Desenvolvimento de Nanopartículas Lipídicas

Sólidas e sua Aplicação na Indústria de Fármacos

Carolina Pereira

Felipe RochaLorraine

GrecoMatheus PatrícioThais

Quintela

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIROESCOLA DE QUÍMICA

INTRODUÇÃO À METODOLOGIA CIENTÍFICA

Sistemas carreadores de fármacosNanopartículasNanopartículas lipídicas sólidas (SLN) Uso das SLNs como carreador de fármacosObjetivos (HUANG, et al., 2013) Metodologia (HUANG, et al., 2013) Resultados (HUANG, et al., 2013)Conclusões (HUANG, et al., 2013)Bibliografia

Desenvolvimento de fármacos

Custo

Doença

Sistemacarreador

Fármaco

Destino

Sistemas carreadores de fármacosObjetivo

Liberação controlada e específica no destino;

Otimização da velocidade de cedência;

Regime de dosagem apropriado;

Biocompatibilidade com organismo;

Nanocarreadores

Nanopartículas polimérica, lipossomas,

niossomas, nanopartículas magnéticas,

nanopartículas lipídicas sólidas

NanopartículaCaracterizam-se por partículas dispersas, quando em

suspensão, ou por partículas sólidas, quando secas, com

tamanho médio de 10-1000nm.

O princípio ativo (fármaco, material biológico) pode ser

disperso, encapsulado ou suportado nas nanopartículas.

Nanoesfera Nanocápsula

Nanopartícula Lipídica Sólida

As SLNs são constituídas do lipídeo sólido, emulsificante,

água/solvente.

SLN

Vantagens

tamanho na escala nanométrica; área superficial grande; Não produz metabolitos tóxicos; Baixa mobilidade dos ativos inconporados;

Desvantagens

Capacidade moderada de incorporar ativos; Baixo período de estocagem

2013

2012

2011

2010

2009

2008

2007

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

Nanopartícula Lipídica Sólida

Fig.1- Produção científica em SLNs (elaborado a partir da busca na base de dados do site Science Direct em 30/09/2012).

Atuação das SLNs como carreadores de fármacos

O destino das SLNs no organismo dependerá da rota de administração e distribuição. As enzimas de degradação

mais importantes das SLNs são lipases, que estão presentes em vários órgãos e tecidos. As rotas de

admistração mais utilizadas são: oral, tópica, intravenosa (MUKHERJEE et al., 2008).

As principais aplicações de SLNs têm sido nos tratamentos: Neoplasma; Câncer de mama; Tuberculose; Linfoma;

HUANG, X.; Chen, Y.-J.; Peng,D.-Y.; Li, Q.-L.; Wang, X.-S.; Solid lipid nanoparticle as delivery systems for Gambogenic acid.Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. (102) p. 391– 397, 2003.

O uso do ácido gambogênico (GNA) como agente inibidor da proliferação de tumores foi alvo de estudos promissores. (YAN et al., 2011) (CHENG et al., 2010)

A limitação clínica é a baixa solubilidade do ácido em sistemas aquosos, tempo de meia-vida, e a incompatibilidade com a administração via intravenosa.

Necessidade de uma nova formulação para empregar o GNA

Testar o potencial de SNL para carrear o GNA, reduzindo a sua toxidez e melhorando sua eficiência terapêutica.

Fruto Gamboge

GNA

Objetivo

Desenvolver uma nanopartícula lipídica sólida carreadora de GNA que possa atuar como agente anticancerígeno no organismo.

Objetivos Específicos

Preparar a SLN-GNA

Analisar a morfologia da SLN-GNA

Medir o tamanho de partícula e a distribuição (PI) da SLN-GNA

Caracterizar a Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC) da

SLN-GNA

Testar a estabilidade da SLN-GNA

Determinar a eficiência do encapsulamento e carregamento do

ativo da SLN-GNA

Determinar a cinética e farmacocinética da SLN-GNA

Testar a segurança

Metodologia

Extração do GNA a partir do fruto gamboge e preparo da SLN-GNA pelo método

de preparo da emulsão com glicerilmonoestearato (GMS) seguido da evaporação

do solvente (DAI et al., 2010).

SOLUÇÃO 1GNAGMS

LECITINA

ACETONA

ÁLCOOL

Fase orgânica SOLUÇÃO 2F68

Tween 80ÁGUA BIDESTILADA

Fase aquosa

Adicionar a Solução1 a 70oC à Solução2 sob agitação de 1000 RPM.

Agitar por 1hr. Evaporar dos solventes orgânicos. (SLN 1). Congelar as

nanopartículas por 16hr. a -20oC e liofilizar por 48hr. a -45oC. (SLN 2).

Morfologia

Utilizou-se microscopia eletrônica de transmissão (TEM)

para caracterizar as SLN-GNA obtidas.

SLN1 SLN2

Partículas esféricas sem aglomerados superfícies regulares

Partículas quase esféricas sem aglomerados superfícies irregulares

MorfologiaUtilizou-se Zetasizer para caracterizar o diâmetro de partícula

(MD) e distribuição de tamanho (PI) das SLN-GNA obtidas.

SLN1 SLN2

Tamanhos uniformes PI estreito

Aumento do MD PI estreito

MD 163,3nmPI 0,203

MD 173nmPI 0,253

Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC)

Utilizou-se o DSC para caracterizar o fluxo de energia calorífica

associado a transições dos materiais em função da temperatura.

SLN1

No termograma da SLN-GNA (C) não aparece o pico do PF do GNA indicando que não ocorreu cristalização do GNA dentro da SLN;

O sistema SLN-GNA apresenta menor PF indicando menor ordem comparado aos componentes;

A- GMSB- GNAC- SLN-GNAD- Mistura dos componentesE- Referência

Estabilidade

Testou-se a estabilidade térmica da SNL-GNA a 4, 25 e 40oC por 40 dias

cada em termos de mudança de tamanho da partícula (MD). Foi

determinada também a porcentagem de carga de GNA (E%).

O aumento de MD foi 40oC >25oC>4oC indicando que o aumento de

temperatura diminui a estabilidade da SNL-GNA;

A redução de E% foi 40oC >25oC>4oC indicando que o aumento de

temperatura diminui a carga de GNA encapsulada na SNL-GNA;

Estudos cinéticos

Testou-se a liberação do GNA por 96hr. para avaliar o potencial de

controle da liberação da SNL-GNA usando técnica de difusão com

balão de diálise em tampão fosfato (PBS pH7,4).

GNASLN1SLN2

67,83% do GNA livre foi liberado em apenas 2 horas;

Foi observado um perfil de

liberação bifásico para as SLN (Liberação rápida 40,86% em 8hr., Liberação lenta e estável 89,46% em 96 hr.);

Não houve alteração de comportamento entre a SLN1 E SLN2.

Farmacocinética

Testou-se a farmacocinética do GNA num grupo de 12 ratos divididos

em dois grupos: a um grupo foi administrado GNA livre e a outro o

GNA-SNLs. Utilizou-se uma dose de 2,5mg/Kg. Após a administração,

foram coletadas amostras de sangue de 0 a 720 min. E foram

analisadas por cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC).

A concentração plasmática de GNA foi maior com a administração de GNA-SLN;

A velocidade de degradação da SLN in vivo foi relativamente alta comparada com os ensaios in vitro;

Estudo da Segurança

Utilizou-se microscopia de fluorescência para avaliar a morfologia das

veias.

Na imagem A não há degeneração da parede da veia nem necrose; Na imagem B pode-se ver que a parede foi comprometida, há

formação de trombos e sinais de necrose;

SLN-GNA GNA livre

Conclusões

Foram obtidas nanopartículas lipídicas sólidas carreadoras do ácido

gambogênico via produção de emulsão seguida da evaporação do

solvente orgânico;

Foram obtidos tanto a suspensão das SLN-GNA (SLN1) como as

nanopartícluas secas por liofilização (SLN2);

Nos testes in vitro ambas (SLN 1 e SLN2) mostraram potencial para

controle da liberação;

Nos testes in vivo foi obtido uma rápida degradação da SLN, em

trabalhos futuros pretende-se investigar outros tipos de SLN para

carrear o GNA;

Referências BibliográficasFINKE, J.H.; SCHUR, J.; RICHTER, C.; GOTHSCH, T.; KWADE, A.; BÜTTGENBACH, S.; MÜLLER-GOYMANN, C., The influence of customized geometries and process parameters on nanoemulsion and solid lipid nanoparticle production in microsystems. Chemical Engineering Journal. v.209, p. 126-137, 2012. HUANG, X.; CHEN, Y.-J.; PENG,D.-Y.; LI, Q.-L.; WANG, X.-S.; Solid lipid nanoparticle as delivery systems for Gambogenic acid. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. v. 102, p. 391–397, 2003. KHAN, S., Solid Lipid nanoparticles: A Review. World Journal of Pharmacy and Pharmaceutical Science v. 1, n. p. 96-115, 2012. LIU, J.; HU, W.; CHEN, H., NI, Q.; XU, H.; YANG, X., Isotretinoin-loaded solid lipid nanoparticles with skin targeting for topical delivery. Int J Pharm. v. 328, p. 191-195, 2007. MEHNERT, W.; MADER, K., Solid lipid nanoparticles Production, characterization and applications. Advanced Drug Delivery Reviews, v. 47, p.165–96, 2001. MISHRA, B.; BHAVESH, B.; TIWARI, S., Colloidal nanocarriers: a review on formulation technology, types and applications toward targeted drug delivery. Nanomedicine: Nanotechnology, Biology, and Medicine. v.6, p. 9–24, 2010. MUKHERJEE, S.; RAY, S.; THAKUR, RS., Solid lipid nanoparticles: A modern formulation approach in drug delivery system. Indian J Pharm Sci. v.71, n.4, p. 349-358, 2009. SILVA, A.; KUMAR, A.; WILD, W.; FERREIRA, D.;SANTOS, D.; FORBES, B.; Long-term stability, biocompatibility and oral delivery potential ofrisperidone-loaded solid lipid nanoparticles. International Journal of Pharmaceutics. v.436, p.798– 805, 2012. STREBHARDT, K.; ULLRICH, A., Paul Ehrlich's magic bullet concept: 100 years of progress. Nat. Rev. Cancer v.8,p. 473–480, 2008. YAN, F.; WANG, M., CHEN, H.; SU, J.; Gambogenic acid mediated apoptosis through the mitochondrial oxidative stress and inactivation of Akt signaling pathway in human nasopharyngeal carcinoma CNE-1 cells.Eur. J. Pharmacol. v. 652, p.23-32, 2011.