SINTESE DE MICROPARTÍCULAS POLISSACARÍDICAS EM MULTICAMADAS CARREADAS COM ÓLEO Eucalyptus staigeriana PARA USO EM SISTEMAS DE LIBERAÇÃO CONTROLADA.

ISBN 978-85-85905-23-1

Área

Materiais

Autores

Abreu, F.O.M.S. (UECE) ; Sousa, V.M.F. (UECE) ; Almeida, J.L.I.O. (UECE)

Resumo

Micropartículas polissacaridicas tem sido empregadas no encapsulamento de princípios ativos. A quitosana e o alginato podem formar partículas com diferentes camadas de revestimento, alternando-se os polissacarídeos em camada. Neste trabalho produziu-se micropartículas de QUI-ALG carreadoras de Eucalyptus staigeriana (OEES), avaliando o efeito da quantidade de camadas de revestimento no grau de encapsulamento, tamanho de partícula e o perfil de liberação. O teor de óleo contido nas micropartículas variou entre 9,4 e 10,7%. As partículas apresentaram perfis de liberação adequados, onde com um maior número de camadas houve menor quantidade de óleo liberado. Desta forma, as micropartículas produzidas se mostraram eficazes para o encapsulamento e liberação controlada de OEES.

Palavras chaves

microparticulas; multicamada; polissacarídeos

Introdução

As plantas e os extratos vegetais têm uma grande importância na área farmacêutica, através do estudo de substâncias ativas que podem ser isoladas como protótipos para a criação de novos fármacos ou para obtenção de adjuvantes. (SCHENKEL et al., 2001 apud PORTO, 2010). A indústria farmacêutica necessita de novas tecnologias que preservem o princípio ativo devido à volatilidade e facilidade de oxidação na presença da luz, ar, umidade, precipitação, altitude e temperaturas elevadas (GOUINGUENÉ; TURLINGS, 2002). Os sistemas de liberação controlada vêm sendo extensivamente estudados nos últimos anos, com notável aplicação farmacêutica e biomédica. Esses sistemas são desenvolvidos para liberar um princípio ativo por um período mais prolongado de tempo que a administração convencional, mantendo uma concentração terapêutica e evitando a necessidade de repetição da administração (FREIBERG; ZHU, 2004). Assim, os sistemas de liberação controlada podem apresentar uma melhor performance, como reduzir efeitos colaterais e eficácia prolongada comparado com a administração convencional de medicamentos (HENRIQUE; FALCARE; LOPES, 2006). O princípio ativo de interesse pode ser desde um fármaco de pequena massa molar até grandes proteínas, sendo estas moléculas para uso como agentes terapêuticos dependente do veículo adequado para a sua liberação. A fim de aprimorar a biocompatibilidade e biodegradabilidade dos sistemas de liberação, existe uma tendência da utilização de polímeros naturais a base de polissacarídeos (ABREU, 2008). O encapsulamento de substâncias tem como princípio a preparação de uma emulsão, o qual envolve o composto a ser encapsulado, a fim de protegê-lo contra a degradação promovida pelo ambiente externo e controlando a liberação de substâncias específicas. Os óleos essenciais vêm sendo amplamente estudados, principalmente na área farmacêutica, devido a sua atividade antiespasmódica, analgésica, anti- inflamatória, anticonvulsivante e bactericida (PORTO, 2010). Os óleos essenciais, que são substâncias aromáticas extraídas de plantas e flores, são constituídos principalmente de monoterpenos, sesquiterpenos e fenilpropanóides, tem baixo peso molecular e seus constituintes são voláteis e podem reagir com outras substâncias. Deste modo podem tornar-se irritantes, volatilizar-se ou simplesmente oxidar-se. Assim, o encapsulamento se destaca como uma alternativa viável para aumentar a estabilidade destes compostos e permitir sua liberação controlada (LEIMANN et al., 2009). As micropartículas polissacarídicas têm se destacado dentre os possíveis matrizes de emprego em sistemas de liberação controlada, devido a seu caráter hidrofílico, e propriedades únicas de volume e de superfície, bem como alta permeabilidade à água, biocompatibilidade e resistência à tração (ABREU, 2008). As matrizes devem proteger os princípios ativos da oxidação, luz, umidade e, outras substâncias, retardar a libertação das substâncias ativas impedindo a vaporização dos compostos voláteis (RIBEIRO, 2007). O alginato de sódio e a quitosana são matrizes poliméricas que vem sendo bastante utilizadas como agentes de encapsulamento. A quitosana é um copolímero de 2-amino-2-deoxi-D-glicopiranose e 2-2acetamido-2-deoxi-D- glicopiranose de composição variável. Os grupamentos amino em grande parte do grupamento polimérico da quitosana leva a presença de cargas positivas em pH baixo (ABREU, 2008). O alginato de sódio, é um biopolímero aniônico linear formado por unidades de ácido gulurônico e manurônico, unidas por ligações glicosídicas. Apresenta cadeias lineares solúveis em meio aquoso, propriedades estabilizantes, forma géis espontaneamente e apresenta alta viscosidade. Em combinação com compostos catiônicos pode formar uma estrutura tridimensional gelatinosa insolúvel na forma de esferas (SOUZA; PERALTA-ZAMORA; ZAWADZKI, 2008). Desta forma, propõe-se neste trabalho a obtenção de micropartículas polissacarídicas com núcleo e revestimento, com multicamadas por meio da complexação polieletrolítica que sejam carreadoras do óleo de Eucalyptus staigeriana, comparando-se entre o número de camadas adicionadas as partículas. Para proteger e maximizar os efeitos biológicos dos óleos essenciais foram empregadas técnicas de encapsulamento com polímeros naturais.

Material e métodos

MATERIAIS: Quitosana (Polymar, 72%GD ) e Alginato de Sódio (Dinâmica), Tripolifosfato de Sódio (P.A, Dinâmica), Tween 80 (Dinâmica) e óleo essencial de Eucalyptus staigeriana (OEES) cedido pelo Laboratório de Doenças Parasitárias. SÍNTESE DE MICROPARTÍCULAS EM MULTICAMADA Para a formação de micropartículas em bicamada, foram adicionados em um frasco com tampa solução de quitosana 1%, tween 80 e óleo Eucalyptus staigeriana (OES) na proporção QUI:Tween:OES 40:1:0,5. Agitou-se manualmente por alguns minutos. Posteriormente agitou-se novamente e transferiu-se para um erlenmeyer. Essa mistura foi levada ao sonicador por 15 minutos. Em seguida foram adicionados 2 mL da solução de TPS 10-1 M, sob agitação magnética por 30 minutos, formando o pré-núcleo das micropartículas. A solução de alginato 1% foi adicionada por último na proporção 10:1 QUI:ALG e o sistema foi deixado sob agitação por 30 min, formando assim camada de revestimento externo. A amostra foi centrifugada a 4000 RPM por 20 minutos para separar as micropartículas formadas. As partículas foram colocadas em um frasco contendo água destilada sob agitação magnética para iniciar a segunda camada de revestimento da micropartícula. Para a formação das camadas subsequentes ( 2, 4 e 6 camadas de revestimento, respectivamente) adicionou-se novamente quitosana, TPS e Alginato na mesmas proporções descritas anteriormente, respeitando-se o tempo de espera entre uma etapa e outra. CARACTERIZAÇÃO DAS MICROPARTÍCULAS Eficiência de encapsulamento do óleo de Eucalyptus staigeriana A eficiência de encapsulamento do OEES foi determinada por espectrofotometria de absorção UV-Visível no comprimento de onda de 233,5 nm, usando curva de calibração do OES em etanol conforme equação 1. Foi pesado 5 mg de amostra liofilizada e colocada em álcool etílico 95% e lidas após 24h. Y=0,002x +0,0103 R2 = 0,9993 (1) Onde: y: Absorbância; x: concentração de óleo em mg/L. Perfil de liberação in vitro A cinética de liberação é determinada através da leitura periódica das amostras in vitro por um período de 1h até 30h. Assim, em um papel de filtro quantitativo (Unifil – 125 mm) dobrado em formato cônico, foram adicionados 80 mg das micropartículas liofilizadas. A amostra foi submersa em 100 mL de solução tampão de pH 6,8 de Fosfato de Potássio (KH2PO4) e Hidróxido de Sódio (NaOH), sob agitação magnética. Alíquotas de 2 mL foram retiradas em intervalos determinados, fazendo-se a reposição de água destilada no sistema. As amostras foram medidas no espectrofotômetro UV-Vis no comprimento de onda de 233,5 nm. TAMANHO DE PARTICULA E POTENCIAL ZETA O diâmetro e o potencial da superfície das micropartículas em função do pH e a determinação do ponto isoelétrico das amostras em solução foram determinados através da análise de Potencial Zeta de um Nano ZetaSizer modelo Malvern 3600. As amostras foram dispersas em água deionizada 0,1% (m/v) e deixadas em agitação por 24h

Resultado e discussão

Foram desenvolvidas micropartículas carreadoras do Óleo essencial de Eucalyptus staigeriana, a partir da complexação iônica de QUI/TPS/ALG e revestidas com camadas de QUI e ALG. As caracterizações das micropartículas dependem das atrações eletrostáticas entre os polímeros e o agente de reticulação que influenciam na interação com o óleo essencial, o que altera significativamente os resultados. As micropartículas foram produzidas com os mesmos polímeros, alterando apenas o número de camadas de revestimento a fim de conhecer o método com um maior rendimento de micropartículas e encapsulamento do princípio ativo. O sistema QUI/TPS/ALG utilizou o Tripolifosfato de sódio (Na5P3O10) para formar o complexo primário QUI-P3O10-5, em que as cargas aniônicas do agente reticulante ligam-se por atração eletrostática com as cargas catiônicas dos grupos aminos protonados presentes na estrutura da QUI, formando um pré- núcleo de QUI. Após a formação do pré-núcleo o ALG é adicionado, e seus grupamentos carboxílicos reagem com os grupamentos amino protonados livres da quitosana, formando uma camada protetora do pré-núcleo da micropartícula, o ALG atua como uma camada selante. As camadas extras de QUI e ALG são adicionadas ao meio reacional, para que através da reticulação iônica entre os grupamentos carboxílicos e os grupamentos amino protonados para que possa formar um sistema em multicamadas. EFICIÊNCIA DE ENCAPSULAMENTO DAS MICROPARTÍCULAS A eficiência de encapsulamento depende de uma série de fatores para que seja efetiva, como a interação eletrostática entre a QUI e o óleo essencial, assim como o grau de recobrimento da camada externa, dentre tantos outros fatores. No encapsulamento do óleo essencial de E. staigeriana é comum o teor de óleo incorporado se encontrar em torno de 10%. Na literatura observa-se valores ainda mais baixos, como no caso em Herculano (2014) que incorporou 7,12% de óleo em sistema encapsulado em goma de cajueiro. Desta forma, podemos dizer que o teor de óleo incorporado neste trabalho está adequado e condizente com a literatura. Observa-se ainda uma diminuição na eficiência de acordo com a adição de mais camadas de revestimento. Quando desenvolvido com duas camadas QUI/ALG de revestimento obteve-se 10,7% de OEES incorporado. A medida que aumentou-se para quatro e seis camadas houve uma diminuição para 9,4%,o que representa ainda um resultado satisfatório. A produção das micropartículas com multicamadas leva um maior tempo para sua síntese que uma micropartícula com menos camadas de revestimento. As micropartículas com 6 camadas de revestimento levam 12 h para sua produção, enquanto que as de 2 camadas levam 4 h aproximadamente. Durante todo o processo de produção as partículas ficam em solução aumentando a possibilidade de liberação do OEES. No entanto, o aumento do número de camadas também pode dificultar a sua liberação da micropartícula, tornando- as como um sistema de liberação mais controlada. Este aumento no número de camadas pode se tornar de extrema utilidade para os óleos essenciais que se degeneram facilmente ao meio externo, já que as multicamadas protegem em demasia o OEES dentro da partícula. Tabela 1: Eficiência de encapsulamento de OES e potencial zeta das micropartículas de acordo com a variação da quantidade de revestimento das micropartículas Camadas de revestimento EE (%) Potencial Zeta (mV) 2 10,7 ± 1,72 -11,05 ± 1,61 4 10,1 ± 0,12 -12,2 ± 1,07 6 9,4 ± 0,08 -17,4 ± 1,88 TAMANHO DE PARTÍCULA E POTENCIAL ZETA Os potenciais Zeta para os sistemas micropartículados com diferentes números de camadas de revestimento estão ilustrados na tabela 1. Os valores dos potenciais das partículas se encontram entre -11,05 e -17, indicando que as micropartículas possuem cargas superficiais negativas, devido aos grupamentos carboxílicos do alginato de sódio, comprovando assim, que o sistema QUI/TPS/ALG foi produzido com eficiência A Figura 1 mostra os histogramas de distribuição de tamanho de partícula por volume. Observa-se que as partículas possuem seus tamanhos médios na faixa micro, tendo um aumento gradual das partículas de 2 para 4 camadas de revestimento. O sistema com 6 camadas de revestimento apresentou uma queda no tamanho de partícula, não obedecendo ao aumento esperado de acordo com o número de camadas de revestimento. As micropartículas com 2 camadas de revestimento apresentaram tamanho médio de 950 nm, as de 4 camadas com 1200 nm e as de 6 camadas com 900 nm, aproximadamente. Essa diminuição do tamanho de partícula indica que ao tentar recobrir com mais duas camadas de revestimento, houve a formação de novas partículas e a sobreposição às partículas já existentes não foi efetuada em sua maior parte. Desta forma, em virtude de buscar um compromisso de propriedades, associado a otimização de tempo e de processo, o revestimento de 2 e de 4 camadas foi mais eficiente. PERFIL DE LIBERAÇÃO in vitro As curvas de liberação dos sistemas em multicamadas é demonstrado na figura 2. Os sistemas obtiveram perfis de liberação do OEES diferenciados. Embora todos apresentassem um perfil de liberação prolongado, as micropartículas com 2 camadas de revestimento liberaram uma maior quantidade de OEES durante as primeiras 5 h de experimento, devido a menor quantidade de camadas de revestimento facilitando assim a saída do OEES da micropartícula. As micropartículas com 4 camadas de revestimento apresentaram o perfil de liberação mais controlado. Em um comparativo do sistema de 2 e 4 camadas após 10 e 26h de experimento, vemos que após 10h, temos os índices de 40% e 30%, respectivamente. Após 26h, novamente observa- se índices de 56% e 64%, respectivamente. Desta forma, o sistema com quatro camadas de revestimento apresentou um perfil mais controlado de liberação do que o de duas camadas. Já o sistema de 6 camadas, por ter formado um sistema heterógeno, observou-se um perfil misto de liberação. Os estudos do perfil de liberação dos sistemas em multicamadas corroboram com o perfil de liberação controlada proposta para este trabalho. Onde são liberadas pequenas concentrações do OEES durante o tempo de experimento.

Figura 1 – Tamanho de partícula dos sistemas. A:2 camadas de revestimento. B: 4 camadas de revestimento. C: 6 camadas de revestimento.


Gráfico do perfil de liberação in vitro de OES das microparticulas de 2, 4 e 6 camadas

Conclusões

No presente trabalho foi produzida micropartículas a base de quitosana e alginato de sódio. O óleo essencial de Eucalyptus staigeriana foi encapsulado de forma satisfatória nas micropartículas, tendo uma eficiência de encapsulamento ligeiramente superior nas micropartículas com 2 e 4 camadas de revestimento comparando-se com o método com 6 camadas de revestimento. As análises do perfil de liberação in vitro dos sistemas afirmaram o potencial das multicamadas para uso de sistemas de liberação controlada. Os valores dos potenciais das partículas mostraram que as micropartículas possuem cargas superficiais negativas, o que indica que o sistema QUI/TPS/ALG foi produzido com eficiência e tem como último revestimento da camada o polissacarídeo alginato de sódio. As micropartículas analisadas por MEV revelaram diferentes perfis de dispersão, homogeneização e grau de aglomeração tendo a maior aglomeração de nanopartículas no método com 6 camadas de revestimento, o método que utilizou mais camadas, dificultando assim na visualização das micropartículas. A metodologia em multicamadas revelou-se uma melhoria da eficiência do encapsulamento em relação aos resultados da literatura. Os métodos de produção de micropartículas se revelaram efetivos como carreadores de princípio ativo, e como, micropartículas para uso de liberação controlada.

Agradecimentos

À EMBRAPA, em especial ao pesquisador Men de Sá Moreira de Souza Filho e sua equipe. Ao CNPQ pelo auxilio e fomento

Referências

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