estudo da liberaÇÃo controlada de novos …cbecimat.com.br/anais/pdf/iva02-003.pdf · estudo da...

Click here to load reader

Upload: dinhnguyet

Post on 29-May-2019

212 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

ESTUDO DA LIBERAO CONTROLADA DE NOVOS DERIVADOS DO COPOLMERO PMMA-g-PEG4000 INCORPORADOS COM O FRMACO

ERITROMICINA

M. L. S. Azevedo*, V. M. R. dos Santos e K. M. Novack,2, G. A. Souza. 1 Departamento de Qumica, Instituto de Cincias Exatas e Biolgicas,

Universidade Federal de Ouro Preto-UFOP, Ouro Preto MG,

[email protected]

2- REDEMAT, Ouro Preto-MG

RESUMO

Os polmeros sintticos vm sendo muito estudados em diversas reas do

conhecimento, uma delas a farmacutica. O frmaco, quando incorporado matriz

do PMMA-g-PEG 4000, pode produzir menos efeitos colaterais. Neste estudo foi

usado o frmaco eritromicina, um antimicrobiano que atua diretamente na sntese

proteica bacteriana. Foram realizadas reaes de modificao no copolmero, sendo

essas de acetilao, halogenao, esterificao e etilao. Posterior a isso, o

frmaco foi incorporado ao copolmero. Todas as amostras foram caracterizadas por

espectroscopia na regio do infravermelho (FTIR), microscopia eletrnica de

varredura (MEV) e espectroscopia na regio do ultravioleta para a anlise da

liberao controlada. Para cada amostra foi preparada uma soluo com 25mL de

tampo de pH 8,2 (similar ao do intestino). A cada 15 minutos uma alquota foi

avaliada por espectroscopia no ultravioleta, comeando pelo tempo de 0 (zero)

minuto, at 240 minutos.

Palavras-chave: Polmero, Eritromicina, Liberao controlada.

INTRODUO

O poli(metacrilato de metila) (PMMA), representado na figura 1, um polmero

termoplstico, transparente e incolor. Alm disso, ele possui timas propriedades

ticas, alta resistncia, leve e fcil de moldar, o que o torna amplamente utilizado

para diversos fins. Outro ponto importante o fato de ser considerado um material

no txico e no irritante. um polmero amorfo, o que permite no espectro

23 CBECiMat - Congresso Brasileiro de Engenharia e Cincia dos Materiais04 a 08 de Novembro de 2018, Foz do Iguau, PR, Brasil

7075

eletromagntico uma alta transparncia (acima de 90% de transmitncia) na faixa do

visvel. Est inserido entre os polmeros farmacologicamente ativos, ou seja, pode

agir tanto como medicamento quanto ser usado como veculo para outros frmacos.

O processo de polimerizao do PMMA acontece por poliadio, produzindo um

polmero linear e solvel em vrios solventes orgnicos, como o clorofrmio,

diclorometano e acetona. (1)

O polietilenoglicol (PEG), representado na figura 2, um polmero hidrossolvel, e

assim consegue aumentar a hidrofilia nas estruturas em que se fixa. Ele tambm

considerado um polmero farmacologicamente ativo, podendo assim agir como

medicamento ou como veculo para outros frmacos, aumentando a meia vida do

mesmo. Alm disso, ele pode ser usado para aumentar a solubilidade de compostos

fracamente solveis. Sua estrutura qumica simples, no inica, tem tima

solubilidade e quimicamente inerte. (1)

O copolmero do presente estudo rene caractersticas de ambos polmeros

utilizados para produzi-lo. Ele transparente, resistente, tem boa solubilidade em

solventes orgnicos e no toxico, caractersticas j descritas para o PMMA e PEG.

Devido a tais propriedades, o copolmero se torna tecnicamente vivel para ser

utilizado como veculo no Sistema de Liberao de Frmacos (SLF).

O sistema de liberao de frmacos tem como objetivo melhorar a teraputica do

tratamento do paciente tanto no quesito da adeso quanto para melhorar a

biodisponibilidade do frmaco no organismo. Esse sistema se torna extremamente

til para frmacos que causam efeitos colaterais de irritao local como efeito

adverso. (2)

Figura 1: Estrutura molecular do poli(metacrilato de metila).

Figura 2: Estrutura molecular do polietilenoglicol (PEG)

23 CBECiMat - Congresso Brasileiro de Engenharia e Cincia dos Materiais04 a 08 de Novembro de 2018, Foz do Iguau, PR, Brasil

7076

O frmaco utilizado neste estudo o Estolato de Eritromicina (Fig. 3). Segundo a

Farmacopeia Brasileira o estolato de eritromicina um p branco e cristalino,

praticamente insolvel em gua, solvel em etanol, acetona e clorofrmio. Ele

pertence classe dos macroldeos, sendo assim um antimicrobiano. Seu

mecanismo de ao se d afim de inibir a multiplicao bacteriana, atuando

diretamente na sntese proteica das mesmas. (3,4)

As reaes adversas mais pronunciadas deste frmaco so as gastrointestinais

como clica abdominal e mal-estar (3). Com isso, torna-se de grande importncia a

realizao de estudos de sistemas de liberao controlada para esse frmaco.

METODOLOGIA (6)

Figura 3: Estrutura molecular do frmaco Estolato de Eritromicina.

23 CBECiMat - Congresso Brasileiro de Engenharia e Cincia dos Materiais04 a 08 de Novembro de 2018, Foz do Iguau, PR, Brasil

7077

1. SNTESE DO COPOLMERO PMMA-G-PEG4000

Em um balo de fundo redondo de 25,00mL foram adicionados cerca de 5,00

gramas de polietilenoglicol 4000 (PEG4000) e dissolvidos em 12,5mL de

diclorometano. Adicionou-se, posteriormente, 0,35mL de metacrilato de metila

(MMA) e 6,25x10-3 gramas de perxido de benzola. Esse sistema reagiu por seis

horas em banho de leo a 80C, sob refluxo e agitao magntica. O contedo foi

transferido para um bquer de 50,00mL e o diclorometano foi evaporado na estufa a

40C.

2. SNTESE DO COPOLMERO ACETILADO: PMMA-G-PEG4000 ACET

Em um balo de fundo redondo foram adicionados 2,00g do copolmero PMMA-

g-PEG4000 e o mesmo foi solubilizado em 10,00mL de diclorometano. Em outro

bquer preparou-se uma soluo de 5,00mL de anidrido actico em 5,00mL de cido

actico, que foi adicionado ao balo contendo o copolmero. A mistura reacional foi

aquecida em um sistema de refluxo em banho-maria por 30 minutos. Ao trmino da

reao, a mistura foi vertida em um bquer com 100,00mL de gua gelada. O

copolmero modificado solidificou e o mesmo foi separado por filtrao simples. A

fase orgnica foi recolhida e, aps a evaporao do solvente, foi obtido um slido

seco em forma de filme.

3. SNTESE DO COPOLMERO HALOGENADO: PMMA-G-PEG4000 HAL

Em um balo de fundo redondo foi adicionado 1,00g do copolmero e o mesmo

solubilizado em 10mL de diclorometano. Foram adicionados 0,50mL de HCl

mistura. O sistema foi aquecido em sistema de refluxo e banho-maria por 40

minutos. Em seguida a mistura foi vertida em um funil de separao para que a fase

orgnica pudesse ser separada da aquosa. Aps a separao de fases foram

adicionados 5,00mL de NaHCO3 5%. A fase orgnica foi recolhida e o solvente

evaporou em estufa a 40C, obtendo um produto slido.

4. SNTESE DO COPOLMERO ESTERIFICADO: PMMA-G-PEG4000 EST

Em um balo de fundo redondo 2,00g do copolmero foram solubilizados em

10,00mL de diclorometano. Em um bquer foi preparada uma mistura com 0,10mL

de cido sulfrico concentrado e 7,00mL de cido actico. Essa mistura foi

adicionada ao balo contendo o copolmero solubilizado, que foi colocado em um

sistema de refluxo e banho-maria a 40C por 65 minutos. Depois de esfriar o

contedo do balo foi transferido para um funil de separao e foram adicionados

23 CBECiMat - Congresso Brasileiro de Engenharia e Cincia dos Materiais04 a 08 de Novembro de 2018, Foz do Iguau, PR, Brasil

7078

10,00mL de gua. A fase orgnica foi recolhida e colocada na estufa para secar a

40C.

5. SNTESE DO COPOLMERO ETILADO: PMMA-G-PEG4000 ETI

Em um balo de fundo redondo foram adicionados 1,00g do copolmero,

10,00mL de hidrxido de sdio dissolvido em igual volume de gua destilada e

10,00mL de diclorometano. O balo foi aquecido em banho de leo com agitao

magntica e refluxo por 45 minutos. Foram adicionados 2,40mL de iodeto de etila e

a mistura reacional foi mantida sob refluxo e na temperatura de 40C por 4 horas.

Ao final da reao a mistura foi transferida para um funil de separao e foram

adicionados 10,00mL de gua, 20,00mL de diclorometano e 10,00mL de NaCl

saturado para a separao de fases. A fase orgnica foi coletada e seca com

MgSO4 anidro, filtrada e o solvente evaporado em estufa.

6. INCORPORAO DE ERITROMICINA AOS COPOLMEROS

Para o processo de incorporao, esquematizado na Figura 5, foram

preparadas duas fases, aquosa e orgnica.

Fase aquosa: em uma chapa aquecedora, colocou-se um bquer de

100,00mL contendo aproximadamente 40,00mL de gua e quando esta atingiu a

temperatura de aproximadamente 70C, adicionou-se lentamente 0,12 gramas de

polivinil lcool (PVA), sob agitao, at completa dissoluo.

Fase orgnica: em outra chapa aquecedora, colocou-se aproximadamente

6,00mL de diclorometano em um bquer de 25,00mL. Quando o solvente alcanou a

temperatura de aproximadamente 30C, foram adicionados 0,3 gramas do

copolmero e 0,10 gramas de eritromicina. Esse sistema foi mantido sob agitao at

completa dissoluo.

Aps o preparo das duas fases, a fase aquosa foi vertida sobre a fase

orgnica. A mistura foi submetida agitao magntica, por quatro horas a uma

temperatura de 35C, sob refluxo. Em seguida, o produto foi levado estufa a 40C

para evaporao. Aps a secagem foi obtido um slido com caracterstica de filme

plstico com massa mdia de 2,07g de cor branca.

Aps a incorporao foi realizado um teste de solubilidade com os produtos obtidos.

Os produtos se mostraram solveis em clorofrmio, diclorometano e parcialmente

em etanol.

23 CBECiMat - Congresso Brasileiro de Engenharia e Cincia dos Materiais04 a 08 de Novembro de 2018, Foz do Iguau, PR, Brasil

7079

7. SOLUO TAMPO

O mtodo de liberao usado na literatura emprega a soluo-tampo de

fosfato de potssio 0,1M; pH 8,0; para o Estolato de Eritromicina. Com isso, utilizou-

se uma soluo-tampo constituda de fosfato dissdico (Na2HPO4) e fosfato

monossdico (NaH2PO4), pH 7,6, medido experimentalmente, com o qual obtiveram-

se curvas padro e curvas de liberao mais satisfatrias.

8. LIBERAO CONTROLADA

A concentrao escolhida para o ensaio de liberao controlada foi de 0,048

mg/mL, uma vez que era um ponto intermedirio da curva padro que foi realizada

anteriormente. Dessa forma, pesou-se 0,0012g (1,2 mg) de cada copolmero

incorporado para preparao da soluo com 25,00 mL de tampo. A cada 15

minutos uma alquota da soluo foi avaliada no espectrofotmetro, comeando pelo

tempo de 0 (zero) hora. Dessa forma, as solues de cada copolmero foram

preparadas separadamente. Os comprimentos de onda utilizados foram 199nm e

200nm, pois experimentalmente durante a varredura da absorbncia foi observado

que o pico de absorbncia oscilava entre esses dois comprimentos de onda. A

liberao controlada foi feita por 4 horas para se ter uma curva de liberao com um

perfil melhor de avaliao.

RESULTADOS E DISCUSSO

1. MICROSCOPIA ELETRNICA DE VARREDURA (MEV)

1.1. FRMACO ERITROMICINA

A fotomicrografia do frmaco puro demonstra o padro particulado da

eritromicina, com formao de pequenos cristais de formato irregular.

Figura 4: Eletromicrografias do frmaco puro Eritromicina.

23 CBECiMat - Congresso Brasileiro de Engenharia e Cincia dos Materiais04 a 08 de Novembro de 2018, Foz do Iguau, PR, Brasil

7080

Figura 6: Eletromicrografias do PMMA-g-PEG 4000 ACET INCORP.

Figura 5: Eletromicrografias do PMMA-g-PEG 4000 ETI INCORP.

1.2. PMMA-G-PEG 4000 ETI INCORP

As fotomicrografias do copolmero PMMA-g-PEG 4000 ETI INCORP

demostram a formao de microesferas na amostra, tanto isoladas quanto na

superfcie slida. Trata-se de um indicativo de que houve a incorporao do frmaco

no polmero.

1.3. PMMA-G-PEG 4000 ACET INCORP

As fotomicrografias do copolmero PMMA-g-PEG 4000 ACET INCORP

demostram a formao de esboos de microesferas isoladas na amostra, mas a

superfcie slida apresenta-se irregular, sem formas esfricas, indicando que a

incorporao no foi satisfatria.

1.4. PMMA-G-PEG 4000 HAL INCORP

As fotomicrografias do copolmero PMMA-g-PEG 4000 HAL INCORP no

demostram a formao de microesferas isoladas. A superfcie da amostra apresenta

23 CBECiMat - Congresso Brasileiro de Engenharia e Cincia dos Materiais04 a 08 de Novembro de 2018, Foz do Iguau, PR, Brasil

7081

Figura 8: Eletromicrografias do PMMA-g-PEG 4000 EST INCORP.

rugosidades arredondadas que indicam que a incorporao foi insatisfatria. Pelas

imagens foi possvel perceber pouca interao do frmaco com o copolmero.

1.5 . PMMA-G-PEG 4000 EST INCORP

As fotomicrografias do copolmero PMMA-g-PEG 4000 EST INCORP no

trazem nenhum indcio de que houve incorporao do frmaco. As partculas

isoladas no apresentam formato arredondado e a superfcie do slido no possui

esboos de esferas. Percebe-se pouca interao do frmaco com o copolmero.

2. ESPECTROSCOPIA NA REGIO DO INFRAVERMELHO

Figura 7: Eletromicrografiasdo PMMA-g-PEG 4000 HAL INCORP.

23 CBECiMat - Congresso Brasileiro de Engenharia e Cincia dos Materiais04 a 08 de Novembro de 2018, Foz do Iguau, PR, Brasil

7082

Os espectros das amostras obtidos por FTIR so mostrados nas figuras 11 e 12. A

eritromicina foi caracterizada por duas bandas de absoro na regio compreendida

entre 1700cm1 e 1735cm1 que so referentes a deformao do grupo cetona

presente na molcula. Nessa mesma regio encontra-se a banda de deformao da

carbonila do grupo ster, sendo assim difcil de diferenciar as duas. Outra banda

caracterstica a presente em 1100cm1 referente deformao do grupo ster.

J no espectro de infravermelho dos copolmeros modificados e incorporados

(figura 12) possvel visualizar bandas referentes ao copolmero de origem, como

Figura 9: Espectro de Infravermelho da Eritromicina.

Figura 12: Espectros de Infravermelho dos copolmeros incorporados

23 CBECiMat - Congresso Brasileiro de Engenharia e Cincia dos Materiais04 a 08 de Novembro de 2018, Foz do Iguau, PR, Brasil

7083

uma banda larga em 3450cm1 caracterstica de O-H, em 2800cm1 referente a C-H

alifticos, um par de bandas em 1200cm1 e 1150cm1 referentes a ster que est

presente tanto no copolmero quanto no frmaco. Alm disso, no espectro do

copolmero halogenado h uma banda em 1400cm1 que caracterstica de

halognio caracterizando, portanto, a modificao da cadeia polimrica. A banda

caracterstica da eritromicina no foi to intensa, mas est presente em 1730cm1

referente carbonila de cetona presente em sua estrutura.

LIBERAO CONTROLADA

Com base na anlise das curvas de liberao apresentadas na figura 13,

feitas no comprimento de onda 200nm, observa-se que o copolmero PMMA-g-PEG

EST INCORP possui maior liberao inicial, oscilando a concentrao

posteriormente e, aps 150 minutos de liberao, apresenta manuteno crescente

da concentrao.

O copolmero PMMA-g-PEG ETI INCORP, assim como o PMMA-g-PEG

ACET INCORP no apresenta um padro de liberao controlada do frmaco, uma

vez a concentrao do frmaco foi crescente ao longo de toda a liberao. Ou seja,

no apresentou um estgio de concentrao constante do frmaco. Portanto, estes

copolmeros devem ser liberados durante um tempo maior para observar seus

comportamentos.

Os copolmeros PMMA-g-PEG HAL INCORP e PMMA-g-PEG ACET INCORP

apresentaram um padro de liberao controlada, uma vez que h uma manuteno

da concentrao do frmaco a partir dos 50 minutos at o fim da liberao, embora

em uma concentrao menor em relao aos copolmeros PMMA-g-PEG ETI

Figura 13: Curvas de liberao controlada dos copolmeros modificados e incorporados

23 CBECiMat - Congresso Brasileiro de Engenharia e Cincia dos Materiais04 a 08 de Novembro de 2018, Foz do Iguau, PR, Brasil

7084

INCORP e PMMA-g-PEG EST INCORP. O copolmero PMMA-g-PEG HAL INCORP

apresenta maior liberao inicial quando comparado ao copolmero PMMA-g-PEG

ACET INCORP.

CONCLUSO

O copolmero PMMA-g-PEG ETI INCORP apresenta o melhor resultado no que diz

respeito incorporao do frmaco. Suas fotomicrografias apresentam numerosas

esferas que confirmam esse comportamento. Entretanto, seu padro de liberao

no atende, dentro do limite temporal estabelecido de 240 minutos, liberao

controlada. Apesar de as amostras analisadas por MEV no apresentarem

microesferas visveis, os copolmeros Halogenado e Esterificado obtiveram

resultados satisfatrios no ensaio de liberao controlada. Tal comportamento pode

ser devido a uma interao maior entre o copolmero etilado e o frmaco,

dificultando assim que a molcula da eritromicina seja liberada para o meio. So

necessrios outros estudos comprobatrios da eficcia do sistema com os

copolmeros para definir qual seria a melhor modificao a ser usada com esse

frmaco.

AGRADECIMENTOS

CNPq, REDEMAT, FAPEMIG, UFOP.

REFERNCIAS

[1] OLIVEIRA, R.B. Polmeros na obteno de Sistemas de Liberao de Frmacos;

Revista Eletrnica de Farmcia Vol 3 (2), 29-35, Gois, 2006.

[2] SANTOS, Viviane Martins Rebello dos. MONTEIRO, Katia Novack. SOUSA,

Denise Versiane Monteiro de. OLIVEIRA, Sheila Rodrigues. DONNICI, Claudio Luis.

Sntese e caracterizao de novos copolmeros fosforilados. Polmeros, So Carlos, Vol 25, 19-24, dez. 2015.

[3] Estolado de eritromicina. Luiz Donaduzzi. Toledo, PR: PRATI, DONADUZZI &

CIA LTDA, 2014. Bula de remdio.

[4] BRASIL. Farmacopia Brasileira, volume 2. Agncia Nacional de Vigilncia

Sanitria. Braslia: Anvisa, 2010. 904p., 2v/il.

23 CBECiMat - Congresso Brasileiro de Engenharia e Cincia dos Materiais04 a 08 de Novembro de 2018, Foz do Iguau, PR, Brasil

7085

[5] Pillai, O., &Panchagnula, R. (2001). Polymers in drug delivery. Current Opinion in

Chemical Biology, 5(4), 447-451. http:// dx.doi.org/10.1016/S1367-5931(00)00227-1.

PMid:11470609.

[6] V. M. R. Santos; K. M. Novack; B. M. Silveira; J. S. Rosa. Chemistry Modification of PMMA-g-PEG copolymer. Macromolecular Symposia, v. 343, p. 78-87, 2014. [7] Orfice, R. L., Pereira, M. M., & Mansur, H. S. (2006). Materiais polimricos:

cincia e aplicao como biomateriais. In R. L. Orfice, M. M. Pereira & H. S. Mansur

(Eds.), Biomateriais: fundamentos e aplicaes (pp. 83-156). Rio de Janeiro: Cultura

Mdica.

STUDY OF CONTROLLED RELEASE OF NEW PMMA-g-PEG4000 COPOLYMER DERIVATIVES INCORPORATED WITH THE ERITROMYCIN DRUG

ABSTRACT

Synthetic polymers have been extensively studied in several areas of knowledge,

one of which is the pharmaceutical. The drug when incorporated into the PMMA-g-

PEG 4000 matrix can produce fewer side effects. The drug used in this study was

erithromycin, an antimicrobial that acts directly on bacterial protein synthesis.

Modification reactions were performed on the copolymer, these being acetylation,

halogenation, esterification and ethylation. Subsequently, the copolymer was

incorporated into the drug. All the amsotras were characterized by infrared

spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy (SEM) and spectrophotometer

analysis in the ultraviolet region. For the controlled release analysis a

spectrophotometer was used in the ultraviolet region. For each sample a solution

was prepared with 25 ml of pH 8.2 buffer (similar to that of the intestine). Every 15

minutes an aliquot was evaluated by ultraviolet spectroscopy, starting from 0 (zero)

minute, up to 240 minutes.

Keywords: Polymer, Erithromycin, Controlled release.

23 CBECiMat - Congresso Brasileiro de Engenharia e Cincia dos Materiais04 a 08 de Novembro de 2018, Foz do Iguau, PR, Brasil

7086

1. SNTESE DO COPOLMERO PMMA-G-PEG40002. SNTESE DO COPOLMERO ACETILADO: PMMA-G-PEG4000 ACET3. SNTESE DO COPOLMERO HALOGENADO: PMMA-G-PEG4000 HAL4. SNTESE DO COPOLMERO ESTERIFICADO: PMMA-G-PEG4000 EST5. SNTESE DO COPOLMERO ETILADO: PMMA-G-PEG4000 ETI6. INCORPORAO DE ERITROMICINA AOS COPOLMEROS7. SOLUO TAMPO8. LIBERAO CONTROLADA1. MICROSCOPIA ELETRNICA DE VARREDURA (MEV)1.1. FRMACO ERITROMICINA2. ESPECTROSCOPIA NA REGIO DO INFRAVERMELHO