Tesis
Investigação da responsividade de nanopartículas líquido-cristalinas a gatilhos de interesse biomédico pela incorporação de surfactantes cliváveis
Investigation of the responsiveness of liquid-crystalline nanoparticles to triggers of biomedical interest by the incorporation of cleavable surfactants
Registro en:
Autor
Ribeiro, Iris Renata, 1991-
Institución
Resumen
Orientadores: Watson Loh, Fernanda Poletto Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química Resumo: Sistemas dispersos de fases cúbicas bicontínuas, denominados cubossomas, apresentam taxa de liberação de fármacos muito rápida se comparada às taxas das demais fases líquido-cristalinas. Logo, visando evitar maiores efeitos colaterais associados à liberação acelerada do fármaco incorporado ao sistema, é interessante que a fase cúbica bicontínua seja formada apenas no local de ação desejado. Nesta dissertação, foram propostos novos sistemas dispersos de fases líquido-cristalinas com capacidade de resposta a estímulos como a presença de lipases ou variação da concentração de íons H+, visando liberação sustentada de fármacos. A fase lipídica de tais sistemas foi constituída majoritariamente por fitantriol, composto que forma fases cúbicas bicontínuas reversas em regime diluído sob temperatura fisiológica e resiste à hidrólise causada por enzimas ou concentração de íons H+. Neste contexto, este trabalho exibiu as seguintes etapas: i) produção de cubossomas com estabilidade cinética adequada, ii) uso de aditivos cliváveis para transição de fase do sistema, convertendo fase cúbica bicontínua em outra fase de liberação mais lenta, iii) verificação da hidrólise dos aditivos pela ação de gatilhos, como enzimas e variação na concentração de íons H+ de modo a gerar nova transição para fase de liberação mais rápida e iv) correlação da estrutura de fase com a cinética de liberação da molécula modelo sal sódico de fluoresceína.
Visando promover mudança de fase em relação ao sistema cúbico inicial, foram preparadas formulações baseadas na formulação original de fitantriol e Pluronic® F-127 como estabilizante, adicionando-se os surfactantes sulfossuccinato sódico de dioctila (AOT) e éster decílico do cloridrato de betaína (DBC) como aditivos. A escolha desses compostos foi pautada em sua biocompatibilidade e presença da ligação éster, a qual pode ser hidrolisada pelo uso dos gatilhos supracitados. Concentrações específicas de AOT e DBC foram capazes de promover transição do sistema de cubossoma para niossoma (dispersão de fase lamelar), de liberação mais lenta. Posteriormente, os estudos objetivaram nova mudança de fase mediante hidrólise dos aditivos através de gatilhos químico (pH: 3,9 a 8,5) e bioquímico (lipases de Candida antarctica e Rhizomucor miehei). A síntese de um pró-fármaco (fármaco administrado em forma inativa, sendo ativado apenas após biotransformação), éster decílico de indometacina, foi realizada e o mesmo foi incorporado aos sistemas dispersos com o objetivo de avaliar a resposta à presença dos gatilhos. Foi verificado que os sistemas contendo AOT são sensíveis ao meio alcalino, o qual levou à formação de mistura de fases, hexagonal reversa e cúbica micelar reversa. Os sistemas com DBC, por sua vez, se mostraram sensíveis aos meios neutros e alcalinos, formando fase hexagonal reversa. Por fim, os sistemas contendo o pró-fármaco não sofreram modificações em resposta à concentração de íons H+. No que concerne à ação das enzimas sobre os aditivos, mudanças de fase não foram detectadas. A última etapa do trabalho consistiu em correlacionar o perfil cinético de liberação de sal sódico de fluoresceína a partir de nanopartículas com diferentes estruturas de fase. A formulação contendo DBC foi a mais promissora, apresentando potencial como plataforma para liberação sustentada de fármacos em compartimentos neutros/alcalinos do organismo Abstract: Dispersed systems of bicontinuous cubic phases, called cubosomes, display a faster of drug release rate than those generated by other liquid-crystalline phases. Therefore, in order to avoid greater side effects associated with the accelerated release of the drug incorporated into the system, it is required that the bicontinuous cubic phase be formed only at the desired site of action. In this dissertation, dispersed systems of liquid-crystalline phases were studied for the sustained release of drugs with responsiveness to stimulus such as presence of lipases or changes in the concentration of ions H+. These systems were contained phytantriol, compound capable of forming reverse bicontinuous cubic phases in diluted solutions at physiological temperature and resists the hydrolysis caused by enzymes or concentration of ions H+. In this respect, this work presented the following steps: i) production of cubosomes with adequate kinetic stability, ii) application of cleavable additives for phase transition of the system, converting the cubosomes into a slow releasing phase, iii) hydrolysis of the additives by the action of enzymes and changes in the concentration of ions H+ to generate a new transition to a fast releasing phase, and iv) correlation of the phase transitions with the release kinetics of the model molecule sodium salt of fluorescein.
In order to promote phase change over the initial cubic system, formulations based on the original formulation of phytantriol and Pluronic® F-127 as stabilizer were prepared by adding the dioctyl sulfosuccinate sodium salt (AOT) and decyl betainate chloride (DBC). The use of these compounds was based on their biocompatibility and the presence of ester bonds that may be hydrolyzed by the use of the aforementioned triggers. Specific concentrations of AOT and DBC were able to promote the cubosome-to-niosome (lamellar phase dispersion) transition, producing a slow releasing system. Subsequently, the studies were directed towards new transition to a fast releasing phase through the hydrolysis of the additives mediated by chemical (pH: 3,9 to 8,5) and biochemical (enzymes of Candida antarctica e Rhizomucor miehei) triggers. The synthesis of the prodrug (drug administered in inactive mode, which is activated only after biotransformation), indomethacin decyl ester, for incorporation into the dispersed systems was also proposed in order to evaluate the responsiveness caused by the prodrug as an additive. We verified that the systems with AOT were sensitive to alkaline medium leading to the formation of a mixture of reverse hexagonal and reverse micellar cubic phases. DBC systems were sensitive to neutral and alkaline media, forming reverse hexagonal phase. Finally, the systems containing the prodrug were not modified in response to the concentration of ions H+. With regards to the action of the enzymes on the additives, phase changes were not detected when the enzyme was added to the formulations. The last step of the project was to correlate the kinetic profile of sodium salt release of fluorescein from nanoparticles with different phase structures. The formulation containing DBC was the most promising, presenting potential as platform for sustained release of drugs in neutral/alkaline compartments of the organism Mestrado Físico-Química Mestra em Química FAPESP