGURA 11: Micrografias obtidas por MEV das microesferas contendo fármaco IBF
preparadas com solvente clorofórmio a partir de (a) P(3HB), (b) P(3HB):TMG 9:1, (c)
P(3HB):TMG 4:1, (d) P(3HB):TMG 3:1 e (e) P(3HB):TMG 1:1, em aumento de 1000
vezes.
90
TABELA 11: Viscosidade cinemática de soluções de P(3HB) e trimiristato de
glicerila em clorofórmio.
Formulação
Viscosidade cinemática (cSt)
P(3HB) 1,027 + 0,002
P(3HB):TMG 9:1 0,953 + 0,001
P(3HB):TMG 4:1 0,879 + 0,002
P(3HB):TMG 3:1 0,860 + 0,004
P(3HB):TMG 1:1 0,662 + 0,002
Uma estratégia que tem sido considerada por pesquisadores para
alteração da velocidade de remoção do solvente consiste no uso de misturas
binárias de solventes orgânicos na fase interna, um imiscível e outro miscível em
água como, por exemplo, clorofórmio e acetona (MURAKAMI et al., 1999; MAIA,
SANTANA, RÉ, 2004), ou ainda a adição de solventes hidromiscíveis na fase
externa, após a formação da emulsão (MENG et al., 2004). Considerando que a
magnitude e a velocidade de transferência do solvente da fase interna para a fase
aquosa dependem da solubilidade, o clorofórmio foi substituído pelo diclorometano e
álcool isopropílico foi adicionado à fase externa da emulsão. A presença do álcool
provocaria a remoção mais rápida do diclorometano de dentro das gotículas de
emulsão, formando uma ponte de afinidade entre a solução aquosa e o solvente
orgânico.
Quando as micrografias das microesferas contendo IBF preparadas
unicamente com P(3HB) são comparadas (Figura 11a e 13a), é possível observar
que a substituição do clorofórmio pelo diclorometano provoca alterações
significativas na morfologia das partículas. A utilização do diclorometano pareceu
não somente conduzir à redução do diâmetro de partícula, mas também levou a uma
redução considerável na rugosidade das mesmas. Este efeito sobre a morfologia de
partículas, causado pela substituição do clorofórmio para o diclorometano, também
foi observado por outros autores (GRANGADE & PRICE, 1991; MARTIN et al.,
2000). Aparentemente, a alteração do solvente da fase interna da emulsão altera o
modo de cristalização do polímero. Esta pode também ser uma possível explicação
91
à elevada homogeneidade dos valores de eficiência de encapsulação e teor de
ibuprofeno descritos anteriormente, obtidos a partir de partículas preparadas
utilizando-se o diclorometano como solvente orgânico.
Por outro lado, quando o diclorometano é empregado, o aumento da
proporção de TMG na blenda conduziu à obtenção de partículas altamente porosas
(Figura 12), sugerindo a formação de canais pelo éster de triglicerídeo, conforme
descrito por outros autores (KUBOTA et al., 1987; URATA, ARIMORI, NAKANO,
1999; SCHAEFER, SINGH, 2000). No entanto, a presença do ibuprofeno nestas
partículas parece preencher estes canais, tornando a partícula visivelmente mais
compacta (Figura 13). Apesar do álcool isopropílico ter sido adicionado à fase
externa com a intenção de acelerar o processo de remoção do solvente orgânico, a
comparação das micrografias obtidas a partir das microesferas não demonstra
alterações visíveis na superfície das partículas preparadas com e sem a adição
deste álcool, indicando que a morfologia das partículas é afetada principalmente
pelo tipo de solvente orgânico empregado na fase interna da emulsão (Figura 14).
92
(a)
(b) (c)
(d) (e)
FIGURA 12: Micrografias obtidas por MEV das microesferas brancas preparadas
com solvente diclorometano a partir de (a) P(3HB), (b) P(3HB):TMG 9:1, (c)
P(3HB):TMG 4:1, (d) P(3HB):TMG 3:1 e (e) P(3HB):TMG 1:1, em aumento de 1000
vezes.
93
(a)
(b) (c)
(d) (d)
FIGURA 13: Micrografias obtidas por MEV das microesferas contendo fármaco IBF
preparadas com solvente diclorometano a partir de (a) P(3HB), (b) P(3HB):TMG 9:1,
(c) P(3HB):TMG 4:1, (d) P(3HB):TMG 3:1 e (e) P(3HB):TMG 1:1, em aumento de
1000 vezes.
94
(a)
(b)
FIGURA 14: Micrografias obtidas por MEV das microesferas de P(3HB):TMG 3:1
brancas preparadas utilizando diclorometano como solvente e (a) com e (b) sem
adição de álcool isopropílico na fase externa da emulsão, em aumento de 1000
vezes.
95
4.1.2.2 Avaliação da morfologia dos filmes
A miscibilidade é uma importante característica das blendas que depende
da natureza dos polímeros empregados e influencia o modo de cristalização, as
propriedades físico-químicas, a velocidade de degradação da matriz e, por
conseguinte, a forma de associação e a velocidade de liberação de fármacos a partir
de sistemas matriciais (YU, DEAN, LI, 2006). Quando uma mistura de dois polímeros
aparece como uma única fase, a blenda é considerada miscível (homogênea), mas
caso a existência de duas fases seja perceptível, a blenda é considerada imiscível
(heterogênea). Geralmente, a existência de ligações de hidrogênio é um fator
importante na promoção da miscibilidade dos materiais que constituem a blenda,
afetando a morfologia e melhorando as propriedades mecânicas desta, em relação
aos polímeros puros (CHEN, DONG, YU, 2006). Além disso, mesmo quando o
aditivo é miscível com o polímero semicristalino, a sua incorporação na fase
cristalina do polímero dificilmente ocorre e a presença deste na fase amorfa conduz
ao aumento da mobilidade das moléculas, atuando como plastificante (YOSHIE et
al., 2000)
.
Assim, com o intuito de verificar a miscibilidade entre P(3HB) e TMG,
filmes foram obtidos a partir do polímero puro e das blendas, em clorofórmio e
diclorometano, e analisados por microscopia eletrônica de varredura. As
fotomicrografias obtidas evidenciaram a imiscibilidade entre os dois materiais
(Figuras 15 e 16). O filme obtido unicamente a partir do P(3HB) em clorofórmio
apresentou uma estrutura compacta e rugosa (Figura 15a), enquanto que com o
aumento da proporção de TMG na blenda, regiões distintas de polímero e lipídeo
foram observadas. Este efeito também foi verificado com a alteração do solvente
orgânico, entretanto, filmes preparados a partir do P(3HB) puro e diclorometano
apresentaram uma superfície menos rugosa, conforme verificado nas microesferas,
confirmando que o tipo de solvente empregado afeta o modo de cristalização do
polímero.
96
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
FIGURA 15: Micrografias obtidas por MEV da superfície e da fratura de filmes
obtidos a partir do (a) P(3HB), (b) P(3HB):TMG 9:1, (c) P(3HB):TMG 4:1, (d)
P(3HB):TMG 3:1 e (e) P(3HB):TMG 1:1, usando clorofórmio como solvente.
97
(a)
(b)
FIGURA 16: Micrografias obtidas por MEV da superfície e da fratura de filmes
preparados a partir do (a) P(3HB) e (b) P(3HB):TMG 3:1, usando diclorometano
como solvente.
4.1.2.3 Análise por calorimetria exploratória diferencial (DSC)
O grau de cristalinidade é um dos mais importantes parâmetros utilizados
para caracterizar polímeros semicristalinos. Esta característica afeta praticamente
todas as propriedades do material polimérico, incluindo as propriedades mecânicas,
físicas, termodinâmicas e ópticas. Do ponto de vista farmacêutico, as características
finais das microesferas podem ser fortemente influenciadas pela cristalinidade do
polímero utilizado no seu preparo, incluindo a taxa e o mecanismo de degradação,
afinidade e localização do fármaco na partícula, e velocidade e mecanismo de
liberação (POUTON & AKHTAR, 1996; HUANG et al., 2006). Assim, com intuito de
avaliar o efeito da formação de blendas sobre o grau de cristalinidade do polímero e
verificar a presença de interações do fármaco com a matriz polimérica, as
microesferas preparadas com P(3HB) e TMG 3:1, usando diclorometano como
solvente, foram analisadas por calorimetria exploratória diferencial. As curvas de
DSC obtidas para o ibuprofeno, P(3HB) e trimiristato de glicerila, assim como para a
mistura física dos componentes e para as microesferas brancas e com fármaco,
encontram-se demonstradas na Figura 17.
98
FIGURA 17: Termogramas obtidos por DSC após análise do (a) IBF, (b) P(3HB), (c)
TMG, (d) Microesferas P(3HB) brancas, (e) Microesferas P(3HB) com IBF, (f) Mistura
física de P(3HB), TMG e IBF, (g) Microesferas P(3HB):TMG 3:1 brancas e (h)
Microesferas P(3HB): TMG 3:1 com IBF.
Temperatura
o
C
Endo
(f)
(b)
(d)
(c)
(e)
(a)
(h)
(g)
99
P(3HB), IBF e TMG apresentaram eventos endotérmicos correspondentes
à fusão em 175
o
C, 77
o
C e 58
o
C, respectivamente, estando de acordo com aqueles
descritos na literatura (POUTON & AKHTAR, 1996; WILLIANS et al., 2005). Para o
P(3HB), um segundo pico de fusão a 165
o
C foi observado, decorrente,
provavelmente, de um processo de fusão/recristalização ocorrido durante a análise
de DSC (YOSHIE et al., 2000). Nas microesferas brancas obtidas a partir do P(3HB)
puro e da blenda P(3HB):TMG, temperaturas de fusão semelhantes as dos
componentes puros foram obtidas para ambos polímero e lipídeo (Figura 17d e
17g). Entretanto, uma pequena redução na tempertura de fusão do P(3HB) foi
observada com a presença do fármaco, tanto na mistura física como nas
microesferas (Figura 17e, 17f e 17h). A existência de interações entre IBF e a matriz
polimérica não pode ser inteiramente descartada. No entanto, neste caso, como o
deslocamento da temperatura de fusão do P(3HB) também é observado na mistura
física, deve-se considerar a possibilidade de uma interferência momentânea do IBF
fundido no processo de fusão do P(3HB). Por outro lado, o evento endotérmico
correspondente à fusão do lipídeo não parece ter sido alterado nestas mesmas
amostras.
A técnica de DSC pode ser usada para avaliar o grau de cristalinidade
relativo (X
c%
) dos materiais, uma vez que uma mudança da mesma é caracterizada
pela redução da entalpia de fusão (∆H
exp
), em relação ao composto puro (∆H
puro
),
Assim, o grau de cristalinidade pôde ser estimado por meio da equação
demonstrada abaixo, adaptada de El-Taweel e colaboradores, onde f corresponde a
fração do fármaco ou polímero que constitui a microesfera (2004):
fH
H
Xc
teor
×∆
∆
=
exp
(%)
A entalpia de fusão (∆H) referente ao P(3HB) 100% cristalino é de 146 J/g
(EL-TAWEEL et al., 2004). Para o IBF, admitiu-se que o fármaco puro encontrava-se
em uma forma completamente cristalina, exibindo (∆H) igual a 131,93 J/g. Os
valores de temperatura e entalpia de fusão (∆H
exp
) e o grau de cristalinidade (X
c
%)
encontrados para o P(3HB) e o IBF, nas diferentes amostras analisadas, podem ser
visualizados na Tabela 12. Com base nos resultados obtidos, verifica-se que a
100
técnica de emulsão evaporação do solvente não afeta o grau de cristalinidade do
P(3HB), o qual pode ser considerado elevado nas microesferas brancas preparadas
unicamente com o polímero. Entretanto, a presença de TMG nas partículas pareceu
diminuir a cristalinidade do P(3HB). Esta redução da cristalinidade não pôde ser
observada quando as microesferas contendo IBF foram analisadas. Adicionalmente,
os resultados obtidos mostram a significativa redução da cristalinidade do ibuprofeno
nas microesferas de P(3HB) e, sobretudo, nas de P(3HB):TMG 3:1, indicando que
grande parte do fármaco encontra-se no estado amorfo ou associado às partículas
na sua forma molecular.
TABELA 12: Resultados da análise por calorimetria exploratória diferencial.
Polímero IBF
Formulações
Tg(
o
C) Tm(C
o
) H
exp
Xc(%)
(J/g)
Tm(C
o
) H
exp
Xc(%)
(J/g)
Matéria-
prima
IBF
P(3HB)
- - - -
-5 175 107,12 73,37
77 131,93 100
- - -
Mistura física
P(3HB) + TMG + IBF
1 166 134,97 -
76 50,65 -
Microesferas
brancas
P(3HB)
P(3HB):TMG 3:1
3 174 102,8 70,41
-2 172 73,8 50,55
- - -
- - -
Microesferas
com IBF
P(3HB)
P(3HB):TMG 3:1
2 162 93,7 64,18
11 162 128,7 88,15
75 77,79 58,96
75 3,99 3,02
4.1.3 Avaliação do perfil de liberação do IBF a partir das microesferas
O perfil de liberação do IBF a partir das microesferas foi avaliado após
determinação da concentração do fármaco no meio de liberação por
espectrofotometria de absorção no ultravioleta. Para isto se fez necessário a
101
construção de uma curva de calibração de ibuprofeno em tampão fosfato 0,02 M pH
7,4, na faixa de concentração entre 10 e 1000 µg/mL. O gráfico de concentração de
IBF versus absorbância, assim como a equação da reta e o coeficiente de
correlação, obtidos após análise da regressão linear, encontram-se demonstrados
na Figura 18. Na faixa de concentração testada, o método usado demonstrou um
comportamento linear significativo. A ausência de erro sistemático constante
também foi verificada, uma vez que os valores do intervalo de confiança do
intercepto incluíram o valor zero (Tabela 13).
FIGURA 18: Curva de calibração do ibuprofeno em tampão fosfato 0,02M pH 7,4,
obtida por espectrometria de absorção no ultravioleta.
TABELA 13: Análise dos dados da regressão obtidos a partir da curva de calibração
do ibuprofeno por espectrofotometria de absorção no ultravioleta.
Parâmetros de regressão
Valores
Intercepto (intervalo de confiança) 0,0093 (-0,00244 a 0,02104)
Inclinação (intervalo de confiança) 0,0018 (0,00176 a 0,00184)
R
2
0,9994
102
O processo de transferência de fármacos pode tanto ocorrer a partir das
microesferas em direção à fase contínua, como no sentido contrário, se a
concentração no meio de liberação for suficientemente alta. Nestas condições, o
equilíbrio natural do fenômeno de difusão será atingido e, para evitá-lo, o emprego
de condições sink torna-se desejável. Tem-se preconizado que a concentração
máxima do fármaco não deva exceder 20% da sua concentração na saturação para
a obtenção destas condições. Assim, para garantir que o ensaio de liberação fosse
realizado em condições sink, a solubilidade do ibuprofeno em tampão fosfato 0,02M
a pH 7,4 foi determinada, conforme descrito em 3.2.1.4.2, e foi igual a 3,667 + 0,226
mg/mL. A partir deste resultado, a quantidade de 100 mg de microesferas para 20
mL de meio de liberação foi estipulada.
As coletas do meio de liberação foram realizadas durante sete dias, em
tempos pré-determinados, conforme citado em 3.2.1.4.3. Contudo, devido à
ausência de alterações no percentual de fármaco liberado, os perfis de liberação
foram demonstrados somente até 24 horas de ensaio (Figura 19). Como pode ser
observado, o efeito de liberação inicial do IBF, conhecido como efeito burst, foi
elevado em todas as formulações testadas. Cerca de 80% do fármaco encapsulado
foi liberado a partir das microesferas de P(3HB) em apenas uma hora de ensaio,
independente do solvente empregado na fase interna da emulsão. Os valores
obtidos na primeira hora de ensaio, a partir das microesferas preparadas com
blendas de P(3HB) e TMG, não foram muito diferentes, variando entre 74 e 86%.
As elevadas taxas de liberação de fármacos a partir de microesferas
preparadas com polímeros cristalinos são bastante descritas na literatura. Assim
como ocorre com o poli-(L-ácido lático), a cristalização do polímero pode conduzir à
formação de espaços vazios nas partículas, que passam a funcionar como canais
para penetração da água, facilitando a liberação (URATA, ARIMORI, NAKANO,
1999; GUSE, 2006). Ao contrário do que se esperava, a redução na porosidade e
da cristalinidade das partículas pela adição de trimiristato de glicerila, conforme
observado nas micrografias obtidas por MEV e nos resultados de DSC, não afetou a
cinética de liberação. Este fato pode estar relacionado com a localização
preferencial do fármaco na superfície ou nas proximidades da superfície das
microesferas, sendo liberado principalmente por um processo de dessorção. Além
disso, taxas elevadas de liberação têm sido descritas quando ésteres de ácidos
103
graxos são empregados no preparo de microesferas, em blendas com PLA, PLAGA
ou P(3HB) (JUNI et al., 1985; KUBOTA et al., 1987; URATA, ARIMORI, NAKANO,
1999; SCHAEFER, SINGH, 2000). Após 7 dias de ensaio, as microesferas
mantiveram sua estrutura esférica e nenhum sinal de erosão da matriz foi
visualizado (Figura 20). Portanto, a adição de TMG para a obtenção das
microesferas não permitiu o controle da liberação do IBF.
FIGURA 19: Perfis de liberação obtidos a partir das microesferas preparadas
usando (a) clorofórmio e (b) diclorometano como solvente da fase interna. ()
P(3HB) puro, () P(3HB):TMG 9:1, () P(3HB):TMG 4:1, (
) P(3HB):TMG 3:1 e (X)
P(3HB):TMG 1:1
(a)
(b)
104
(a) (b)
(C)
FIGURA 20: Micrografias obtidas por MEV das microesferas obtidas a partir de (a)
P(3HB) e (b) P(3HB):TMG 3:1 em clorofórmio e (c) P(3HB):TMG 3:1 em
diclorometano, após sete dias do início do ensaio de liberação.
105
PARTE II
PARTE IIPARTE II
PARTE II Efeito da adição de poli-(D,L-ácido láctico)-b-poli(etilenoglicol) (PLA-
PEG) e gelatina (GEL) sobre as propriedades físico-químicas e sobre o perfil de
liberação do ibuprofeno a partir de microesferas de poli-(3-hidroxibutirato)
4.2 Preparação e caracterização das microesferas a partir de blendas de
P(3HB) e PLA-PEG
Com o intuito de obter formulações de microesferas que permitissem o
controle da liberação do IBF, duas estratégias foram testadas. A primeira consistiu
em formar blendas de P(3HB) e PLA-PEG e a segunda em formar uma partícula
composta P(3HB) e gelatina (GEL), onde o fármaco pudesse se difundir de forma
controlada. O poli-(D,L-ácido lático)-b-poli (etilenoglicol) (PLA-PEG) (Figura 21) é
um polímero obtido pela modificação química do PLA com poli(etilenoglicol). Esta
modificação resulta na obtenção de um copolímero anfifílico, o qual é mais
susceptível à degradação por hidrólise, sofre menor adsorção por proteínas, células,
e/ou tecidos sendo, portanto, menos propício a desencadear reações adversas.
Além disso, este copolímero também apresenta propriedade auto-associativa em
meio aquoso, ou seja, formação de suspensões coloidais termodinamicamente
metaestáveis (DRUMOND, WANG, MOTHÉ, 2004). Poucos trabalhos relatam a
obtenção de blendas de P(3HB) e PLA-PEG e em nenhum deles descreve a
liberação de fármacos a partir de matrizes constituídas por estes materiais. Por
outro lado, a gelatina é um polímero natural derivado do colágeno, também bastante
utilizado em aplicações médicas/farmacêuticas por ser biodegradável e
biocompatível em meio fisiológico. Oferece importante segurança tanto como
expansor plasmático, quanto como componente de formulações farmacêuticas ou
próteses vasculares (YOUNG et al., 2005).
As microesferas de P(3HB), assim como aquelas constituídas de blendas
de P(3HB) e PLA-PEG foram preparadas pela técnica de emulsão simples, seguida
da evaporação do solvente, tendo em vista que ambos polímeros são solúveis em
diclorometano. No entanto, as microesferas contendo gelatina, as quais podem ser
denominadas de partículas compostas, foram obtidas pelo procedimento de dupla
emulsão, onde uma dispersão aquosa de gelatina contendo IBF constituiu a fase
interna da emulsão primária a/o.
Este método de preparo tem demonstrado ser
adequado para encapsular fármacos hidrossolúveis, tais como peptídeos e proteínas
106
(JAIN, 2000). Como o IBF é praticamente insolúvel em água, o pH da dispersão
aquosa de gelatina foi ajustado a 6,5 com o intuito de aumentar a solubilidade do
fármaco (GOSH et al., 1998). Além disso, em uma das formulações foi adicionado
álcool etílico na fase aquosa da emulsão primária visando também aumentar a
solubilidade do ibuprofeno, e conseqüentemente, a eficiência de encapsulação.
FIGURA 21: Estrutura química do PLA-PEG. n= unidades de etileno glicol, m=
unidades de ácido lático (LU, LI, WANG, 2008).
4.2.1 Determinação da eficiência de encapsulação e teor de ibuprofeno nas
microesferas
Os resultados obtidos para eficiência de encapsulação e teor de fármaco
nas microesferas estão demonstrados na Tabela 14. A análise da variância indicou
que o teor de IBF variou significativamente nas formulações testadas (F
cal
> F
crit
, α =
0,05) (Tabela 15). Para verificar onde ocorreu esta diferença, as médias dos valores
de teor de fármaco foram comparadas por meio da aplicação do teste t. Neste caso,
a diferença entre os valores médios de teor de fármaco é considerada significativa
quando este valor for maior que 0,972 (Tabela 16). Assim, como pode ser
observado, o teor de ibuprofeno foi significativamente reduzido nas microesferas
compostas P(3HB):GEL, em relação àquelas preparadas com P(3HB) puro. Neste
caso, a menor quantidade de ibuprofeno encapsulada pode ter sido decorrente do
método de preparação escolhido. Como o fármaco é pouco solúvel em meio aquoso,
este permanece disperso na solução de gelatina, e tende a se deslocar para fora
das gotículas em direção à fase orgânica, durante a formação da primeira emulsão.
Por outro lado, a formação de uma blenda de P(3HB):PLA-PEG 3:1 não afetou o
teor de fármaco, mas uma redução significativa foi observada quando a blenda
P(3HB):PLA-PEG 1:1 foi testada.
107
TABELA 14: Valores eficiência de encapsulação e de teor de ibuprofeno nas
microesferas
.
Formulação E.E. + d.p. (%) Teor de fármaco + d. p.
(mg IBF/100mg micros)
P(3HB)
81,22 + 0,33 16,26 + 0,04
P(3HB): PLA-PEG 3:1 77,46 + 0,72 15,49 + 0,14
P(3HB):PLA-PEG 1:1 74,75 + 0,41 14,95 + 0,17
P(3HB): gelatina 10:1 66,73 + 2,37 12,35 + 0,44
P(3HB):gelatina 10:1 etanol 71,55 + 2,50 13,24 + 0,46
TABELA 15: Análise da variância obtida a partir dos valores de teor de fármaco.
Fonte de variação SQ GL MQ F F
crítico
Tratamento 40,16 4 10,04 78,52 3,18
Resíduo 1,66 13 0,13
Total 41,83
*GL= 4,13; α = 0,05
108
TABELA 16: Valores da diferença entre as médias dos teores de IBF (mg/ 100 mg
microesferas) obtidas para as formulações.
Diferenç
a entre
as médias dos teores
Formulações
P(3HB):GEL
10:1
P(3HB)GEL
10:1 (etanol)
PLA:PEG
3:1
PLA:PEG
1:1
12,35
13,24
15,49
14,95
P(3HB)
16,26
3,91* 3,02* 0,77 1,31*
P(3HB):GEL 10:1
12,35
-0,89 -3,14* -2,60*
P(3HB):GEL10:1 et.
13,24
-2,25* -1,71*
PLA:PEG 3:1
15,49
0,54
* diferença significativa, α = 0,05, dms teste t=0,972
4.2.2 Caracterização físico-química
4.2.2.1 Avaliação da morfologia das partículas
Nas Figuras 22 e 23 encontram-se demonstradas, respectivamente, as
microesferas brancas e contendo IBF, obtidas a partir do P(3HB), P(3HB):PLA-PEG
e P(3HB):GEL. Conforme pode ser observado, partículas esféricas apresentando
alguns poros pequenos foram obtidas para todas as formulações testadas.
Entretanto, partículas mais rugosas foram obtidas quando blendas de P(3HB) e PLA-
PEG foram empregadas. O elevado grau de hidratação das cadeias de PEG no
copolímero tem sido usado para explicar esta característica. Aparentemente, a
grande interação entre o PLA-PEG e o meio aquoso durante a emulsificação,
favorece a má formação das partículas (HUANG, CHUNG, 2001). Por outro lado, a
presença do IBF nas microesferas parece reduzir este efeito, formando partículas
com superfície mais lisa, mas igualmente porosa.
109
(a)
(b) (c)
(d) (e)
FIGURA 22: Micrografias obtidas por MEV das microesferas brancas preparadas a
partir do (a) P(3HB), (b) P(3HB):PLA-PEG 3:1, (c) P(3HB):PLA-PEG 1:1, (d)
P(3HB):gelatina, (e) P(3HB):gelatina (etanol).
110
(a)
(b) (c)
(d) (e)
FIGURA 23: Micrografias obtidas por MEV das microesferas contendo IBF
preparadas a partir
do
(a) P(3HB), (b) P(3HB):PLA-PEG 3:1, (c) P(3HB):PLA-PEG
1:1, (d) P(3HB):gelatina e (e) P(3HB):gelatina (etanol).
111
4.2.2.2 Avaliação da morfologia de filmes de P(3HB) e de blendas
Para a verificação da miscibilidade entre o P(3HB) e o PLA-PEG, filmes
do polímero puro e da blenda foram preparados conforme descrito em 3.2.2.1 e
visualizados por MEV. A visualização das fotomicrografias obtidas da superfície e
fratura dos filmes (Figura 24) indicou a formação de uma estrutura compacta e
homogênea. A utilização do PLA-PEG como compatibilizador em blendas de PLA e
P(3HB) tem sido descrita. Estudos de análise térmica têm demonstrado apenas uma
T
g
para estas blendas, maior que a T
g
encontrada para o P(3HB) puro, e a redução
desta T
g
com o aumento da proporção de PEG no copolímero, sugerindo que as
cadeias de PEG penetram na região amorfa do P(3HB) (YOON et al., 2000).
FIGURA 24: Micrografias obtidas por MEV da superfície e da fratura de filmes de
P(3HB):PLA-PEG 3:1.
4.2.2.3 Análise por calorimetria exploratória diferencial (DSC)
Os termogramas obtidos a partir das matérias-primas puras, misturas
físicas e microesferas brancas e contendo IBF estão apresentados nas Figuras 25 e
26. Os valores de temperatura e entalpia de fusão (
∆
H
exp
) e o grau de cristalinidade
(X
c
%) encontrados para o P(3HB) e o IBF, nas diferentes amostras analisadas, são
demonstrados nas Tabelas 17 e 18.
Conforme pode ser visualizado, P(3HB) e IBF apresentaram eventos
endotérmicos correspondentes à fusão destes materiais em 175
o
C e 77
o
C,
respectivamente, sendo que o P(3HB) apresentou um segundo pico de fusão em
165
o
C, conforme descrito anteriormente. O PLA-PEG, um polímero em bloco de
112
característica amorfa, mostrou uma transição vítrea na temperatura de 20
o
C e um
evento endotérmico a 40
o
C, referente à fusão do bloco PEG (Figura 25c).
FIGURA 25: Termogramas obtidos por DSC para (a) IBF, (b) P(3HB), (c) PLA-PEG,
(d) Mistura física de P(3HB), PLA-PEG e IBF, (e) Microesferas P(3HB) brancas, (f)
Microesferas P(3HB):PLA-PEG 3:1 brancas , (g) Microesferas P(3HB) com IBF, (h)
Microesferas P(3HB): PLA-PEG 3:1 com IBF.
Temperatura
o
C
Endo
(a)
(e)
(d)
(c)
(b)
(h)
(g)
(f)
113
Quando as microesferas brancas obtidas a partir do P(3HB) e da blenda
P(3HB):PLA-PEG 3:1 foram analisadas (Figura 25e e 25f), o evento térmico
referente à fusão do P(3HB) ocorreu em valores próximos a do polímero puro.
Entretanto, uma pequena redução na tempertura de fusão do P(3HB) foi observada
com a presença do fármaco, tanto na mistura física como nas microesferas,
evidenciando uma possível interferência do IBF fundido no processo de fusão do
P(3HB), de modo semelhante ao ocorrido quando o TMG foi usado para a obtenção
da blenda (Figura 25d, 25g e 25h).
TABELA 17: Resultados obtidos por análise de calorimetria exploratória diferencial
das microesferas e das matérias primas utilizadas.
P(3HB) IBF
Formulações
Tg(
o
C) Tm(C
o
) H
exp
Xc(%)
(J/g)
Tm(C
o
) H
exp
Xc(%)
(J/g)
Matéria-
prima
IBF
P(3HB)
- - - -
-5 175 107,1 73,37
77 131,93 100
- - -
Mistura física
P(3HB )+PLA-
PEG+IBF
-7 164 121,8 - 76 79,50 -
Microesferas
brancas
P(3HB)
P(3HB):PLA-PEG 3:1
3 174 102,8 70,41
-6 173 101,2 69,32
- - -
- - -
Microesferas
com IBF
P(3HB)
P(3HB):PLA-PEG 3:1
2 162 93,70 64,18
-1 163 107,5 73,63
75 77,79 58,96
73 42,64 32,32
Como pode ser verificado na Tabela 17, tanto a adição de PLA-PEG, para
a formação da blenda, como a presença de ibuprofeno não provocou redução
significativa da cristalinidade do P(3HB). Entretanto, o grau de cristalinidade do
fármaco foi reduzido durante o processo de microencapsulação, indicando que o IBF
encontra-se apenas parcialmente disperso na sua forma cristalina.
114
Devido ao possível efeito plastificante causado pela umidade excessiva
da gelatina, duas varreduras foram necessárias nas análises de DSC para as
microesferas compostas de P(3HB) e GEL (PORTO, 2007). Na segunda varredura
da GEL pura, o evento correspondente a transição vítrea foi verificado em 209
o
C
(FIGURA 26c), no entanto, a análise da mistura física e das microesferas não
revelou esta T
g
.
TABELA 18: Resultados obtidos por análise de calorimetria exploratória diferencial
das microesferas e das matérias primas utilizadas.
Polímero IBF
Formulações
Tg(
o
C) Tm(C
o
) H
exp
Xc(%)
(J/g)
Tm(C
o
) H
exp
Xc(%)
(J/g)
Matéria-
prima
IBF
P(3HB)
- - - -
-5 175 107,1 73,37
77 131,93 100
- - -
Mistura física
PHB +gelatina +IBF
-8 170 133,2 -
76 46,49 -
Microesferas
brancas
P(3HB)
P(3HB):gelatina 10:1
3 174 102,8 70,41
- 175 106,0 72,60
- - -
- - -
Microesferas
com IBF
P(3HB)
P(3HB):gelatina 10:1
2 162 93,7 64,18
- 162 97,9 67,05
75 77,79 58,96
76 76,36 57,88
Martin e colaboradores (2000) verificaram maiores valores de temperatura
de fusão do P(3HB) nas microesferas obtidas pelo método de emulsão o/a seguido
da evaporação do solvente, quando comparado com aquelas obtidas pelo método
de dupla emulsão. No entanto, este resultado não foi observado nestes
experimentos, visto que as partículas brancas demonstraram valores semelhantes
aqueles obtidos para as matérias-primas (Figura 26b e 26e). De modo semelhante
ao ocorrido nas microesferas preparadas a partir da blenda de P(3HB):PLA-PEG, o
115
ibuprofeno encontra-se apenas parcialmente disperso em sua forma cristalina nas
microesferas compostas de P(3HB) e GEL (Tabela 18).
FIGURA 26: Termogramas obtidos por DSC para (a) IBF, (b) P(3HB), (c) Gelatina;
(d) Mistura física de P(3HB), gelatina e IBF, (e) Microesferas P(3HB):gelatina 10:1
brancas e (f) Microesferas P(3HB): gelatina 10:1 com IBF.
4.2.2.4 Difração de Raios-X
A difração de raios-x é uma técnica complementar à calorimetria
exploratória diferencial e permite avaliar as características de cristalinidade dos
materiais que podem afetar a velocidade de liberação do fármaco e de degradação
das microesferas. Os difratogramas obtidos para os componentes puros, e
Temper
atura
o
C
Endo
(b)
(d)
(c)
(a)
(e)
(f)
116
microesferas brancas e contendo IBF encontram-se demonstrados nas figuras 27,
28 e 29. Os valores das intensidades dos picos (%) referentes ao IBF e P(3HB), nas
diferentes formulações, encontram-se dispostos na Tabela 19.
FIGURA 27: Difratogramas obtidos após análise do (a) ibuprofeno, (b) P(3HB), (c)
microesferas de P(3HB) brancas e (d) microesferas de P(3HB) contendo IBF.
0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0 80,0
0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0 80,0
0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0 80,0
0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0 80,0
(a)
(b)
(c)
(d)
2 θ
I
ntensidade
117
FIGURA 28: Espectros obtidos após análise do (a) ibuprofeno, (b) P(3HB), (c) PLA-
PEG, (d) microesferas P(3HB):PLA-PEG 3:1 brancas, (e) microesferas P(3HB):PLA-
PEG 1:1 brancas, (f) microesferas de P(3HB):PLA-PEG 3:1 com IBF e (g)
microesferas P(3HB):PLA-PEG 1:1 com IBF.
0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0 80,0
0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0 80,0
0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0 80,0
0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0 80,0
0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0 80,0
0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0 80,0
0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0 80,0
2 θ
(e)
(d)
(c)
(b)
(a)
(g)
(f )
I
ntensidade
118
O difratograma obtido após análise do IBF é típico de uma estrutura
cristalina (FERNANDEZ-CARBALLIDO, 2004). Este difratograma apresenta picos de
difração característicos do ibuprofeno em 2θ igual a 6,18
o
, 12,26º, 16,68
o
, 20,14º e
22,40
o
(NOVOA et al., 2005) (Figuras 27a, 28a e 29a). Picos de elevada difração
podem ser observados nos difratogramas obtidos a partir do P(3HB) puro em 2θ de
13,48
o
, 16,88
o
, 21,72
o
, 21,84º, 22,64
o
e 25,64
o
, caracterizando a estrutura semi-
cristalina do polímero, segundo descrito por Galego e colaboradores (2000) (Figuras
27b, 28b e 29b). A natureza amorfa do PLA-PEG pode ser visualizada no
difratograma obtido a partir deste polímero (Figura 28 c).
FIGURA 29: Difratogramas obtidos após análise do (a) ibuprofeno, (b) P(3HB), (c)
microesferas P(3HB): gelatina 10:1 brancas e (d) microesferas de P(3HB):gelatina
10:1 com IBF.
0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0 80,0
0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0 80,0
0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0 80,0
0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0 80,0
(a)
(b)
(c)
(d)
2 θ
I
ntensidade
119
O modelo de difração de raios-x do P(3HB) foi observado nos
difratogramas obtidos a partir das microesferas preparadas a partir do P(3HB) puro,
da blenda de P(3HB) e PLA-PEG e das microesferas compostas P(3HB) e GEL.
Entretanto, a intensidade dos picos de difração do P(3HB) pareceu bastante
reduzida no difratograma obtidos a partir das microesferas de P(3HB):PLA-PEG 1:1,
indicando uma possível redução da cristalinidade da matriz. A redução dos picos de
difração do IBF também foi visualizada em todos os difratogramas obtidos a partir
das microesferas contendo fármaco (Figura 27d, 28f, 28g, 29d). Este resultado está
de acordo com aqueles verificados na analise calorimétrica, confirmando que
apenas uma fração do IBF encontra-se cristalizada nas partículas.
TABELA 19: Intensidade dos picos de difração de raios-X obtidos a partir dos
difratogramas do fármaco, P(3HB), PLA-PEG e microesferas brancas e contendo
IBF.
INTENSIDADE (%)
2θ
θθ
θ
IBF
P(3HB)
P(3HB)
m
P(3HB)
mf
P(3HB):
PLA-PEG
3:1
m
P(3HB):
PLA-PEG
3:1
mf
P(3HB):
PLA-PEG
1:1
m
P(3HB):
PLA-PEG
1:1
mf
P(3HB):
Gel
m
P(3HB):
Gel
mf
6,18
100,00 - - 30,75 - 35,54 - 100,00 - 29,58
12,26
30,52 - - 17,85 - 17,02 - 33,76 - 15,84
13,48
- 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 57,96 100,00 100,00
16,68
35,32 - - 59,14 - 84,63 - 36,94 - 56,34
16,88
- 82,38 78,79 92,90 87,98 82,81 91,77 57,32 78,12 81,34
20,14
14,46 - - 47,10 - 30,58 - 43,63 - 57,39
21,72
- 46,34 45,33 48,39 47,31 40,99 51,00 41,40 49,28 53,52
21,84
- 44,72 47,66 55,05 51,15 42,15 46,79 39,49 52,40 50,00
22,40
37,18 - - 62,80 - 39,01 - 60,51 - 58,45
25,38
- 37,40 38,72 40,86 42,20 35,54 40,96 34,71 42,54 67,93
(-) não detectado
120
4.2.3 Determinação do diâmetro médio e distribuição granulométrica das
microesferas
Quando a técnica de emulsão/evaporação do solvente é empregada, a
granulometria das partículas é resultante de uma complexa contribuição de
diferentes fatores, como tipo e proporção do solvente orgânico da fase interna,
concentração de polímero, tipo e concentração do estabilizante da emulsão,
temperatura, velocidade de agitação, entre outros. Trata-se de um parâmetro
importante na caracterização destes sistemas, pois afeta grandemente a velocidade
de liberação dos fármacos encapsulados. Supondo uma distribuição homogênea do
fármaco no interior das partículas, espera-se que quanto maior o diâmetro, mais
lenta seja a velocidade de liberação (FREIBERG & ZHU, 2004). Além disso, o
diâmetro da partícula é condicionado ao modo de administração. Quando a via
parenteral é almejada, a obtenção de partículas com até 100 µm é requerida, para
evitar inconvenientes como o entupimento da agulha para injeção (VILA-JATO,
1997).
O diâmetro médio e a distribuição granulométrica das diferentes
formulações podem ser visualizados na Tabela 20 e Figura 30. Aparentemente, a
técnica de dupla emulsão, utilizada para a obtenção de partículas compostas de
P(3HB):GEL, levou à obtenção de partículas de maior diâmetro. A pequena redução
do tamanho demonstrada por P(3HB): gelatina 10:1 (etanol) pode ser atribuída à
presença do álcool etílico durante o processo de preparo, considerando que demais
condições foram mantidas constantes. Além disso, as microesferas preparadas a
partir do P(3HB) e GEL 10:1 exibiram maior polidispersidade. As microesferas de
P(3HB):PLA-PEG 3:1 exibiram diâmetro médio e distribuição granulométrica
semelhante às obtidas unicamente a partir do P(3HB). Entretanto, o aumento da
proporção de PLA-PEG nas microesferas conduziu ao aumento do diâmetro médio
das partículas. Este efeito pode estar relacionado com a interação do PLA-PEG com
a fase aquosa durante o processo de evaporação do solvente.
121
TABELA 20: Resultados obtidos por difração a laser para diâmetro médio e
distribuição granulométrica das microesferas.
Formulação
Diâmetro
10% (µm)
Diâmetro
50% (µm)
Diâmetro
90% (µm)
Diâmetro
médio (µm)
P(3HB) 11,70 22,43 31,71 21,93
P(3HB): GEL 10:1 20,18 51,91 98,84 56,17
P(3HB):GEL 10:1 (etanol) 18,67 37,53 71,55 41,55
P(3HB): PLA-PEG 3:1 12,26 23,81 32,62 23,12
P(3HB):PLA-PEG 1:1 18,12 37,17 68,51 40,39
FIGURA 30: Histograma da distribuição granulométrica das microesferas obtidas a
partir de ( ) P(3HB), ( ) P(3HB):gelatina 10:1, ( ) P(3HB):gelatina 10:1 (etanol),
( ) P(3HB):PLA-PEG 3:1 e ( ) P(3HB):PLA-PEG 1:1.
4.2.4 Avaliação do perfil de liberação do IBF a partir das microesferas
Os perfis de liberação do ibuprofeno a partir das microesferas, obtidos
pelo método da diálise, podem ser visualizados na Figura 29. Ao contrário do que
ocorre com as formulações de liberação controlada destinadas à administração oral,
não existem técnicas de liberação in vitro regulamentadas para sistemas
microparticulados que visam à administração parenteral. Entretanto, o método da
122
diálise é atrativo quando a forma farmacêutica em questão constituirá um depósito
de fármaco restrito ao local de administração, como ocorre nas administrações
intramuscular, subcutânea e intra-articular (D´SOUZA, DELUCA, 2006) sendo,
portanto, utilizado na segunda parte deste trabalho. Contudo, diferenças foram
encontradas nos perfis de liberação do IBF a partir das microesferas de P(3HB)
puro, quando os métodos do banho e da diálise foram empregados, decorrentes
provavelmente de parâmetros como volume do meio e tipo e velocidade de agitação.
O pequeno volume utilizado no banho é difícil de ser mantido exato, devido às
diversas coletas e reposições que são realizadas, mas apresenta como vantagem a
agitação mecânica horizontal que permite a ressuspensão das microesferas. Na
diálise, além do maior volume envolvido, as partículas ficam separadas do meio por
uma membrana, facilitando as coletas. No entanto, possui como desvantagem o
lento equilíbrio da concentração de fármaco entre membrana e meio, devido à
pequena área de superfície da mesma. Isto pode limitar a análise precisa dos
percentuais iniciais de liberação a partir de formulações que possuam alto efeito
burst (D´SOUZA, DELUCA, 2006). Neste contexto, algumas conclusões foram
obtidas ao comparar os perfis de liberação das diferentes formulações testadas.
Para verificar o efeito da membrana de diálise sobre a velocidade de liberação do
IBF, o fármaco puro foi testado nas mesmas condições.
Conforme pode ser observado (Figura 31), o percentual de ibuprofeno
liberado a partir das microesferas preparadas unicamente com o P(3HB), após 1
hora de ensaio, foi cerca de 21,63%. Para as partículas compostas de
P(3HB):gelatina 10:1, sem e com a adição de etanol na fase interna, 17,66% e
25,89% de ibuprofeno foram liberados na primeira hora de ensaio e para as
microesferas preparadas a partir das blendas de P(3HB):PLA-PEG 3:1 e 1:1, a
liberação foi de 28,89% e 9,64%, respectivamente. No mesmo período, 29% do IBF
puro atravessaram a membrana. A liberação total do fármaco ocorreu após 33, 96,
24, 168 e 120 horas de ensaio a partir das microesferas de P(3HB), P(3HB):GEL
10:1, P(3HB):GEL 10:1 (etanol), P(3HB):PLA-PEG 3:1 e P(3HB):PLA-PEG 1:1,
respectivamente. A completa difusão do IBF através da membrana para o meio de
liberação transcorreu em 8 horas de ensaio.
A comparação estatística dos perfis de liberação foi realizada pela
ANOVA, empregando-se como variável o percentual de fármaco liberado após 1
123
hora (efeito burst) e a área sob a curva (ASC) obtida após 96 horas de ensaio. A
comparação entre os percentuais médios de liberação após 1 hora, assim como
para as ASC médias, foi realizada mediante aplicação do teste t.
(a) (b)
FIGURA 31: Perfis de liberação obtidos a partir de microesferas ( ) P(3HB) puro ,
( ) P(3HB):gelatina 10:1, ( ) P(3HB):gelatina 10:1 (etanol), ( X ) P(3HB):PLA-PEG
3:1, ( X ) P(3HB):PLA-PEG 1:1e (
•
) ibuprofeno livre, após (a) 168 horas e (b) 24
horas de ensaio.
TABELA 21: Análise da variância referente aos valores de percentagem obtidos na
primeira hora de ensaio de liberação.
Fonte de variação SQ GL MQ F F
crítico
*
Tratamento 671,65 5 134,33 16,92 3,33
Resíduo 79,41 10 7,94
Total 751,06
∗GL=5,10; α = 0,05
A análise da variância realizada a partir dos percentuais de liberação do
IBF na primeira hora de ensaio demonstrou que o efeito burst variou
significativamente em função da formulação testada (Fcal> Ftab, α =0,05) (Tabela
124
21). Entretanto, unicamente a utilização da blenda de P(3HB):PLA-PEG 1:1
conduziu à redução significativa do efeito burst, quando comparado com a liberação
obtida partir das microesferas de P(3HB) puro (Tabela 22) .
TABELA 22: Valores de diferença entre as médias do percentual de IBF liberado
após uma hora.
Diferença entre as médias
Formulações
P(3HB):GEL
10:1
P(3HB)GEL
10:1 (etanol)
PLA:PEG
3:1
PLA:PEG
1:1
IBF
17,66 25,89 28,89 9,64 29,01
P(3HB)
21,63
3,97 -4,26 -7,26 11,99* -7,38
P(3HB):GEL 10:1
17,66
-8,23 -11,23* 8,02 -11,35*
P(3HB):GEL10:1
(etanol)
25,89
-3,00 16,25* -3,12
P(3HB):PLA:PEG 3:1
28,89
19,25* -0,12
P(3HB):PLA:PEG 1:1
9,64
-19,37*
* diferença significativa, α = 0,05, dms teste t=9,60
A análise da variância realizada a partir dos valores de área sob a curva
indicou que a velocidade de liberação do IBF a partir das microesferas varia
significativamente em função da formulação testada (Fcal> Ftab, α =0,05) (Tabela
23). Quando as áreas sob as curvas médias foram comparadas, verificou-se que a
velocidade de liberação do IBF a partir das microesferas compostas de P(3HB):GEL
não diferiu significativamente daquela obtida a partir das microesferas de P(3HB)
puro (Tabela 24), apesar da adição de etanol ter causado um aumento na
velocidade de liberação do fármaco. A maior velocidade de liberação demonstrada
pela formulação P(3HB):GEL 10:1, preparada com adição de etanol, pode ser
decorrente da localização mais externa do fármaco, causada pelo seu arraste para a
interface da emulsão.
Por outro lado, a formação de blendas de P(3HB) e PLA-PEG conduziu à
redução significativa da velocidade de liberação do IBF, quando comparada com a
125
liberação do IBF a partir das microesferas de P(3HB) puro. Esta redução foi
dependente da proporção de PLA-PEG na blenda. A compatibilidade existente entre
os polímeros, levando à formação de uma matriz polimérica homogênea e com
estrutura mais amorfa, pode justificar o maior controle da liberação com o uso do
PLA-PEG. Todavia, a elevada interação existente entre o copolímero e a fase
aquosa da emulsão tem levado à formação de canais durante o processo de
emulsão/evaporação do solvente (HUANG, CHUNG, TZENG, 1999; HUANG,
CHUNG, 2001). Este dado pode ser usado para explicar o aumento da velocidade
de liberação do IBF com o aumento da proporção de PLA-PEG na blenda.
TABELA 23: Análise da variância obtida a partir dos valores de AUC dos perfis de
liberação, obtidas após 96 horas de ensaio.
Fonte de variação SQ GL MQ F F
crítico
Tratamento 15925904 4 3981476 53,04 3,84
Resíduo 600506,6 8 75063,33
Total 16526411 12
α = 0,05
TABELA 24: Valores da diferença entre as médias das áreas sob as curvas dos
perfis obtidos após 96 horas.
Diferença entre as AUCs médias
Formulações
P(3HB):GEL
10:1
P(3HB)GEL
10:1 (etanol)
PLA:PEG
3:1
PLA:PEG
1:1
8263,24
9
661,56
6424,05
7591,26
P(3HB)
9060,77
797,53 -600,79 2636,72* 1469,51*
P(3HB):GEL 10:1
8263,24
-1398,32* 1839,19* 671,98
P(3HB):GEL10:1 et.
9661,56
3237,51* 2070,3*
PLA:PEG 3:1
6424,05
-1167,21*
* diferença significativa, α = 0,05, dms teste t=893,49
126
No desenvolvimento de sistemas de liberação controlada, a aplicação de
modelos matemáticos representa uma importante ferramenta para o entendimento
dos mecanismos envolvidos, além de fornecer dados que podem ser usados para
simular o efeito dos parâmetros estudados sobre a cinética de liberação. Os
mecanismos mais descritos incluem a difusão fickniana, intumescimento e
erosão/degradação da matriz polimérica (NARASIMHAN, 2001). A escolha do
modelo é baseada nas características do fármaco e da matriz. Considerando que a
maior parte do fármaco foi liberada após 72 h de ensaio, a erosão/degradação da
matriz no período avaliado é, provavelmente, negligenciável. Desta maneira, o
modelo matemático de Baker-Lonsdale, desenvolvido a partir do modelo de Higuchi,
foi aplicado para descrever os perfis de liberação. Este modelo descreve o controle
da liberação de matrizes esféricas e não homogêneas, e uma correlação linear pode
ser estabelecida após a construção de um gráfico de fração liberada versus tempo,
usando a seguinte equação:
f = 3/2 [ 1 – (1 - M
t
/ M
∞
)
2/3
] - M
t
/ M
∞
= k t
Onde M
t
é a taxa de fármaco liberado no tempo t , M
∞
é a taxa de fármaco
liberado no infinito, e k corresponde à inclinação da reta obtida após linearização
(COSTA, LOBO, 2001).
Na Figura 32 encontram-se demonstrados os perfis de liberação do
ibuprofeno a partir das diferentes formulações, após aplicação do modelo de Baker-
Lonsdale. Os dados de regressão estão demonstrados na Tabela 25.
127
FIGURA 32: Gráfico obtido após aplicação do modelo Baker-Lonsdale nos perfis de
liberação do IBF a aprtir das microesferas de () P(3HB), () P(3HB):GEL 10:1, ()
P(3HB): GEL 10:1(etanol), () P(3HB):PLA-PEG 3:1 e ( ) P(3HB):PLA-PEG 1:1.
TABELA 25: Dados de regressão obtidos após aplicação do modelo de Baker-
Lonsdale nos perfis de liberação do ibuprofeno a partir das microesferas.
Formulação
(n=3)
Coeficiente de
correlação (R
2
)
Inclinação da reta
Intercepto
P(3HB) 0,985 0,015 -0,004
P(3HB):GEL 10:1 0,936 0,005 0,038
P(3HB):GEL 10:1 (etanol) 0,876 0,014 0,025
P(3HB):PLA-PEG 3:1 0,959 0,002 0,015
P(3HB):PLA-PEG 1:1 0,895 0,002 0,041
Os altos coeficientes de correlação obtidos após linearização dos perfis
de liberação indicam que o fármaco é liberado principalmente por um processo de
difusão. Este resultado foi confirmado pela análise das fotomicrografias obtidas a
128
partir das microesferas, após sete dias de ensaio de liberação (Figura 33). Como
pode ser observado, a forma esférica das microesferas foi mantida, porém ocorreu
um aumento da porosidade, resultante provavelmente da saída do fármaco e da
formação de canais nas partículas. Quando PLA-PEG foi empregado para a
obtenção da blenda, um maior aumento da porosidade foi observado, decorrente,
provavelmente, da maior hidrofilia das cadeias de polietilenoglicol. Esta hidrofilia
promove a penetração da água na partícula, facilitando a liberação. Os grandes
espaços vazios observados nas microesferas compostas P(3HB):GEL são
decorrentes, possivelmente, da solubilização e remoção da gelatina após entrada do
meio de liberação no interior das partículas.
(a) (b)
(c) (d)
FIGURA 33: Micrografias obtidas por MEV das microesferas de (a) P(3HB):PLA-
PEG 3:1, (b) P(3HB):PLA-PEG 1:1, (c) P(3HB):GEL e (d) PHB:GEL(etanol), após
sete dias do início do ensaio de liberação.
129
PARTE III
PARTE IIIPARTE III
PARTE III
Avaliação preliminar da eficácia terapêutica in vivo do ibuprofeno
liberado a partir das microesferas em modelo de artrite crônica induzida por
Adjuvante Completo de Freund (CFA)
O uso do adjuvante completo de Freund (CFA) como indutor de doenças
auto-imunes está descrito em diversos protocolos de modelos experimentais. No
entanto, o modo de ação do CFA ainda não é completamente conhecido. O CFA é
composto por óleo mineral, mono-oleato de manitol, como surfactante, e uma
micobactéria morta. É sugerido que a doença seja desencadeada pela resposta
imune a um epítopo da proteína hsp65 (heat shock protein de 65 kDa) do
mycobacterium. Anticorpos e células T específicas, produzidos contra este epítopo,
levariam a uma reação-cruzada com os epítopos da proteína HSP do hospedeiro
(BILLIAU, MATTHYS, 2001). Outros investigadores acreditam que o gatilho
artritogênico seja determinado tanto pela natureza do óleo utilizado no preparo do
adjuvante, quanto pelas peptidoglicanas presentes nas paredes celulares das
bactérias (WHITEHOUSE, 2007).
4.3 Avaliação da eficácia terapêutica do ibuprofeno liberado a partir das
microesferas
Devido às características das microesferas demonstradas nos ensaios in
vitro, como alto teor de ibuprofeno encapsulado e maior controle da liberação, a
formulação de microesferas utilizadas no ensaio in vivo foi preparada a partir de
P(3HB):PLA-PEG 3:1. Os resultados obtidos para incapacitação articular, edema
articular e contagem de células, após administração de IBF livre e microesferas,
estão apresentados como gráficos nas Figuras 34, 35 e 36, respectivamente.
130
FIGURA 34: Avaliação da resposta antinociceptiva de microesferas contendo
ibuprofeno através da medida de incapacitação articular. Os resultados estão
expressos como média e erro padrão da média (M ± E.P.M) de 6 ratos por grupo.
Análise estatística (ANOVA de uma via seguida de post-hoc de Tukey).
Através dos resultados demonstrados na Figura 34, pode-se observar que
os grupos tratados com IBF livre, microesferas brancas e microesferas com o
fármaco, não apresentaram diferença significativa (p > 0,05) em relação ao grupo
salina. Entretanto, ao se avaliar o edema articular (Figura 35), os animais que
receberam as microesferas contendo ibuprofeno demonstraram menor aumento do
diâmetro articular (p < 0,05) quando comparados ao grupo que recebeu IBF livre ou
aos grupos controles (salina e microesferas brancas). Além disso, no grupo tratado
com microesferas contendo o fármaco, a migração de leucócitos (Figura 36) foi
reduzida de forma significativa (p < 0,05).
0 1 2 3 4 5 6 7
10
20
30
40
50
Salina
IBF
Micro
Micro-IBF
Dias
TEP (s)
Tempo (dias)
131
FIGURA 35: Avaliação do aumento do diâmetro articular de microesferas contendo
ibuprofeno. Os resultados estão expressos como média e erro padrão da média (M ±
E.P.M) de 6 ratos por grupo. Análise estatística (ANOVA de uma via seguida de
post-hoc de Tukey). *** e
##
indicam diferença estatística entre os grupos tratados
com micropartículas de ibuprofeno e salina (p<0.001) e os grupos tratados com
micropartículas de ibuprofeno e ibuprofeno livre (p<0.01).
A reduzida estimulação celular causada pela matriz polimérica que
compõe as microesferas de P(3HB):PLA-PEG 3:1 pode ser decorrente das
características de hidrofilicidade e de não-imunogenicidade do PEG. A modificação
química do PLA com poli(etilenoglicol), PEG, conduz à formação de um copolímero
anfifílico, o qual é menos susceptível à adsorção de proteínas, células, e/ou tecidos,
e, conseqüentemente, menos propício a ativar o sistema complemento e
desencadear reações adversas (LUCKE et al., 2000; DRUMOND & WANG, 2004).
Este efeito tem sido atribuído à barreira estérica que se forma ao redor das
partículas preparadas a partir de PLA-PEG, decorrente da hidratação das cadeias de
PEG (MOSQUEIRA et al., 2001).
0 1 2 3 4 5 6 7
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
Controle
IBF
Micro
Micro-IBF
Dias
DA (cm)
***
##
Tempo (dias)
132
FIGURA 36: Avaliação da migração celular de microesferas contendo ibuprofeno.
Os resultados estão expressos como média e erro padrão da média (M ± E.P.M) de
6 ratos por grupo. Análise estatística (ANOVA de uma via seguida de post-hoc de
Tukey).
A relativa melhora no quadro artrítico alcançada com o ibuprofeno
encapsulado nas microesferas, verificada através da redução do edema articular e
da migração de leucócitos, torna necessário o estudo de doses mais elevadas de
ibuprofeno. É importante avaliar se estas doses aumentam a resposta terapêutica ao
fármaco, tendo em vista que o ibuprofeno livre não reduziu os parâmetros
inflamatórios avaliados no estudo. Experimentos com este ajuste de dose de
ibuprofeno, encapsulado ou não, já estão sendo realizados, juntamente com a
avaliação histopatológica e radiográfica dos animais. Estes resultados serão
publicados em breve por nosso grupo. É necessário verificar também se a utilização
de tween 80 para facilitar a solubilização do ibuprofeno não provocou o
aceleramento da liberação do fármaco a partir das partículas de P(3HB): PLA-PEG
3:1.
Ressalta-se ainda que a maioria dos estudos encontrados na literatura
tem avaliado a resposta anti-artritogênica de fármacos antiinflamatórios, veiculados
em micro e nanopartículas, após a administração sistêmica. Neste estudo, temos
avaliado a resposta terapêutica do ibuprofeno local, o que poderia diminuir possíveis
efeitos adversos já conhecidos no tratamento com antiinflamatórios não-esteroidais.
*
0
1000
2000
3000
4000
5000
Controle
IBF
Micro
Micro IBF
Cells/mm
3
_____________________________5. CONCLUSÕES
134
Todas as formulações avaliadas apresentaram altos valores de eficiência de
encapsulação e teor de ibuprofeno. Entretanto, os valores de teor de fármaco
foram significativamente reduzidos pela adição de PLA-PEG para formar uma
blenda e quando microesferas compostas de P(3HB) e GEL foram
preparadas.
As microesferas preparadas a partir de blendas de P(3HB) e trimiristato de
glicerila apresentaram forma esférica e superfície rugosa. O aumento da
proporção de TMG reduziu a porosidade das partículas, quando clorofórmio
foi utilizado como solvente orgânico.
A substituição do clorofórmio por diclorometano/álcool isopropílico no preparo
das microesferas de P(3HB) e TMG reduziu o diâmetro e atenuou a
rugosidade das microesferas. Neste caso, o aumento da proporção de TMG
na blenda conduziu à obtenção de partículas altamente porosas. Esta
rugosidade pareceu ser reduzida com a adição do fármaco. A rugosidade da
superfície das partículas também foi afetada pela adição de PLA-PEG, em
decorrência da maior hidratação das microesferas proporcionada pela
presença das cadeias de poli(etilenoglicol) na superfície das mesmas.
A avaliação da morfologia de filmes preparados com P(3HB) e TMG mostrou
uma nítida separação de fases, caracterizando imiscibilidade entre os
componentes. Quando a morfologia dos filmes de P(3HB) e PLA-PEG foi
avaliada uma estrutura compacta e homogênea foi visualizada.
Os estudos de calorimetria exploratória diferencial (DSC) indicaram que a
adição de TMG nas microesferas não altera o grau de cristalinidade do
P(3HB). Por outro lado, as análises de DSC, em conjunto com a difração de
raios-x, demonstraram a redução da cristalinidade do P(3HB), unicamente
quando PLA-PEG é adicionado na proporção de 50% da matriz.
Para todas as formulações estudadas, as análises de DSC e difração de
raios-x demonstraram que o fármaco encontra-se parcialmente disperso na
sua forma amorfa ou molecular na matriz.
135
Partículas de diâmetro médio variando entre 21,3 e 56,17 µm foram obtidas,
sendo os maiores valores observados para as microesferas compostas de
P(3HB):GEL. A formulação P(3HB):GEL 10:1 também apresentou a maior
heterogeneidade de tamanhos.
A velocidade de liberação do IBF foi significativamente afetada pela
composição ou procedimento empregado para preparação das microesferas.
As microesferas preparadas a partir de blendas de P(3HB) e TMG não
permitiram o controle da liberação do ibuprofeno, a qual foi bastante
pronunciada na primeira hora. Este fato decorreu, provavelmente, da
localização superficial do fármaco nas partículas e da formação de canais
durante a formação das microesferas.
Elevados valores de efeito burst foram observados nas microesferas
preparadas a partir de P(3HB) e PLA-PEG 3:1 ou P(3HB):GEL 10:1, com e
sem adição de etanol. A adição de etanol pareceu provocar ainda o
deslocamento do fármaco para a superfície das microesferas, e,
conseqüentemente, o aceleramento da liberação do IBF.
Apesar da redução da cristalinidade do P(3HB) verificada nas microesferas
de P(3HB):PLA-PEG 1:1, o maior controle da liberação foi obtido quando as
microesferas de P(3HB):PLA-PEG 3:1 foram testadas. Este resultado pode
estar associado ao maior grau de hidratação da matriz, ocasionada pela
maior proporção de PLA-PEG.
Os resultados obtidos no ensaio in vivo demonstraram a maior eficácia das
microesferas de P(3HB):PLA-PEG 3:1 contendo ibuprofeno, em relação ao
fármaco livre, no que diz respeito à redução do edema articular e à migração
de leucócitos. A ausência de alteração no quadro de incapacitação articular
denota a importância de novos estudos com doses maiores de microesferas,
sem, no entanto, subestimar os resultados promissores obtidos com esta
formulação.
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