Síntese otimizada e caracterização físico-química de nanopartículas polissicarídicas para o encapsulamento de princípios ativos

ISBN 978-85-85905-23-1

Área

Iniciação Científica

Autores

Lima, M.F. (UECE) ; Silva, N.A. (UFC) ; Abreu, F.O.M.S. (UECE)

Resumo

O desenvolvimento de materiais biodegradáveis para o emprego em encapsulamento e sistemas de liberação controlada de princípios ativos que apresentam efeito farmacológico, tem sido um dos grandes desafios da atualidade, uma vez que tais sistemas podem apresentar uma melhor performance em comparação com a administração convencional, com reduzidos efeitos colaterais e eficácia prolongada. Nesse contexto, objetivou-se sintetizar através de complexação polieletrolítica, caracterizar e otimizar por meio de planejamento fatorial, nanopartículas a base de polissacarídeos para o encapsulamento do Ácido Anacárdico e do Látex de Calotropis procera.

Palavras chaves

Nanopartícula; Encapsulamento; Planejamento fatorial

Introdução

Nas últimas décadas, tem-se explorado novos materiais em nanoescala para o encapsulamento e liberação controlada de fármacos e nutrientes em organismos in vivo, a fim de aumentar a biodisponibilidade e biocompatibilidade de compostos bioativos (HU et al., 2016). Com base nisto, os biopolímeros, tais como os polissacarídeos, têm sido objeto de investigação por pesquisadores em todo o mundo, devido ao grande campo de aplicações, particularmente como substitutos de polímeros sintéticos, através dos quais apresentam vantagens como o baixo custo, atoxicidade e biodegradabilidade (PAULA et al., 2011). Nessa perspectiva, polissacarídeos como a Quitosana (QT), Alginato de Sódio (ALG) e a Goma Arábica (GA) são exemplos de biopolímeros de alta abundância e que podem ser encontrados no Nordeste Brasileiro por meio do exoesqueleto de crustáceos, algas marinhas e árvores, respectivamente (SHAH et al., 2016). O Ácido Anacárdico (AA) obtido do líquido da castanha de cajú e o extrato do Látex de Calotropis procera (Ait.) (LCP) são substâncias que podem apresentar princípios ativos com atividades fungicidas, bactericidas, larvicidas ou vermicidas e que podem ter suas potencialidades estendidas ao serem encapsuladas (SHOBOWALE et al., 2013; PORTO et al., 2013). Tais substâncias proporcionam propriedades farmacológicas de grande potencial para a terapêutica de doenças em animais, o que torna o encapsulamento em matrizes polissacarídicas viável para diminuir possíveis efeitos colaterais. Portanto, o referido estudo propôs a síntese e a caracterização físico-química de nanopartículas (NPs) a base de polissacarídeos para o encapsulamento tanto do AA quanto do LCP, bem como a aplicação de ferramentas estatísticas visando a otimização das condições experimentais.

Material e métodos

Para a síntese das NPs, adicionou-se em um recipiente apropriado o surfactante Tween 80 e 20 mL de solução de QT 1,0% m/v. Agitou-se manualmente durante 5 min. Posteriormente, adicionou-se 100 uL do fármaco e, novamente, a mistura foi agitada por 5 min. A emulsão foi transferida para um erlenmeyer e posta em banho ultrassônico (Eco-Sonics Ultra 800) durante 15 min. Em seguida, colocou-se a mistura em agitação magnética e adicionou-se de forma controlada 4 mL de solução de tripolifosfato de sódio 0,1 mol/L, para a reticulação das cadeias da QT, que aturará como o núcleo das NPs. Este sistema permaneceu por agitação magnética durante 30 min. Em seguida, adicionou-se 2 mL da solução 1,0% m/v do revestimento polissacarídico, deixando em agitação magnética por mais 30 min. Por fim, a mistura foi centrifugada (Nova Técnica NT 810) a 4000 RPM durante 20 min. O sobrenadante foi descartado e a amostra restante foi congelada e liofilizada (L101, Liobras®, Brasil). Para a otimização das condições experimentais, aplicou-se um planejamento fatorial completo com 3 variáveis e 2 níveis a fim de avaliar as influências dos fatores (tipo de revestimento, teor de surfactante e fármaco encapsulado) nas variáveis resposta (rendimento da reação e eficiência de encapsulamento EE das NPs). Os níveis variados para cada fator encontram-se na Tabela 1. Aplicou-se também o tratamento estatístico ANOVA e o modelo matemático de regressão linear através do software Excel. As NPs foram caracterizadas quanto a morfologia (MEV), tamanho de partícula, potencial zeta e infravermelho. A liberação in vitro dos fármacos e a EE foram monitoradas por espectrofotometria no UV-Vis. Desta forma, foi possível quantificar em função do tempo, o teor de AA e LCP liberado.

Resultado e discussão

A tabela 1 exibe os resultados de rendimento e EE. Verifica-se que os exp. de 1 a 4, nas quais utilizou-se AA, apresentaram rendimento próximo ou superior a 90%. Para as NPs com LCP, com os exp. 7 e 8, o rendimento foi superior a 80%. O valor máximo de EE com AA foi obtido com revestimento de ALG e 1% de surfactante, já para o LCP, foi com 3% de surfactante. Através da análise ANOVA, foi possível comprovar com 95% de confiança que apenas o teor de surfactante e o tipo de fármaco foram significativos estatisticamente para as variáveis resposta. Obteve-se as seguintes expressões do modelo de regressão linear para o rendimento e EE: Rendimento(%) = 82,4 + 5,13B - 6,38C + 6,88BC e EE(%) = 52,15 + 2,6C + 18,25BC. Nestas equações, quando se utiliza o Fator B(-1) e C(-1) e ao substituir os valores codificados nas equações, obtém-se um rendimento teórico máximo preditivo de aproximadamente 91% e EE com AA de 68%. Utilizando o Fator B(+1) e C(+1), obtém-se um rendimento teórico máximo de 88% e EE com LCP de 73%. Para a caracterização, escolheu-se os exp. 1 e 7. As NPs com AA apresentaram tamanhos entre 90 a 530 nm e as com LCP, 220 a 295 nm. A análise de infravermelho (FTIR) indicou ocorrência de complexação polieletrolítica entre QT e ALG através do deslocamento de banda de absorção da QT em 3424 para 3448 cm-1 (DUBEY et al., 2016). A análise de Potencial Zeta revelou valores de -16,5 e -18,8 mV, se constituindo um indicativo da presença do revestimento de ALG, polissacarídeo aniônico. Pelo MEV, as NPs apresentaram morfologia esferoide com moderado grau de agregação, Figura 1. A curva de liberação in vitro, Figura 1C, revelou que as NPs com LCP apresentaram perfil mais controlado, com 72% da substância liberada em comparação com apenas 12% das NPs com AA em 72h.

Figura 1A - Micrografia de NPs com AA. Figura 1B - Micrografia de NPs com LCP. Figura 1C - Curva de Liberação in vitro.

Conclusões

Através do uso de biopolímeros de baixo custo, biodegradáveis e biocompatíveis foi possível sintetizar e caracterizar com êxito materiais nanoparticulados. Mesmo que o revestimento não tenha sido significativo estatisticamente, este proporciona maior proteção ao fármaco. O emprego do planejamento experimental e a análise estatística revelou-se eficiente na busca da otimização da produção de NPs polissacarídicas carreadoras de fármacos. Portanto, tais materiais podem ser utilizadas como promissores sistemas de liberação controlada visando futuras aplicações farmacêuticas e veterinárias.

Agradecimentos

À UECE, aos laboratórios LAQAM, LQUIN, LQPN, LABODOPAR, SISNABIO e as Centrais Analíticas da UFC e UFRGS.

Referências

DUBEY, R., BAJPAI, J., BAJPAI, A.K. Chitosan-alginate nanoparticles (CANPs) as potential nanosorbent for removal of Hg(II) ions. Environmental Nanotechnology, Monitoring & Management, v. 6, p. 32-44, 2016.

HU, Q., WANG, T., ZHOU, M., XUE, J., LUO, Y. Formation of redispersible polyelectrolyte complex nanoparticles from gallic acid-chitosan conjugate and gum arabic. Internacional. Journal of Biological Macromolecules, v. 92, p. 812-819, 2016.

PAULA, H.C.B., SOMBRA, F.M., CAVALCANTE, R.F., ABREU, F.O.M.S., PAULA, R.C.M. Preparation and characterization of chitosan/cashew gum beads loaded with Lippia sidoides essential oil. Material Science and Engineering C, v. 31, p. 173-178, 2011.

PORTO, K.R.A., ROEL, A.R., MACHADO, AA., CARDOSO, C.A.L., SEVERINO, E., OLIVEIRA, J.M. Atividade inseticida do líquido da castanha de caju sobre larvas de Aedes aegypti (Linnaeus, 1762) (Diptera: Culicidae). Revista Brasileira de Biociência, v. 11, p. 419-422, 2013.

SHAH, B.R., LI, Y., JIN, W., AN, Y., HE, L., LI, Z., XU, W., LI, B. Preparation and optimization of Pickering emulsion stabilized by chitosan-tripolyphosphate nanoparticles for curcumin encapsulation. Food Hydrocolloids, v. 52, p. 369-377, 2016.

SHOBOWALE, O.O., OGBULIE, N.J., ITOANDON, EE., ORESEGUN, M.O., OLATOPE, S.O.A. Phytochemical and antimicrobial evalutaion of aqueous and organic extracts of Calotropis procera Ait leaf and Latex. Nigerian Food Journal, v. 31, p. 77-82, 2013.