obtenção dos sistemas de dispersão sólida e complexos de … · 2019. 10. 25. · pelas...

UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO CENTRO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE

DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS FARMACÊUTICAS PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS FARMACÊUTICAS

Obtenção dos Sistemas de Dispersão Sólida e Complexos de Inclusão para

Solubilização de Benzilideno-Imidazolidina-2,4-Diona e

Benzilideno-Tiazolidina-2,4-Diona

FRANCIMARY DE LIMA GUEDES

RECIFE - 2008

ii






Dissertação de Mestrado submetida ao Programa de Pós-Graduação do Departamento de Ciências Farmacêuticas do Centro de Ciências da Saúde da Universidade Federal de Pernambuco, em cumprimento às exigências para obtenção do grau de Mestre em Ciências Farmacêuticas.

Área de Concentração: Produção e Controle de Qualidade de Medicamentos.

FRANCIMARY DE LIMA GUEDES

Orientador: Prof. Dr. Pedro José Rolim Neto Co-Orientador: Prof a Dra Suely Lins Galdino

RECIFE - 2008

Guedes, Francimary de Lima

Obtenção dos sistemas de dispersão sólida e complexos de inclusão para solubilização de Benzilideno-Imidazolidina-2,4-Diona e Benzilideno-Tiazolidina-2,4-Diona / Francimary de Lima Guedes. – Recife: O Autor, 2008.

xviii, 115 folhas: il., fig., tab.

Dissertação (mestrado) – Universidade Federal

de Pernambuco. CCS. Ciências Farmacêuticas, 2008.

Inclui bibliografia.

1. Benzilideno-Imidazolidina-2,4-Diona. 2.

Benzilideno-Tiazolidina-2,4-Diona. I.Título.

615.014.2 CDU (2.ed.) UFPE 615.18 CDD (22.ed.) CCS2008-092

iii






BANCA EXAMINADORA:

Membro Externo Titular

Prof. Dr. Ivan da Rocha Pitta - UFPE

Membros Internos Titulares

Profa Dra Miracy Muniz de Albuquerque - UFPE

Prof. Dr. Pedro José Rolim Neto - UFPE

Membros Suplentes

Interno: Profa Dra Beate Saegesser Santos - UFPE

Externo: Profa Dra Suely Lins Galdino - UFPE

v

MENSAGEM

“Se um homem ama a honestidade, mas não ama o estudo, a sua falta será uma

tendência para desperdiçar ou transtornar as coisas. Se um homem adora a

simplicidade, mas não adora o estudo, sua falta será puro prosseguimento na rotina.

Se um homem aprecia a coragem e não aprecia o estudo, sua falta será turbulência ou

violência. Se um homem elogia a decisão de caráter, mas não elogia o estudo, sua

falta será obstinação ou teimosa crença em si mesmo.”(Confúcio)

vi

DEDICATÓRIA

À VOFSI

que significa “Acréscimo de Deus” em Hebraico

Todo meu esforço, dedico.

vii

AGRADECIMENTOS

Agradeço a Deus, que por meios que eu desconheço, sempre permanece agindo em meu

favor;

Ao Professor Dr. Pedro José Rolim Neto, do Laboratório de Tecnologia dos Medicamentos do

Departamento de Fármacia – LTM/UFPE, pela orientação, objetividade, dedicação e

incentivos que permitiram a conclusão deste trabalho;

À Professora Drª. Suely Lins Galdino, do Laboratório de Planejamento e Síntese de Fármacos

do Departamento de Antibióticos – GPIT/UFPE, pelo seu profissionalismo e dedicação ao

desenvolvimento científico regional;

Ao Professor Dr. Ivan da Rocha Pitta, do Laboratório de Planejamento e Síntese de Fármacos

do Departamento de Antibióticos – GPIT/UFPE, pelo incentivo e atenção dispensados no

decorrer deste trabalho;

À Professora Drª. Maria do Carmo Alves de Lima, do Laboratório de Planejamento e Síntese

de Fármacos do Departamento de Antibióticos – GPIT/UFPE, que me conduziu à pesquisa

através da iniciação científica, meu sincero reconhecimento pela pertinência das suas

observações e pelo seu empenho na síntese dos protótipos estudados;

Ao Professor Dr. Marcelo Zaldine Hernandes e ao pesquisador Dr. Boaz Galdino, do

Laboratório de Química Teórica Medicinal – UFPE, por suas contribuições imprescindíveis

na realização dos estudos computacionais de modelagem molecular com os protótipos

estudados nesta dissertação;

Ao Professor Dr. Carlos Alberto De Simone, do Laboratório de Cristalografia e Modelagem

Molecular – UFAL, pela realização do estudo cristalográfico;

Ao professor Dr. Francisco Veiga, pelo convite e acolhimento no Laboratório de Tecnologia

Farmacêutica da Faculdade de Farmácia da Universidade de Coimbra-Portugal, para o

desenvolvimento dos Complexos de Inclusão com Ciclodextrinas. Agradeço de forma muito

viii

especial pelo apoio científico e pronta disponibilidade em prover todos os recursos

necessários à concretização da investigação durante a nossa permanência em Coimbra;

À professora Drª. Miracy Muniz de Albuquerque, Ruth e Júnior pela permissão concedida na

utilização de alguns equipamentos do Núcleo de Controle de Qualidade de Medicamentos e

Correlatos;

À Professora Drª. Beate Saegesser Santos pela permanente disponibilidade e simpatia com

que muitas vezes me atendeu para discussão de alguns pontos deste trabalho;

À Maria da Conceição Barros de Souza, secretária do Programa da Pós-Graduação em

Ciências Farmacêuticas, pela paciência e disponibilidade;

A Ricardo Oliveira e Eliete Barros, da Central Analítica do Departamento de Química

Fundamental da Universidade Federal de Pernambuco, pela realização dos espectros de

infravermelho e ressonância magnética nuclear de hidrogênio;

Ao Professor Dr. José Luiz de Lima Filho e Sérgio dos Santos Silva do Laboratório de

Imunopatologia Keizo Asami (LIKA) da UFPE pela disposição dos meios técnicos e humanos

à realização da microscopia eletrônica de varredura;

A João Carlos do departamento de Física da UFPE pela inestimável atenção dispensada na

realização das análises de Difração de Raios X;

Às colegas do Laboratório de Tecnologia Farmacêutica da Faculdade de Farmácia da

Universidade de Coimbra, Cristina, Jucimary, Andreza, Camile e Rita pela amizade e ajuda;

A Rui Manadas, pelo constante incentivo e pela grande amizade nascida durante a realização

dos experimentos em Portugal;

Aos amigos do Laboratório de Planejamento e Síntese de Fármacos pela colaboração e apoio,

especialmente a Ricardo Moura, Aracelly França e Cleiton Diniz pela constante

disponibilidade, inesgotável paciência e preciosa colaboração num dos momentos mais

críticos.

ix

Aos colegas do Laboratório de Tecnologia dos Medicamentos, meu agradecimento, em

especial a José Lamartine Soares Sobrinho, Keyla Emanuelle Silva e Jackson Luis da Silva

pelas discussões finais sobre os perfis de dissolução;

Ao “Grupo Dispersões Sólidas e Complexos de Inclusão”, Fabiana Lícia, Geisiane Presmich,

Larissa Fantini e Larissa Rolim pela colaboração nas atividades comuns aos nossos projetos

de Doutorado, Mestrado e Iniciação Científica;

Aos meus colaboradores que formam o “capital humano” da Vofsi Química pela dedicação e

por acreditarem no meu sonho de empresa, mesmo quando nas muitas adversidades eu não

estava lá para auxiliá-los, devido aos compromissos assumidos no mestrado. A vocês a minha

profunda gratidão;

Tenho que agradecer em especial à Adrianna Fabisak, minha sócia, irmã e amiga, que me

apoiando incondicionalmente, compreendendo todos os momentos de tensão, suportando

minhas infindáveis ausências na gestão da Vofsi Química, com uma tolerância que nunca vi

igual, foi o principal pilar que me sustentou para que eu pudesse cursar a Faculdade de

Farmácia e ousar esta Pós-Graduação.

A “Dona Helena”, minha mãe, por todo seu amor, toda sua compreensão, todo seu carinho.

Ao meu pai, Guedes, que discreta, mas decisivamente sempre me apoiou. Ao meu querido

irmão Wal, que sempre vibrou muito com as minhas conquistas, especialmente as

relacionadas com a formação acadêmica.

x

SUMÁRIO

LISTA DE FIGURAS xi

LISTA DE TABELAS xv

LISTAS DE ABREVIATURAS xvi

RESUMO xvii

ABSTRACT xviii

INTRODUÇÃO 20

OBJETIVOS 23

Geral 23

Específicos 23

CAPÍTULO I

Artigo I

Ciclodextrinas: como adjuvante tecnológico para melhorar a biodisponibilidade de

fármacos

25

CAPÍTULO II

Artigo I

Estudo Teórico e Experimental de Dispersões Sólidas do 3-(4-cloro-benzil)-5-(4-nitro-

benzilideno)-imidazolidina-2,4-diona (LPSF/FZ4) com potencial atividade

esquistossomicida em Polietilenoglicol e Polivinilpirrolidone

46

Artigo II

Caracterização físico-química, Cristalografia e Modelagem Molecular do 3-(4-metil-

benzil)-5-(4-cloro-benzilideno)-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/GQ2) e Suas Dispersões

Sólidas com Polivinilpirrolidone

67

CAPÍTULO III

Artigo I

Complexos de Inclusão para derivado benzilideno imidazolidínico com 2-hidroxipropil-β-

ciclodextrina e 2-O-metil-β-ciclodextrina no estado sólido

89

CONCLUSÕES 109

PERSPECTIVAS 112

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 114

xi

LISTA DE FIGURAS

CAPÍTULO I

Artigo I

Fig.1. Log do número de publicações relacionadas com ciclodextrinas (barras brancas) e

aplicações farmacêuticas envolvendo solubilização (barras Pretas) por ciclodextrinas,

como indicado no SciFinder (ACS,COLUMBUS,OH) em Março, 2007

29

Fig.2. Representação da βCD e seus grupos hidroxílicos assinalados 30

Fig.3. Edições de patentes associadas com HP-β-ciclodextrina (■) e SBE-β-ciclodextrina

(▲) usadas entre os anos 2000 e 2006 (SCIFINDER, COLUMBUS, OH)

33

Fig.4. Diagrama de solubilidade de fases para fármaco e ciclodextrina (HIGUCHI &

CONNORS, 1965)

35

Fig.5. Efeito da complexação fármaco-ciclodextrina sobre a biodisponibilidade após a

administração não parenteral. (Adaptado de LOFTSSON et. al., 2005)

36

CAPÍTULO II

Artigo I

Fig.1. 3-(4-cloro-benzil)-5-(4-nitro-benzilideno)-imidazolidina-2,4-diona (LPSF/FZ4) 48

Fig. 2. Perfis de dissolução do LPSF/FZ4, das misturas físicas e das dispersões sólidas

com PEG (a) e PVP (b) em pH gástrico (pH 1,2) contendo 1% de lauril sulfato de sódio

53

Fig. 3. Termogramas de DSC do LPSF/FZ4 (a), PEG (b) e dispersões sólidas LSF/FZ4:PEG 1:9

(c)

54

Fig. 4. Termogramas de DSC do LPSF/FZ4 (a), PVP (b) e dispersões sólidas LSF/FZ4:PVP 1:9

(c)

54

xii

Fig. 5. Difratogramas do LPSF/FZ4, PEG, mistura física e dispersões sólidas

LSF/FZ4:PEG 1:9

56

Fig. 6. Difratogramas do LPSF/FZ4, PVP, mistura física e dispersões sólidas

LSF/FZ4:PVP 1:9

57

Fig. 7. Espectros de infravermelho do LPSF/FZ4, PEG, PVP e dispersões sólidas 59

Fig.8. Geometrias otimizadas obtidas para os complexos de hidrogênio PEG⋅⋅⋅LPSF/FZ4

(I) e PVP⋅⋅⋅LPSF/FZ4 (II) usando resultados do cálculo B3LYP/6-31G (d,p). Os valores

apresentados nesta figura representam as distâncias das ligações de hidrogênio, em

Ångstrons.

60

Fig. 9. Espectros de RMN 1H do LPSF/FZ4 (a), dispersões sólidas LPSF/FZ4:PEG (b) e

dispersões sólidas PSF/FZ4:PVP (c)

62

Fig. 10. Eletromicrografias do LPSF/FZ4 (a), PEG (b), PVP (c) dispersões sólidas

LPSF/FZ4:PEG (d), e dispersões sólidas LPSF/FZ4:PVP (e)

63

Artigo II

Fig.1. ORTEP-3 da molécula do LPSF/GQ2 72

Fig. 2. Diferentes projeções da molécula do LPSF/GQ2. O ângulo diedro entre os dois

planos passando pelos anéis é de 96°

73

Fig. 3. Empacotamento cristalino do LPSF/GQ2 visto em 2 projeções 73

Fig. 4. Eletromicrografias do cristal LPSF/GQ2 77

Fig.5. Difratogramas dos sistemas LPSF/GQ2:PVP: (a) LPSF/GQ2; (b) PVP; (c) MF

2:8; (d) DS 3:7; (e) DS 2:8; (f) DS 1:9

79

Fig.6. Termograma de DSC dos sistemas LPSF/GQ2:PVP: (a) LPSF/GQ2; (b) PVP; (c)

DS 3:7; (d) DS 2:8; (e) DS 1:9

81

Fig. 7. Eletromicrografias dos sistemas LPSF/GQ2:PVP: (a) LPSF/GQ2; (b) PVP; (c)

xiii

MF 2:8; (d) DS 3:7; (e) DS 2:8; (f) DS 1:9 83

Fig.8. Geometria otimizada obtida para os complexos de hidrogênio PVP⋅⋅⋅LPSF/GQ2

usando resultados do cálculo B3LYP/6-31G (d,p). O valor apresentado nesta figura

representa a distância da ligação de hidrogênio, em Ångstrons

84

Fig. 9. Espectros de IV dos sistemas LPSF/GQ2:PVP: (a) LPSF/GQ2; (b) PVP; (c) MF

2:8; (d) DS 3:7; (e) DS 2:8; (f) DS 1:9

85

CAPÍTULO III

Artigo I

Fig. 1 – Derivados imidazolidinônicos 91

Fig. 2. Equação de Higuchi e Connors 93

Fig. 3. Diagrama de Solubilidade de Fases do LPSF/FZ4 em função da concentração das

ciclodextrinas, em solução aquosa a 25 ºC

96

Fig. 4. Difratogramas dos sistemas LPSF/FZ4:HPβDC: (a) LPSF/FZ4; (b) HPβDC; (c)

MF; (d) ML; (e) CO; (f) SP

97

Fig. 5. Difratogramas dos sistemas LPSF/FZ4:MβDC: (a) LPSF/FZ4; (b) MβDC; (c)


97

Fig. 6. Termograma de DSC dos sistemas LPSF/FZ4:HPβDC: (a) LPSF/FZ4; (b)

HPβDC; (c) MF; (d) ML; (e) CO; (f) SP

99

Fig. 7. Termograma de DSC dos sistemas LPSF/FZ4:MβDC: (a) LPSF/FZ4; (b) MβDC;

(c) MF; (d) ML; (e) CO; (f) SP

99

Fig. 8. Espectros de IV dos sistemas LPSF/FZ4:HPβDC: (a) LPSF/FZ4; (b) HPβDC; (c)


101

Fig. 9. Espectros de IV dos sistemas LPSF/FZ4:MβDC: (a) LPSF/FZ4; (b) MβDC; (c)


102

xiv

Fig. 10. Perfis de dissolução do LPSF/FZ4 e dos sistemas LPSF/FZ4:HPβDC (a)

LPSF/FZ4:MβDC (b) em suco gástrico artificial (pH 1,2) contendo 1% de lauril sulfato

de sódio

103

Fig. 11. Percentual de Eficiência de Dissolução (ED60min %) em 60 minutos

104

xv

LISTA DE TABELAS

CAPÍTULO I

Artigo I

Tabela 1. Medicamentos contendo as principais ciclodextrinas derivadas. 32

CAPÍTULO II

Artigo I

Tabela1. ED 60min para LPSF/FZ4, misturas físicas e dispersões sólidas 53

Tabela 2. GCR para 2θ =16 nos sistemas LPSF/FZ4:PEG 56

Tabela 3. GCR para 2θ =16 nos sistemas LPSF/FZ4:PVP

57

Artigo II

Tabela 1. Picos de Intensidade do LPSF/GQ2 nas amostras de difração de raios X das

dispersões sólidas nas diferentes proporções

78

xvi

ABREVIATURAS

Å Angstrons

ADT AutoDockingTools

ASC Área sob a curva

BSSE Erro de Superposição do Conjunto de Base

CD Ciclodextrinas

CO Co-evaporação

Cu Cobre

DMSO Dimetil Sulfóxido

DS Dispersões Sólidas

DSC Calorimetria Diferencial de Varredura

ED60 min Eficiência de Dissolução em 60 minutos

FDA Food and Drug Administration

FTIR Infravermelho com Tranfomadas de Fourier

GCR Grau de Cristalinidade Relativo

HPβCD 2-Hidroxipropil-β-ciclodextrina

Ks Constante de establidade

LPSF/FZ4 3-(4-cloro-benzil)-5-(4-nitro-benzilideno)-imidazolidina-2,4-diona

LPSF/GQ2 3-(4-metil-benzil)-5-(4-cloro-benzilideno)-tiazolidina-2,4-diona

MF Mistura Física

ML Malaxagem

MβCD 2-O-metil-β-ciclodextrina

PEG Polietilenoglicol

PPARγ Receptores Ativadores da Proliferação de Peroxissomos

PVP Polivinilpirrolidone

RMN 1H Ressonância Magnética Nuclear de Hidrogênio

SEM Microscopia Eletrônica de Varredura

SP Secagem por pulverização

USP Farmacopéia dos Estados Unidos

UV Espectroscopia de Ultravioleta

XRD Difração de Raios X

ZPE Energia do Ponto Zero

xvii

RESUMO

Dois protótipos, 3-(4-cloro-benzil)-5-(4-nitro-benzilideno)-imidazolidina-2,4-diona

(LPSF/FZ4) e 3-(4-metil-benzil)-5-(4-cloro-benzilideno)-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/GQ2),

que fazem parte de uma quimioteca de análogos imidazolidinônicos e tiazolidinônicos com

potencial atividade esquistossomicida e hipoglicemiante, respectivamente, possuem limitada

solubilidade aquosa e baixa taxa de dissolução. A deficiência destes fatores freqüentemente

conduz a biodisponibilidade insuficiente, e isso constitui um dos maiores problemas de

tecnologia farmacêutica da atualidade. O objetivo fundamental deste trabalho foi o

desenvolvimento de duas estratégias distintas, designadas por dispersões sólidas e complexos

de inclusão, para otimizar a solubilidade, a dissolução e conseqüentemente a

biodisponibilidade destes protótipos. As dispersões sólidas foram preparadas pelo método do

solvente, fazendo uso dos polímeros hidrofílicos polietilenoglicol (PEG) e polivinilpirrolidona

(PVP). Os complexos de inclusão foram preparados utilizando diferentes técnicas, tais como:

malaxagem, co-evaporação e secagem por pulverização utilizando as ciclodextrinas derivadas

2-hidroxipropil-β-ciclodextrina e 2-O-metil-β-ciclodextrina. A aplicação articulada de

diferentes metodologias analíticas como o diagrama de solubilidade de fases, a espectroscopia

de infravermelho com transformadas de Fourier, a calorimetria exploratória diferencial, a

espectroscopia de ressonância magnética nuclear de hidrogênio, a microscopia eletrônica de

varredura, a cristalografia e a difração de raios X permitiram detectar e caracterizar os

sistemas binários complexados. A avaliação dos perfis de dissolução destes sistemas indicou

uma substancial melhoria das propriedades de dissolução destes protótipos, revelando que,

nas dispersões sólidas, o PVP foi o polímero que apresentou melhores resultados para o

LPSF/FZ4 e LPSF/GQ2, e, nos complexos de inclusão, a 2-O-metil-β-ciclodextrina, pelo

método de secagem por pulverização, foi a ciclodextrina mais indicada para as formulações

com o LPSF/FZ4. Foi verificado, ainda neste estudo, que o aumento da taxa de dissolução

apresentado por estes sistemas está diretamente relacionado com a presença e intensidade das

interações intermoleculares formadas, especialmente as ligações de hidrogênio, que foram

identificadas pelos cálculos teóricos de modelagem molecular.

Palavras-Chave: Imidazolidina; tiazolidina; dispersões sólidas; complexos de inclusão; 2-

hidroxipropil-β-ciclodextrina ; 2-O-metil-β-ciclodextrina

xviii

ABSTRACT

Two prototypes, 3-(4-cloro-benzyl)-5-(4-nitro-benzylidene)-imidazolidine-2,4-dione

(LPSF/FZ4) and 3-(4-methyl-benzyl)-5-(4-cloro-benzylidene)-thiazolidine-2,4-dione

(LPSF/GQ2), which belong to a library of analogous imidazolidinone and tiazolidinone with

potencial shistosomacide and hypoglycaemic activities, respectively, possess limited aqueous

solubility and low dissolution rate. The deficiency of these factors frequently leads to

insufficient bioavailability, and this constitutes one of the major problems of pharmaceutical

technology in present days. The main objective of this work was the development of two

distinct strategies, designated by solid dispersions and inclusion complexes, to improve the

solubility, the dissolution, and, consequently, the bioavailability of these prototypes. The

solid dispersions were prepared by the solvent method, using the hydrophilic polymers

polyethyleneglycol (PEG) and polyvinylpyrrolidone (PVP). The inclusion complexes were

prepared using different techniques, such as: kneading, co-evaporation, and spray-drying,

using the cyclodextrins derivatives 2- hydroxypropyl-β-cyclodextrin and 2-O-methyl-β-

cyclodextrin. The articulated application of different analytical methodologies as the phase

solubility diagram, Fourier-transform infrared, differential scanning calorimetry, 1HNMR

spectroscopy, scanning electron microscopy, crystallography, and X-ray diffraction made it

possible to detect and characterize the binary complexed systems. The evaluation of the

dissolution profiles of these systems indicated a substantial improvement of the dissolution

properties of these prototypes, revealing that, in the solid dispersions, the PVP was the

polymer that presented the best results for the LPSF/FZ4 and LPSF/GQ2, and, in the inclusion

complexes, the 2-O-methyl-β-cyclodextrin, by the spray-drying method, was the indicated

cyclodextrin for the formulations with the LPSF/FZ4. It was still verified in this study that the

increase in the dissolution rate presented by these systems is directly related to the presence

and intensity of the intermoleculars interactions formed, specially the hydrogen bonds, which

were identified by the theoretical calculations of molecular modeling.

Keywords: Iimidazolidine; thiazolidine; solid dispersions; inclusion complexes; 2-

hydroxypropyl-β-cyclodextrin; 2-O-methyl-β-cyclodextrin

INTRODUÇÃOINTRODUÇÃOINTRODUÇÃOINTRODUÇÃO

20

INTRODUÇÃO

Um dos maiores desafios impostos na atualidade às indústrias farmacêuticas

consiste em aplicar, de forma eficaz, novas estratégias para melhorar a solubilidade de

fármacos pouco solúveis em água (VIPPAGUNTA et al., 2006; OHARA et al., 2005).

Todos os anos as pesquisas com esta finalidade originam diversas publicação na forma

de artigos, resumos científicos e patentes.

Mais de 25% das novas moléculas potencialmente bioativas apresentam

problemas de solubilidade e dissolução (BIKIARIS et al., 2005), indicando a

necessidade do trabalho multidisciplinar do químico medicinal e do farmacêutico

tecnologista para o delineamento de sua forma farmacêutica.

Núcleos heterociclos pentagonais, como imidazolidínico e tiazolidínico, são

moléculas promissoras que apresentam uma diversidade de atividades como,

hipoglicemiantes (MOURÃO, 2005; LEITE, 2007), antiinflamatórias (SANTOS et al.,

2005), antimicrobianas (ALBUQUERQUE et al., 1999; WAZEER et al.,2007),

esquistossomicida (PITTA et al., 2006) entre outras. A problemática da maioria dos

derivados desses núcleos consiste na solubilidade, fator limitante nos ensaios pré-

clinicos, o que vem despertando o interesse no melhoramento desses protótipos. Para

isso é necessário o entendimento dos mecanismos que envolvem o aumento da liberação

do fármaco a partir da forma farmacêutica utilizada (FREDERICH et al., 2006), devido

à existência de múltiplos fatores relacionados, tais como, a solubilidade intrínseca do

fármaco, a solubilidade da forma farmacêutica, a dissolução, o estado físico, o tamanho

das partículas, o peso molecular, o pH do meio, a temperatura, a viscosidade, as

possíveis interações fármaco-carreador em sistemas binários, entre outras (HORTER e

DRESSMAN, 2001).

O 3-(4-cloro-benzil)-5-(4-nitro-benzilideno)-imidazolidina-2,4-diona

(LPSF/FZ4) e o 3-(4-metil-benzil)-5-(4-cloro-benzilideno)-tiazolidina-2,4-diona

(LPSF/GQ2) sintetizadas no Laboratório e Planejamento e Síntese de Fármacos do

Departamento de Antibióticos da Universidade de Pernambuco, que apresentam

atividade esquistossomicida e hipoglicemiante respectivamente, possuem solubilidade

em água limitada (S<1µg/mL) que compromete sua avaliação nos resultados biológicos

preliminares, e o que conduziu o desenvolvimento deste estudo.

21

O Capítulo I abordará uma breve revisão da literatura sobre o uso de

ciclodextrinas em aplicações farmacêuticas, seus derivados estruturais com maior

capacidade de inclusão, suas principais vantagens, além dos fatores limitantes como

forma, tamanho e polaridade das moléculas hóspedes, que condicionam o fenômeno da

inclusão.

No Capítulo II será apresentado um estudo de dispersões sólidas em

polietilenoglicol (PEG) e polivinilpirrolidone (PVP) do derivado imidazolidínico

(LPSF/FZ4) e tiazolidínico (LPSF/GQ2), além de estudos de modelagem molecular,

visualizando as principais interações químicas entre os protótipos e os polímeros.

O último Capítulo constará de um estudo de complexação entre o derivado

imidazolidínico (LPSF/FZ4) com ciclodextrinas hidrofílicas, observando suas interações

químicas, destacando os diferentes métodos de preparação e caracterização, além de

uma análise crítica dos perfis de dissolução a fim de selecionar a técnica e o carreador

mais adequado.

Este estudo foi realizado em parceria com o Laboratório de Tecnologia dos

Medicamentos (UFPE), Laboratório de Planejamento e Síntese de Fármacos (UFPE),

Laboratório de Química Teórica Medicinal (UFPE), Laboratório de Cristalografia e

Modelagem Molecular (UFAL) e o Laboratório de Tecnologia Farmacêutica da

Faculdade de Farmácia da Universidade de Coimbra / Portugal.

OBJETIVOSOBJETIVOSOBJETIVOSOBJETIVOS

23

OBJETIVOS

Geral

► Melhorar a solubilidade, a taxa de dissolução e a biodisponibilidade oral dos protótipos 3-

(4-cloro-benzil)-5-(4-nitro-benzilideno)-imidazolidina-2,4-diona (LPSF/FZ4) e 3-(4-metil-

benzil)-5-(4-cloro-benzilideno)-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/GQ2) através dos sistemas de

dispersão sólida e complexos de inclusão.

Específicos

► Preparação, detecção e caracterização das dispersões sólidas com polietilenoglicol (PEG) e

polivinilpirrolidone (PVP) no estado sólido;

► Preparação, detecção e caracterização dos complexos de inclusão com ciclodextrinas

derivadas no estado sólido;

► Realizar testes de dissolução in vitro dos protótipos e seus sistemas binários;

► Elucidar o padrão das interações intermoleculares existentes nas dispersões sólidas pelas

geometrias otimizadas dos complexos PVP···LPSF/FZ4, PEG···LPSF/FZ4 e PVP···LPSF/GQ2

através de cálculos de modelagem molecular B3LYP/6-31G (d,p) realizados no programa

GAUSSIAN 03.

CAPÍTULO ICAPÍTULO ICAPÍTULO ICAPÍTULO I

25

CICLODEXTRINAS: COMO ADJUVANTE TECNOLÓGICO PARA MELHORAR A

BIODISPONIBILIDADE DE FÁRMACOS

CYCLODEXTRINS: AS A TECHNOLOGICAL ADJUVANT TO IMPROVE THE

BIOAVAILABILITY OF DRUGS

Francimary de Lima Guedes1, Geisiane Alves Presmich2, Fabiana Lícia Araújo dos Santos3, Larissa Fantini de Lima3, Larissa Araújo Rolim4 & Pedro José Rolim Neto5*

1 Mestranda em Ciências Farmacêuticas, Laboratório de Tecnologia dos Medicamentos, Departamento de Ciências Farmacêuticas, UFPE.

2 Doutoranda em Ciências Farmacêuticas, Laboratório de Tecnologia dos Medicamentos, Departamento de Ciências Farmacêuticas, UFPE.

3 Graduada em Ciências Farmacêuticas, Laboratório de Tecnologia dos Medicamentos, Departamento de Ciências Farmacêuticas, UFPE.

4 Graduanda em Ciências Farmacêuticas, Laboratório de Tecnologia dos Medicamentos, Departamento de Ciências Farmacêuticas, UFPE.

5 Docente do Departamento de Ciências Farmacêuticas, Laboratório de Tecnologia dos Medicamentos, UFPE. Endereço: Av. Prof. Arthur de Sá s/n, Cidade Universitária,

50740-521 Recife-PE, Brasil. E-mail: [email protected]

Artigo submetido: Revista Brasileira de Farmácia – Qualis “B” Nacional

26

CICLODEXTRINAS: COMO ADJUVANTE TECNOLÓGICO PARA MELHORAR A

BIODISPONIBILIDADE DE FÁRMACOS

CYCLODEXTRINS: AS A TECHNOLOGICAL ADJUVANT TO IMPROVE THE

BIOAVAILABILITY OF DRUGS

Francimary de Lima Guedes1, Geisiane Alves Presmich2, Fabiana Lícia Araújo dos Santos3, Larissa Fantini de Lima3, Larissa Araújo Rolim4 & Pedro José Rolim Neto5*

1 Mestranda em Ciências Farmacêuticas, Laboratório de Tecnologia dos Medicamentos, Departamento de Ciências Farmacêuticas, UFPE.

2 Doutoranda em Ciências Farmacêuticas, Laboratório de Tecnologia dos Medicamentos, Departamento de Ciências Farmacêuticas, UFPE.

3 Graduada em Ciências Farmacêuticas, Laboratório de Tecnologia dos Medicamentos, Departamento de Ciências Farmacêuticas, UFPE.

4 Graduanda em Ciências Farmacêuticas, Laboratório de Tecnologia dos Medicamentos, Departamento de Ciências Farmacêuticas, UFPE.

5 Docente do Departamento de Ciências Farmacêuticas, Laboratório de Tecnologia dos Medicamentos, UFPE. Endereço: Av. Prof. Arthur de Sá s/n, Cidade Universitária,

50740-521 Recife-PE, Brasil. E-mail: [email protected]

RESUMO

O uso de ciclodextrinas (CDs) em aplicações farmacêuticas envolvendo solubilização tem

expandido exponencialmente a cada década. Isto se deve ao fato das ciclodextrinas possuírem

propriedades complexantes capazes de promoverem o aumento da solubilidade, dissolução e

biodisponibilidade de fármacos poucos solúveis. Derivados estruturais das ciclodextrinas

naturais com maior capacidade de inclusão têm despertado o interesse farmacêutico, estando

presentes na composição dos medicamentos hoje comercializados na Europa, Japão e Estados

Unidos. As vantagens de aplicação das ciclodextrinas justificam o seu uso atual nas diferentes

formas farmacêuticas. A formação dos complexos de inclusão está condicionada a diversos

fatores limitantes, como forma, tamanho e polaridade das moléculas hóspedes. É necessário

ter condições ideais para se obter a efetiva encapsulação molecular. Isso significa dizer que,

nem toda molécula com limitações de solubilidade seja complexada. Entretanto, artifícios

mais recentes de complexação envolvendo sistemas ternários ou quaternários, conhecidos

como multicomponentes, têm obtido sucesso na eficiência da complexação onde a aplicação

dos sistemas binários (Fármaco-CD) não era efetiva ou vantajosa.

27

PALAVRAS-CHAVE

Ciclodextrinas; Complexos de Inclusão; Solubilidade Aquosa; Biodisponibilidade;

Complexos Multicomponentes

ABSTRACT

The use of cyclodextrins in pharmaceutical applications involving solubilization has

exponentially expanded at every decade. This happens because ciclodextrins possesses

complexing properties which are capable of providing an increase in solubility, dissolution

and biodisponibility of low soluble drugs. Structural derivatives of natural cyclodextrins with

higher capability of inclusion have stimulated pharmaceutical interest, being present in the

composition of drugs which are actually commercialized in Europe, Japan and the United

States. The advantages of application of cyclodextrins justify its actual use in different

pharmaceutical forms. The formation of inclusion complexes is subject to various limited

factors, as form, size, and polarity of host molecules. Ideal conditions are necessary to obtain

an effective molecular capsulation. This means that not all molecules with limited solubility

will be complexed. However, recent complexing mechanisms involving ternary and

quaternary systems, known as multiple components, have obtained successful results in the

efficiency of complexation, where the application of binary system was neither effective nor

advantageous.

KEY WORDS

Cyclodextrins; Inclusion Complexes; Water Solubility; Bioavailability; Multicomponent

complexes

28

INTRODUÇÃO

Aproximadamente há 117 anos, foram descobertas as primeiras ciclodextrinas (CDs),

isoladas por A. Villiers em 1891 a partir de produtos de degradação de amido. Entretanto,

uma abordagem mais detalhada destes oligossacarídeos cíclicos envolvendo sua preparação,

isolamento e caracterização foram realizados posteriormente por Franz Schardinger em 1903

e 1911 (DOUCHÊNE et al., 1986).

A estrutura química das ciclodextrinas, suas propriedades físico-químicas e suas

habilidades em formar complexos de inclusão foram confirmadas no período entre 1935 a

1955 por Freudenberg, French, Cramer e colaboradores (UEKAMA, 1999). Freudenberg em

1939 propôs o mecanismo de formação das CDs por ação da enzima ciclodextrina-α-

glicosiltransferase (CGTase) sobre o amido (CLARKE, et al., 1988). Porém, as pesquisas

sobre CDs chamaram atenção a partir de 1950, particularmente com os estudos de Cramer,

que descobriu sua atividade catalítica em algumas reações (NAKAMURA & HORIKOSHI K,

1977).

Devido ao baixo grau de pureza, elevados custos de produção, as CDs eram

produzidas em quantidades muito pequenas até 1970, inviabilizando sua aplicação industrial.

Avanços biotecnológicos na descoberta da seqüência e clonagem da maioria dos genes das

CGTase ocorridos após esta data, disponibilizaram estas enzimas a reduzido custo,

promovendo um aumento acelerado na produção das ciclodextrinas naturais (αCD, βCD e

γCD) contribuindo, decididamente, para a produção de CDs em larga escala, com alta pureza

e, conseqüentemente, para a expansão das suas aplicações a nível farmacêutico (LOFTSSON

& MASSON, 2001).

Na indústria farmacêutica, as CDs têm sido particularmente usadas devido as suas

propriedades complexantes para aumentar a solubilidade e dissolução dos fármacos pouco

solúveis, aumentar a sua biodisponibilidade e estabilidade, diminuir a irritação gástrica,

dérmica ou ocular causada por determinados fármacos, diminuir ou eliminar odores ou

sabores desagradáveis, prevenir interações entre diferentes fármacos ou entre fármacos e

excipientes (SZEJTLI, 1994).

Esta revisão se propõe a relatar de forma geral as atualidades que envolvem o uso de

ciclodextrinas como excipientes farmacêuticos, fazendo uma abordagem sobre seus principais

derivados químicos, o mecanismo da complexação, suas implicações biofarmacêuticas e

toxicológicas. Aplicações em sistemas multicomponentes também foram abordadas.

29

EVOLUÇÃO CIENTÍFICA E TECNOLÓGICA EM CICLODEXTRINAS

Todos os anos as CDs originam a publicação de aproximadamente 1000 artigos e

resumos científicos, com aplicações farmacêuticas (SZEJTLI, 2004). Mais de 30% das 200

novas patentes relacionadas à CDs, publicadas anualmente no Chemical Abstracts, destinam-

se a aplicações farmacêuticas (ZHANG & REES, 1999).

O número de publicações e patentes tem expandido exponencialmente a cada década.

Das 39.679 publicações, até março de 2007, uma parte significante está dedicada ao uso

farmacêutico das CDs como solubilizantes (BREWSTER & LOFTSSON, 2007) (Figura 1).

DERIVAÇÃO QUÍMICA DAS CICLODEXTRINAS

O uso farmacêutico das ciclodextrinas naturais (αCD, βCD e γCD) vem sendo

gradativamente substituído, ao longo dos anos, pelos seus derivados semi-sintéticos que

oferecem maior capacidade de inclusão, solubilidade aquosa, estabilidade e menor toxicidade,

devido às alterações das suas propriedades físico-químicas originais.

Fig.1- Log do número de publicações relacionadas com ciclodextrinas (barras brancas) e

aplicações farmacêuticas envolvendo solubilização (barras Pretas) por ciclodextrinas, como

indicado no SciFinder (ACS,COLUMBUS,OH) em Março, 2007

30

Embora a βCD tenha aplicação muito freqüente nas formulações comerciais

disponíveis atualmente, ela apresenta uma solubilidade aquosa muito limitada (1,85% m/v a

25ºC) devido à estrutura rígida resultante da formação de pontes de hidrogênio

intramoleculares entre seus grupos hidroxílicos secundários C2OH e C3OH das unidades de

glicose (FROMMING & SZEJTLI, 1994) (Figura 2).

As modificações químicas das CDs localizam-se basicamente nos grupos hidroxílico

primário e/ou secundário por ligações de diferentes grupos funcionais (Tabela 1.) A

derivatização dos grupos hidroxílicos ligados aos átomos de carbono C2, C3 e C6 das unidades

de glicose, torna impossível o estabelecimento de ligações de hidrogênio intramoleculares,

alterando assim as propriedades físico-químicas das CDs naturais (LOFTSSON &

BREWSTER, 1997). A introdução de diferentes substituintes ao nível dos grupos hidroxílicos

da βCD, têm resultado num aumento significativo da sua solubilidade aquosa (SZEJTLI,

1991).

Atualmente existem centenas de derivados, mas apenas alguns são de maior interesse

farmacêutico. Entre eles, os derivados hidroxialquilados, isto é, os derivados hidroxipropil da

βCD e γCD (HPβCD e HPγCD, que derivam da substituição dos grupos hidroxílicos em C2,

Fig.2 - Representação da βCD e seus grupos hidroxílicos assinalados

Grupos hidroxílicos primários

Grupos hidroxílicos secundários

6

3 2

31

C3 e C6 por substituintes 2-hidroxipropil); os metilados da βCD, como por exemplo 2,3,6-

metil-βCD, derivado metilado aleatório na posição C2, C3 ou C6 cuja designação anglo-

saxônica é randomly methylate β-cyclodextrin (RMβCD) e as sulfobutil-éter βCD (SBEβCD),

poli-aniônica cuja substituição em R= -(CH2)4SO3-Na+ poderá complexar moléculas neutras

não somente pela inclusão na cavidade das CDs, mas também por interação com os

substituintes (OKIMOTO, 1996; THOMPSON, 1997; ZIA et al., 2001; MOSHER &

THOMPSON, 2002).

Estes derivados destacam-se pela maior aplicação em tecnologia farmacêutica como

excipientes (Tabela 1.) e pela sua produção em larga escala. A derivatização das

ciclodextrinas naturais oferecem eficiências de complexação, geralmente superiores, devido

ao prolongamento do espaço hidrofóbico da cavidade das CDs promovido pela introdução dos

substituintes (MOSHER & THOMPSON, 2002; VEIGA et al., 2006).

32

Derivados de interesse farmacêutico Tabela 1. Medicamentos contendo as principais ciclodextrinas derivadas.

Fármaco/CDs Nome Comercial Forma Farmacêutica Companhia (País)

2- Hidroxi-propil-β-ciclodextrina (HPβCD)

R=CH2CHOHCH3

Cisapride Propulsid Supositório Janssen (Europa)

Hidrocortisona Dexocort Solução Actavis (Europa)

Indometacina Indocid Solução oftálmica Chauvin (Europa)

Itraconazol Sporanox Solução oral e i.v. Janssen (Europa)

Mitomicina Mitozytrex Infusão i.v. Norvatis (Europa)

Sulfobutil-éter-β-ciclodextrina sal sódico (SBEβCD)

R= -(CH2)4SO3- Na+

Aripriprazol Abilify Solução Otsuka Pharm. (USA)

Voriconazole V fend Solução i.v. Pfizer (USA, Europa, Japan)

Randômica metilada-β-ciclodextrina (RMβCD)

R= -CH3

17β- Estradiol Aerodiol Spray nasal Servier (Europa)

Cloranfenicol Clorocil Solução oftálmica Oftalder (Europa)

Insulina Spray nasal Spain

2-Hydroxi-propil-γ-ciclodextrina (HPγCD)

R=CH2CHOHCH3

Diclofenaco sal sódico Voltaren Solução oftálmica Norvatis (Europa)

Tc-99 Teoboroxime Cardio Tec Solução i.v. Bracco (USA)

33

A HPβCD foi recentemente incorporada a farmacopéia européia e americana, além de

ser citada na lista de excipientes farmacêuticos considerados inativos pelo FDA e uma

monografia sobre a SBEβCD pode ser encontrada na última edição do Handbook de

excipientes farmacêuticos (AMERICAN PHARMACEUTICAL ASSOCIATION, 2006).

Estes dois mais importantes derivados das CDs estão presentes na maioria das patentes

publicadas na última década. (Figura 3) (UEKAMA et al., 2006).

MECANISMO DA COMPLEXAÇÃO E SUA DISSOCIAÇÃO

Fatores que influenciam a formação do Complexo de Inclusão

O ambiente lipofílico da cavidade interna das ciclodextrinas propicia condições

favoráveis para formação de complexos de inclusão (fármaco-CD) com compostos hidrófobos

Anos

P

aten

tes

Fig.3 - Edições de patentes associadas com HP-β-ciclodextrina (■) e SBE-β-ciclodextrina

(▲) usadas entre os anos 2000 e 2006 (SCIFINDER, COLUMBUS, OH)

34

quando se encontram numa solução aquosa, pela formação de uma matriz micro-heterogênea

neste solvente polar (FROMMING & SZEJTLI, 1994).

Ligações não covalentes são formadas e quebradas durante a formação dos complexos,

e em solução aquosa, estes complexos são rapidamente dissociados. A taxa de formação e

dissociação dos complexos é muito próxima, sendo sua semi-vida de apenas alguns milésimos

de segundo, o que significa que os complexos fármaco-CD estão continuamente a serem

formados e dissociados (STELLA et al., 1999).

Fatores estereoquímicos relacionados com a forma e tamanho das moléculas hóspedes,

sua compatibilidade geométrica com a cavidade da CD hospedeira, e também sua polaridade,

condicionam o processo de inclusão (VEIGA et al., 2006).

A encapsulação molecular consiste na substituição das moléculas de água, que

possuem elevada entalpia, por moléculas hóspedes adequadas. Trata-se de um processo

energeticamente viável por promover uma alteração favorável de entalpia, aumento de

entropia e redução da energia total do sistema, fatores que contribuem para o aumento da

estabilidade do complexo formado (SAENGER, 1980; SZEJTLI, 1998). Interações

eletrostáticas de Van der Waals, interações hidrofóbicas, ligações de hidrogênio também

contribuem para formação e estabilização dos complexos de inclusão.

Este equilíbrio termodinâmico estabelecido entre o complexo formado e os respectivos

componentes no estado livre pode ser quantitativamente descrito através da constante de

estabilidade ou constante de dissociação (Kc) (LOFTSSON et al., 1999).Os valores de Kc são

freqüentemente encontrados entre 50 a 2000 M-1 com valores médios de 130, 490 e 350 M-1

para as αCD, βCD e γCD, respectivamente (RAO & STELLA, 2003).

A determinação da constante de dissociação (Kc) pode ser extraída por diferentes

métodos, entre eles estão o diagrama de solubilidade de fases, métodos espectroscópicos e

espectrofotométricos, valores de pKa e tempo de retenção em HPLC (CHADHA et al., 2004).

Diagrama de solubilidade de Fases

O método de solubilidade de fases desenvolvido pioneiramente por Higuchi e Connors

em 1965 é habitualmente utilizado na determinação da constante de estabilidade ou constante

35

de dissociação (Kc), assim como também na determinação da estequiometria de equilíbrio da

complexação.

Segundo esta teoria existem dois tipos de perfis: A e B (Figura 4). Três subtipos de A:

Perfil AL onde há um aumento linear da solubilidade do fármaco em função do aumento da

concentração de ciclodextina; O perfil AP quando a solubilidade obtida possui um desvio

positivo da linearidade, isto é, a solubilização é mais efetiva proporcionalmente em altas

concentrações e AN onde há o desvio negativo da linearidade, indicando que a CD é

proporcionalmente menos efetiva em altas concentrações (BREWSTER & LOFTSSON,

2007).

Os perfis do tipo B (BS e BI) indicam a formação de complexos com limitada

solubilidade aquosa, tradicionalmente observada nas ciclodextrinas naturais, especialmente na

βCD e em alguns casos a solubilidade chega a ser inferior à da molécula hóspede,

precipitando à medida que ocorre a encapsulação (CUNHA-FILHO & SÁ-BARRETO, 2007).

[Ciclodextrina]

[Fár

mac

o]

Fig.4 - Diagrama de solubilidade de fases para fármaco e ciclodextrina

(HIGUCHI & CONNORS, 1965)

36

O EFEITO BIOFARMACÊUTICO DA COMPLEXAÇÃO

Biodisposição

O aumento da biodisponibilidade de fármacos através da complexação com CDs é

obtido devido ao incremento de solubilidade, dissolução, molhabilidade e permeabilidade que

estes complexos promovem indiretamente ao fármaco hóspede, uma vez que, a presença das

hidroxilas livres na parte externa das CD’s confere a essas moléculas um caráter hidrofílico

permitindo a “dissolução” em meio aquoso de compostos (hóspedes) de baixa solubilidade

(BRITO et al., 2004).

Em outras palavras, as CDs funcionam como transportadores moleculares carregando

as moléculas hidrofóbicas hóspedes em solução até as membranas celulares lipofílicas (para

qual apresentam maior afinidade), facilitando sua absorção (Figura 5).

A absorção das CDs pelas membranas celulares é insignificante, devido ao seu elevado

tamanho (massa molecular de quase 1000 para mais de 2000) e superfície hidrofílica

(RAJEWSKI & STELLA, 1996; LOFTSSON & MASSON, 2001; LOFTSSON et al., 2003).

Fig.5 – Efeito da complexação fármaco-ciclodextrina sobre a biodisponibilidade após

a administração não parenteral. (Adaptado de LOFTSSON et. al., 2005)

Membrana exterior aquosa

Barreira de difusão aquosa

Membrana lipofílica

Circulação sistêmica

37

A metabolização das CDs ocorre no cólon e os produtos da degradação, especialmente

as CDs naturais, são absorvidos tais como os produtos resultantes da degradação do amido e

excretados sob forma de dióxido de carbono e água (GERLOCZY et al.,1986).

As CDs quimicamente modificadas (derivadas) possuem maior resistência à hidrólise

enzimática, sendo excretados nas fezes, principalmente na sua forma intacta, não

metabolizada (IRIE & UEKAMA, 1997).

Toxicidade Oral e Parenteral

Estudos de toxicidade demonstram que à administração oral das CDs não oferece risco

de intoxicação, sendo praticamente atóxicas, mesmo em elevadas doses, devido a limitada

absorção gastrintestinal (IRIE & UEKAMA, 1997; THOMPSON, 1997; HIRAYAMA &

UEKAMA, 1999; AMERICAN PHARMACEUTICAL ASSOCIATION, 2006).

As ciclodextrinas naturais αCD e βCD, juntamente com um grande número de

derivados alquilados, apresentam nefrotoxicidade e atividade hemolítica, por remoção de

colesterol, fosfolipídios e proteínas após administração parenteral. Isto acontece devido a

precipitação das CDs nos rins (pela sua solubilidade limitada) e formação de complexos com

o colesterol (IRIE & UEKAMA, 1997; STELLA & RAJESWSKI, 1997; DAVIS &

BREWSTER, 2004). Por esta razão, a utilização destas duas ciclodextrinas em formulações

injetáveis é muito restrita.

Por outro lado, estudos toxicológicos comprovam a segurança na administração, ainda

que por via parenteral, das CDs HPβCD, SBEβCD, G2βCD, γCD e βCD sulfatadas (IRIE &

UEKAMA, 1997; HIRAYAMA & UEKAMA, 1999).

APLICAÇÕES DAS CICLODEXTRINAS EM FORMAS FARMACÊUTIC AS

Formas farmacêuticas sólidas

A aplicação das CDs em formas farmacêuticas sólidas promove o aumento da

velocidade e extensão de dissolução dos fármacos, por conseqüência do aumento da

38

solubilidade, molhabilidade e alteração no estado cristalino (VEIGA et al., 2006). A

complexação diminui a irritação local provenientes de alguns fármacos e modifica o tempo

de liberação durante o trânsito gastrintestinal (STELLA & RAJESWSKI, 1997).

Formas farmacêuticas líquidas

A complexação promove o controle da natureza tixotrópica das suspensões, atenua

sabores e odores desagradáveis, melhora a estabilidade química e solubilidade. Entretanto,

existem casos onde a complexação potencializa a degradação por promover reações de

hidrólise nos fármacos complexados por ataque nucleofílico dos grupos hidroxílicos da CD

(LOFTSSON & BREWSTER, 1996).

Formas farmacêuticas semi-sólidas

Aplicações de CDs nestes sistemas favorecem o aumento da liberação do fármaco, sua

permeação, além de promover sua estabilização na formulação e diminuição da irritação

tópica (MATSUDA & ARIMA, 1999).

Formas farmacêuticas parentéricas

Redução da irritação muscular induzida por alguns fármacos no sítio de aplicação,

estabilização de fármacos instáveis em ambiente aquoso, preparação de suspensões para

utilização parentérica, com redução do tamanho de partícula dos fármacos nos complexos de

inclusão, especialmente pela utilização de técnicas de preparação tais como a secagem por

pulverização (VEIGA et al., 2006).

ESTRATÉGIAS ATUAIS NO AUMENTO DA EFICÁCIA DA COMPLE XAÇÃO

A indústria farmacêutica que investe milhões de euros em pesquisas, e é parceira da

química fina na busca de novos ativos farmacológicos, depara-se hoje, com o fato das novas

entidades químicas que surgem como potenciais fármacos, apresentarem cada vez mais

39

problemas de solubilidade. Um problema que por vezes não é solucionado com a

complexação em sistemas binários (fármaco-CDs).

Diante deste fato, a tecnologia farmacêutica atual lança mão de novas estratégias de

complexação que suplantam os sistemas binários dando lugar à formação de complexos

multicomponentes.

Complexos multicomponentes com polímeros

Em determinadas situações a eficiência da complexação com CDs é baixa, exigindo

quantidades inviáveis (para o uso nas formas farmacêuticas sólidas ou líquidas) do agente

complexante. A eficiência da complexação das CDs é aumentada por adição mínima de

polímeros hidrossolúveis. O aumento da solubilidade se dá por um efeito sinérgico onde a CD

é considerada como agente complexante e o polímero como co-complexante (LOFTSSON &

FRIARIKSDÓTTIR, 1998).

Polímeros hidrossolúveis têm vasta aplicação como excipientes farmacêuticos e são

capazes de interagir com os fármacos, com as CDs (HLÁDON & CWITERNIA, 1994) e

também com os complexos binários fármaco-CD (VALERO et al., 2003).

Vários autores tem demonstrado a possibilidades do uso dos polímeros na formação de

complexos multicomponentes (RIBEIRO et al., 2003; LOFTSSON & MÁSSON, 2004).

Segundo Loftsson, existem três categorias de polímeros usados para obtenção de

sistemas ternários de complexação, a saber: polímeros semi-sintéticosos derivados da

celulose; polissacarídeos naturais ou polipeptídeos e os polímeros sintéticos tipo polivinilo ou

co-polímeros de ácido acrílico (LOFTSSON, 1995).

Complexos quaternários são também descritos na literatura, envolvendo o fármaco, a

CD, o polímero e um quarto componente que pode ser ácido tartárico (RIBEIRO et al., 2005)

ou íons magnésio (YAMAKAWA & NISHIMURA, 2003).

40

Complexos multicomponentes com hidroxi-ácidos

Geralmente são formados a partir de um fármaco de caráter básico, a CD e um hidroxi-

ácido. Aqui, o aumento da eficiência da complexação resulta da formação de um sal do

fármaco básico com um hidroxi-ácido complexados pela CD. O superior incremento da

solubilidade alcançado nestes complexos, evidencia o aumento da eficiência da complexação

(PIEL et al., 1999).

Os sais de fármaco formados com contra-íons, com potencial tensoativo, que estão

complexados pelas CD e a capacidade de formar micelas, explicam o aumento sinérgico da

solubilidade dos fármacos em sistemas multicomponentes deste tipo. Tais informações foram

elucidadas por ressonância magnética nuclear dos complexos nos trabalhos de Faucci e

Redenti (FAUCCI et al., 2000; REDENTI et al., 2000).

Complexos multicomponentes com aminoácidos

Fármacos com caráter ácido podem ser complexados num sistema multicomponentes

com aminoácidos que possuem caráter básico. Estes interagem com as CDs por ligações de

hidrogênio e com os fármacos por formações de sais, resultando num aumento de solubilidade

sinérgico devido à formação de um complexo multicomponente (MORA et al., 2003; MURA

et al., 2003).

CONSIDERAÇÕES FINAIS

A grande maioria das novas entidades químicas, candidatas a fármacos, apresenta

limitações de solubilidade e conseqüentemente de dissolução. Isto se agrava quando se sabe

que muitos dos fármacos existentes no mercado farmacoquímico e farmacêutico, necessitam

de novas formulações visando melhorias.

Dentro desse contexto, o emprego das ciclodextrinas assume um impacto

significativamente benéfico no sentido de ser uma opção viável para contornar tais problemas

41

de solubilidade dos fármacos, sua respectiva dissolução, absorção e biodisponibilidade

desejada.

Muito se sabe hoje das peculiaridades destes compostos. Entretanto, desafios

freqüentes impostos pela acelerada tecnologia contemporânea, sinalizam um caminho vasto à

investigação onde talvez a aplicação das ciclodextrinas atuais seja apenas o topo de um “ice-

berg” tecnológico que ainda está por vir na pesquisa e desenvolvimento de medicamentos, a

partir de fármacos, seus processos otimizados e formas farmacêuticas.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

1. AMERICAN PHARMACEUTICAL ASSOCIATION. Handbook of pharmaceutical excipients. Pharmaceutical Press. 2006 (5): 918p. 2. BREWSTER, E. M.; LOFTSSON T. Cyclodextrins as pharmaceutical solubilizers. Adv.Drug Deliv.Rev. 2007. 3. BRITO, M. A. F. O.; JÚNIOR, C. S. N.; SANTOS, H. F., Análise estrutural de ciclodextrinas: um estudo comparativo entre métodos teóricos clássicos e quânticos. Química. Nova. 2004. (6):882-888. 4. CHADHA. R.; KASHID,N.; SAINI, A., Account of analytical techniques employed for the determination of thermodynamics of inclusion complexation of drugs with cyclodextrins. J. Sci. Ind. Res. 2004. 211-229. 5. CLARKE, R.; TIPSON, R.; HORTON, D., Inclusion complexes of the cyclomalto-oligosaccharides (ciclodextrins). In Advances in Carbohydrate Chemistry and Biochemistry.1988. 205-249. 6. CUNHA-FILHO, M. S. S.; SÁ-BARRETO, L. C. L.,Utilização de ciclodextrinas na formação de complexos de inclusão de interesse farmacêutico. Rev.Ciênc.Farm. Básica Apl. 2007. (1):1-9. 7. DAVIS, M. E., BREWSTER, M. E., Cyclodextrin-based pharmaceutics: past, present and future. Nat Rev Drug Discov. 2004.1023-35. 8. DOUCHÊNE, D.; GLOMOT, F.; VAUTHION, C., Pharmaceutical Applications of Cyclodextrins. Cyclodextrins and their Industrial uses.1986. 211-257. 9. FAUCCI, M. T.; MELANI, F.; MURA, P., H-NMR and molecular modelling techniques for the investigation of the inclusion complexes of econazole with α-cyclodextrin in the presence of malic acid. J. Pharm. Biomed. Anal. 2000. 25-31. 10. FROMMING, K. H., SZEJTLI, J., Cyclodextrins in Pharmacy. Kluwer Academic Publishers. Dordrecht. 1994.

42

11. GERLOCZY,A.; FONAGY, A.; KERESZTES, P.; PERLAKY, L.; SZEJTLI, J., Absorption, distribution, excretion and metabolism of universally labelled 14C-β cyclodextrin in rat after per os administration. Gums and Stabilisers for the Food Industry London: Elsevier Applied Science Publishers.1986. 503-510. 12. HIGUCHI, T.; CONNORS, K., Phase-solubility tecniques. In: Advances in analytical chemistry and instrumentation. 1965. p.134-140. 13. HIRAYAMA, F.; UEKAMA, K., Cyclodextrin-based controlled drug release system. Adv. Drug Deliv. Rev.1999. 125-141. 13. HLÁDON, T.; CWITERNIA, B., Physical and chemical interactions between cellulose ethers and β-cyclodextrins. Pharmazie. 1994. 497-500. 14. IRIE, T.; UEKAMA, K., Pharmaceutical applications of cyclodextrins.3 Toxicological issues and safety evaluation. J. Pharm. Sci.1997. 147-162. 15. LOFTSSON, T., Cyclodextrins complexation. United States Patent. 1995. 5,472,954. 16. LOFTSSON, T.; BREWSTER, M. E., Pharmaceutical applications of cyclodextrins.1. Drug solubilization and stabilization. J. Pharm. Sci. 1996. 1017-1025. 17. LOFTSSON, T.; BREWSTER, M. E., Cyclodextrins as pharmaceutical excipients. Pharm. Tech. Eur. 1997. 26-34. 18. LOFTSSON, T.; FRIARIKSDÓTTIR, H., The effect of water-soluble polymers on the aqueous solubility and complexing abilities of β-cyclodextrin Int. J. Pharm. 1998. 115-121. 19. LOFTSSON, T.; MASSON, M.; SIGURJÓNSDÓTTIR, J. F., Methods to enhance the complexation efficiency of cyclodextrins. S.T.P. Pharma Sci. 1999. 237-242. 20. LOFTSSON, T.; MASSON, M., Cyclodextrins in topical drug formulations : theory and practice. Int. J. Pharm. 2001. 15-30. 21. LOFTSSON, T.; SIGFÚSSON, S.D.; SIGURSSON, H. H.; MÁSSON, M., The effects of cyclodextrins on topical delivery of hydrocortisone: The aqueous diffusion layer. STP Pharma Sci. 2003. 125-131. 22. LOFTSSON, T.; MÁSSON, M., The effects of water-soluble polymers on cyclodextrins and cyclodextrin solubilization of drugs. J. Drug Del.Sci.Tech. 2004. 35-43. 23. LOFTSSON, T.; HREINSDÓTTIR, D.; MÁSSON, M., Evaluation of cyclodextrin solubilization of drugs. Int. J. Pharm., Amsterdam 2005; 302: 18-28. 24. MATSUDA, H.; ARIMA, H., Cyclodextrins in transdermal and rectal delivery. Adv. Drug Deliv. Rev.1999. 81-99. 25. MORA, C. P.; CIRRI, M.; ALLOLIO, B.; CARLI, F.; MURA, P., Enhancement of dehydroepiandrosterone solubility and bioavailability by ternary complexation with α-cyclodextrin and glycine. J. Pharm. Sci. 2003. 2177-2184.

43

26. MOSHER, G.; THOMPSON, D. O., Complexation and cyclodextrins. . Encyclopedia of Pharmaceutical Tecnology. 2002. 531-558. 27. MURA, P., MAESTRELLI, F.; CIRRI, M., Ternary systems of naproxen with hydroxypropyl-β-cyclodextrin and aminoacids. Int. J. Pharm. 2003. 293-302. 28. NAKAMURA, N.; HORIKOSHI, K., Production of Schardinger beta-dextrin by soluble and immobilized cyclodextrin glycosyltransferase of an alkalophilic Bacillus sp. Biotechnology and Bioengineering. 1977. (New York): 87-99. 29. OKIMOTO, K., The interaction of charged and uncharged drugs with neutral hydroxypropyl-β-cyclodextrin and anionically charged sulfobutylether-β-cyclodextrins. Pharm. Res.1996. 256-264. 30. PIEL, G., EVRARD, B.; VAN HEES, T.; LLABRES, G.; DELATTRE, L., Development of a parenteral and of an oral formulation of albendazole with cyclodextrins. S. T. P. Pharma Sci. 1999. 257-260. 31. RAJEWSKI, R. A., STELLA, V. J., Pharmaceutical applications of cyclodextrins. 2. In vivo drug delivery. J Pharm Sci1. 1996. 1142-69. 32. RAO, V. M., STELLA, V. J., When can cyclodextrins be considered for solubilizing purposes? J. Pharm. Sci. 2003. 927-932. 33. REDENTI, E., SZENTE, L., SZEJTLI, J., Drug/Cyclodextrin/Hydroxy Acid Multicomponent Systems. Properties and Pharmaceutical Applications. J. Pharm. Sci. 2000. 1-8. 34. RIBEIRO, L.; LOFTSSON, T.; FERREIRA, D.; VEIGA, F., Investigation and physicochemical characterization of vinpocetine-sulfobutyl ether β-cyclodextrin binary and ternary complexes. Chem. Pharm.Bull. 2003. 914-922. 35. RIBEIRO, L.; CARVALHO, R.; FERREIRA, D.; VEIGA, F., Multicomponentes complexes formation between vipocetine, cyclodextrins, tartaric acid and water-soluble polymers monitored by NMR and solubility studies. Eur. J. Pharm.Sci. 2005. 1-13. 36. SAENGER, W., Cyclodextrin inclusion compounds in research and laboratory. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1980. 344-362. 37. STELLA, V. J.; RAJESWSKI, R. A., Cyclodextrins: their future in drug formulation and delivery. Pharm Res. 1997. 556-567. 38. STELLA, V.; RAO, V.; ZANNOU, E.; ZIA, V., Mechanisms of drug release from cyclodextrin complexes. Adv. Drug Deliv. Rev. 1999. 3-16. 39. SZEJTLI, J., Cyclodextrins in drug formulations: Part I. Pharm. Tech. Int.1991. 15-22. 40. SZEJTLI, J., Medicinal application of ciclodextrins. Med.Res.Rev. 1994. 353-386. 41. SZEJTLI, J., Introduction and general overview of cyclodextrin chemistry. Chem. Rev.1998. 1743-1753.

44

42. SZEJTLI, J., Why is the increase in number of marketed drug/CD formulations so slow? Cyclodextrin News. 2004. 99-103. 43. THOMPSON, D. O., Cyclodextrins-Enabling excipientes: Their present and future use in pharmaceuticals. Crit. Rev. Therap. Drug Carr. Syst. 1997. 1-104. 44. UEKAMA, K., Cyclodextrins in drug delivery. Adv. Drug Deliv. Rev.1999. 45. UEKAMA, K.; HIRAYAMA, F.; ARIMA, H., Recent aspects of cyclodextrin based drug delivery systems. J. Incl. Phenom. Macrocycl. Chem. 2006. 3-8. 46. VALERO, M., PÉREZ-REVUELTA, B.I.; RODRÍGUEZ, L.J., Effect of PVP K-25 on the formation of the naproxen: β-cyclodextrin complex. Int. J. Pharm. 2003. 97-110. 47. VEIGA, F. J. B., PECORELLI, C. C. M. F., RIBEIRO, S. S. L. As ciclodextrinas em tecnologia farmacêutica. 2006. p.21-26, 140-143. 48. YAMAKAWA, T.; NISHIMURA, S., Liquid formulation of a novel non-fluorinated topical quinolone, T-3912, utilizing the synergic solubilizing effect of the combined use of magnesium ions and hydroxipropil-β-cyclodextrin. J. Control. Release. 2003. 101-113. 49. ZHANG, M.; REES, D. C. A review of recent applications of cyclodextrins for drug discovery. Exp.Opin.Ther.Patents.1999. 1697-1717. 50. ZIA, V., RAJEWSKI, R.A.; STELLA, V.J., Effect of cyclodextrin charge on complexation of neutral and charged substrates: Comparison of sulfobutylether-β-cyclodextrin to hydroxypropil-β-cyclodextrin. Pharm. Res. 2001. 668-673.

CAPÍTULO IICAPÍTULO IICAPÍTULO IICAPÍTULO II

46

Estudo Teórico e Experimental de Dispersões Sólidas do 3-(4-cloro-benzil)-5-(4-nitro-benzilideno)-imidazolidina-2,4-diona (LPSF/FZ4)

com potencial atividade esquistossomicida em Polietilenoglicol e Polivinilpirrolidone

Theoretical and Experimental study of Solid Dispersions of 3-(4-cloro-benzyl)-5-(4-nitro-benzylidene)-imidazolidine-2,4-dione

(LPSF/FZ4) with potential schistosomacide activities by Polyethyleneglycol and Polyvinylpyrrolidone

Francimary L. Guedesa,c

, Boaz G. de Oliveira b, Marcelo Z. Hernandes

b, Maria do

Carmo A. de Lima c, Ivan R. Pitta

c, Suely L. Galdino

c, Francisco J. B. Veiga

d

Pedro J. Rolim Neto a,*

aLaboratório de Tecnologia dos Medicamentos, UFPE, Brasil bLaboratório de Química Teórica Medicinal, UFPE, Brasil

cLaboratório de Planejamento e Síntese de Fármacos,UFPE , Brasil dLaboratório de Tecnologia Farmacêutica de Faculdade de Farmácia da Universidade de

Coimbra, Portugal

Resumo As dispersões sólidas têm sido usadas como uma estratégia para melhorar a solubilidade,

dissolução e biodisponibilidade de fármacos com solubilidade aquosa limitada. O aumento da

taxa de dissolução apresentado pelo LPSF/FZ4 a partir das dispersões sólidas está relacionado

com a existência de interações intermoleculares do tipo ligação de hidrogênio (>N-H...O<)

entre o grupo amida (>N-H) do LPSF/FZ4 e o grupo éter (-O-) do polímero polietilenoglicol

(PEG), ou a carbonila (C=O) do polímero polivinilpirrolidone (PVP). A intensidade destas

interações reflete-se diretamente na morfologia adquirida pelo LPSF/FZ4 nestes sistemas,

onde uma nova fase sólida, na forma de agregados amorfos de tamanho irregular, foi

identificada através de microscopia eletrônica de varredura e confirmada nas caracterizações

realizadas por difração de raios X e análise térmica de DSC.

As dispersões sólidas com o polímero PVP, em concentrações mais elevadas, revelaram-se

como a melhor opção a ser empregada nas formulações do LPSF/FZ4 em ambos estudos,

teórico e experimental.

Palavras-Chave: Imidazolidina, dispersões sólidas, polietilenoglicol, polivinilpirrolidone, perfil de dissolução, ligações de hidrogênio

47

Abstract

Solid dispersions have been used as a strategy to improve the solubility, dissolution rate and

bioavailability of poor water soluble drugs. The increase of the dissolution rate presented by

LPSF/FZ4 from the solid dispersions is related with the existence of intermolecular

interactions of hydrogen bond type (>N-H...O<) between the amide group (>N-H) of the

LPSF/FZ4 and the ether group (-O-) of the polyethyleneglycol polymer (PEG), or the

carbonyl (C=O) of the polyvinylpyrrolidone polymer (PVP). The intensity of these

interactions reflects directly in the morphology acquired by LPSF/FZ4 in these systems,

where a new solid phase, in the form of amorphous aggregates of irregular size, was identified

through scanning electron microscopy and confirmed in the characterizations realized by X-

ray diffraction and thermal analysis of DSC. The solid dispersions with the polymer PVP, in

higher concentrations, revealed to be the best option to be used in the formulations of the

LPSF/FZ4 in both studies, theoretical and experimental.

Keywords: Imidazolidine, solid dispersions, polyethyleneglycol, polyvinylpyrrolidone, dissolution profiles, hydrogen bond

___________________________________ * Endereço para Correspondência: Laboratório de Tecnologia dos Medicamentos – LTM. Departamento de Ciências Farmacêuticas – Universidade Federal de Pernambuco-UFPE. Av. Prof. Arthur de Sá S/N, Cidade Universitária, Recife-PE. 50740-521. Tel/Fax (81) 3272-1383. E-mail: [email protected]

48

1. Introdução

A esquistossomose é uma doença endêmica que afeta cerca de 74 países em

desenvolvimento. É encontrada em algumas partes da América do Sul e Caribe, Europa

Oriental, Oriente Médio, Extremo Oriente, Sudeste da Ásia, África Central e Ocidental.

Entretanto, mais de 80% das pessoas infectadas vivem na África sub-Saariana. O fármaco de

escolha para o tratamento das infecções causadas por todas as espécies Schistosoma é o

Praziquantel. O Oxamniquine, é usado no tratamento de infecções causadas pelo S. mansoni

em algumas áreas em que praziquantel é menos eficaz [1].

O núcleo imidazolidínico faz parte de uma ampla classe de compostos bioativos que

também apresenta atividade esquistossomicida. Baseado nessa informação, vários derivados

heterocíclicos pentagonais imidazolidinônicos vem sendo sintetizados e avaliados frente a

diversas possibilidades de atividades biológicas, como o 3-(4-cloro-benzil)-5-(4-nitro-

benzilideno)-imidazolidina-2,4-diona (LPSF/FZ4) que apresentou importante atividade

esquistossomicida em estudos in vitro (Fig.1) [2,3]. Entretanto, este derivado possui

solubilidade extremamente reduzida em soluções aquosas (S <1 µg /mL).

A limitada solubilidade aquosa de fármacos e a baixa taxa de dissolução nos fluidos

gastrintestinais, frequentemente conduz a biodisponibilidade insuficiente, que constitui um

dos maiores problemas da tecnologia farmacêutica. Estima-se que cerca de 35% dos fármacos

comerciais e mais de 25% dos novos descobertos, apresentam tais problemas [4].

Fig.1. 3-(4-cloro-benzil)-5-(4-nitro-benzilideno)-imidazolidina-2,4-diona (LPSF/FZ4)

Várias tecnologias farmacêuticas vêm sendo investigadas, como por exemplo, a

técnica de dispersões sólidas (DS), para melhorar a solubilidade, taxa de dissolução e

biodisponibilidade destes fármacos.

Nas dispersões sólidas, os polímeros hidrofílicos que têm sido largamente empregados

como carreadores são polivinilpirrolidona (PVP) e polietilenoglicol (PEG) devido ao seu

baixo custo, alta solubilidade em água e a capacidade de formar dispersões em estado amorfo

[5, 6].

N

N

O

O

CH

H

CH2 Cl

O2N

49

O propósito deste estudo é aumentar a solubilidade, a taxa de dissolução e a absorção

do LPSF/FZ4 através de dispersões sólidas com PEG e PVP. As propriedades físico-químicas

do LPSF/FZ4 nestas dispersões foram caracterizadas por uma variedade de técnicas,

incluíndo, espectroscopia RMN1H, espectroscopia de infravermelho com transformadas de

Fourier (FTIR), calorimetria diferencial de varredura (DSC), difração de raios X (XRD) e

microscopia eletrônica de varredura (SEM). O trabalho incluiu também a determinação do

perfil de dissolução do LPSF/FZ4, das misturas físicas e das dispersões sólidas formadas com

àqueles polímeros hidrofílicos. As interações no nível molecular do complexo LPSF/FZ4-

polímero foram avaliadas pelos cálculos teóricos de mecânica quântica.

2. Materiais e Métodos 2.1. Materiais

3-(4-cloro-benzil)-5-(4-nitro-benzilideno)-imidazolidina-2,4-diona (LPSF/FZ4)

idealizado e sintetizado pelo Laboratório de Panejamento e Síntese de Fármacos, UFPE/PE

(Brasil), que apresenta ponto de fusão entre 227 ºC e uma solubilidade em água de

aproximadamente 0,94 ± 0,03 µg/mL a 25 ºC. Polietilenoglicol (PEG 4000), doado por

Oxiteno, Polivinilpirrolidone (PVP) tipo Plasdone® K-29/32 obtido através da ISP. Todos os

outros materiais e reagentes foram de grau de pureza analítica.

2.2. Preparação das misturas físicas (MF) e dispersões sólidas (DS) do LPSF/FZ4 em PEG e

PVP

Misturas físicas dos sistemas LPSF/FZ4:PEG e LPSF/FZ4:PVP contendo 20%

LPSF/FZ4, rigorosamente pesados (Balança Analítica Bioprecisa FA2104N), foram

preparadas em gral de porcelana, com auxílio de pistilo, de acordo com o método de diluição

geométrica. A mistura foi posteriormente tamisada em malha de 250 µm, acondicionada em

frasco ampola e mantida em dessecador sob vácuo com umidade controlada.

As dispersões sólidas contendo 10%, 20%, 30% do LPSF/FZ4 foram preparadas

utilizando PEG e PVP pelo método do solvente. As quantidades rigorosamente pesadas de

LPSF/FZ4 e cada polímero (Balança Analítica Bioprecisa FA2104N) foram separadamente

dissolvidas em metanol/clorofórmio (1:3 v/v), e após solubilização, as soluções foram

misturadas e mantidas sob agitação magnética durante 20 min. O solvente foi posteriormente

removido pela evaporação (Rotaevaporador Fisaton 802) sob pressão reduzida (-800 ± 20

50

mbar) a 40 ± 5 º C. As dispersões sólidas resultantes foram congeladas e liofilizadas (Liobras

L101) por 9h, tamizadas em malha de 250 µm, acondicionadas em frasco ampola e

armazenadas em dessecador sob vácuo com umidade controlada.

2.3. Dissolução in vitro

O perfil de dissolução do LPSF/FZ4 e das diferentes proporções dos complexos

formados, foram realizados de acordo com as especificações do Food and Drug

Administration (FDA) para fármacos pouco solúveis e a Farmacopéia dos Estados Unidos

(USP)[7]. Quantidades de misturas físicas e dispersões sólidas equivalentes a 8 mg de

LPSF/FZ4 foram cuidadosamente pesadas e colocadas em cada cuba de dissolução. Os

ensaios foram realizados a temperatura de 37 ± 0,5 ºC, utilizando 900 mL da solução tampão

de ácido clorídrico (pH = 1,2) contendo 1% de lauril sulfato de sódio, usando o aparato 2 (pá)

com velocidade de rotação de 75 rpm (Varian VK 7010). Em intervalos predeterminados de

15 minutos, durante 2 horas, amostras de 5 mL foram extraídas do meio de dissolução,

filtradas através de filtros de celulose de 28 µm e analisadas por espectroscopia UV (B582

Micronal) a 350 nm. Volumes de solvente iguais das amostras coletadas foram adicionados

novamente às cubas de dissolução, e para cada sistema binário, os ensaios foram efetuados em

triplicata.

Os perfis de dissolução foram avaliados e comparados utilizando o parâmetro da

eficiência de dissolução em 60 minutos (ED60 min), calculado a partir da área sob a curva de

dissolução do LPSF/FZ4, de acordo com o método de Khan [8]. A análise estatística dos ED60

min foi realizada através da análise de variância (ANOVA).

2.4. Calorimetria diferencial de varredura (DSC)

As características térmicas do LPSF/FZ4, da mistura física e das dispersões sólidas

foram analisadas utilizando um Shimadzu DSC-50 System (Shimadzu, Kyoto, Japão). O

comportamento térmico foi estudado pelo aquecimento das amostras (2 mg), em uma panela

de alumínio de 25-350ºC, a uma taxa de aquecimento de 10°C.min-1, sob um fluxo de

nitrogênio de 10 cm3.min-1, usando uma panela vazia como referência. Índio (99,98%, ponto

51

de fusão 156 ºC, Aldrich® Chemical Company, Inc., Milwaukee, E.U.A.) foi usado como

padrão para calibrar a temperatura.

2.5. Difração de raios X (XRD)

As análises de difração de raios-X do LPSF/FZ4 e das dispersões sólidas foram

obtidas através do difratômetro SIEMENS, modelo D-5000, equipado com anodo de cobre

(Cu), durante o intervalo de ângulo 2θ de 5-50º. A cristalinidade foi determinada pela

comparação do pico mais intenso de difração visualizado nas dispersões sólidas, com o pico

de referência. A relação utilizada para o cálculo da cristalinidade foi o grau de cristalinidade

relativo (GCR) = ISA/IREF, onde ISA é a altura do pico da amostra sob investigação, e IREF é a

altura do pico de referência no mesmo ângulo, com a mais alta intensidade. O LPSF/FZ4 foi

utilizado como referência para o cálculo dos valores GCR nas dispersões sólidas [9, 10].

2.6. Espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR)

Os espectros de infravermelho das dispersões sólidas em pastilhas KBr (contendo 1 mg da

amostra em 150 mg KBr), foram obtidos no Bruker FT-IR espectrômetro IFS 66 na região

espectral 4000-400 cm-1, utilizando uma resolução de 4 cm-1 e varredura de 100.

2.7. Modelagem molecular de interações drogas-polímero

As geometrias otimizadas dos complexos de hidrogênio PVP···FZ4 e PEG···FZ4 foram

obtidas através de cálculos B3LYP/6-31G (d,p) realizados no programa GAUSSIAN 03 [11].

Os valores das energias intermoleculares ∆E foram determinados como segue:

∆∆∆∆E = E(complexo) – ΣΣΣΣ [E(monômeros)]

Os resultados das energias intermoleculares ∆E foram corrigidos pela Energia do

Ponto Zero (ZPE) [12] e pelos valores dos cálculos do Erro de Superposição do Conjunto de

Base (BSSE) [13].

52

2.8. Espectroscopia de RMN 1H

Os espectros de 1H NMR do LPSF/FZ4 e das dispersões sólidas foram analisados por

Varian Unity Plus 300, usando dimetil sulfóxido (DMSO) como solvente.

2.9. Microscopia eletrônica de varredura (SEM)

A morfologia do LPSF/FZ4 e suas dispersões sólidas foram examinadas usando um

microscópio eletrônico de varredura (SEM) tipo Jeol (JMS-5600, Japan). As amostras foram

fixadas em fita dupla adesiva de carbono, revestidas, sob vácuo, com fina película de ouro

para torná-las eletricamente condutoras e observadas com ampliações de 100 a 4300 vezes.

3. Resultados e Discussão

3.1. Dissolução in vitro

O perfil de dissolução foi plotado pelo percentual de LPSF/FZ4 dissolvido sem estar

complexado, das dispersões sólidas e das misturas físicas versus tempo (Fig. 2).

Para avaliação, o parâmetro Eficiência de Dissolução (ED) foi calculado em 60

minutos (Tabela 1). Demonstrou-se que a taxa de dissolução do LPSF/FZ4 não complexado

foi muito baixa (menos de 10% no intervalo de 1h). Comparado ao LPSF/FZ4 não

complexado, a dissolução das misturas físicas para os dois polímeros apresentou um aumento

mínimo, chegando a atingir a mesma percentagem de dissolução do LPSF/FZ4 não

complexado no tempo 75min com o polímero PEG. Após 75min, observou-se que a

dissolução do LPSF/FZ4 não complexado ultrapassou o valor de dissolução atingido pela

mistura física LPFS/FZ4:PEG 2:8 (Fig. 2a).

Como pôde ser visto, o aumento da taxa de dissolução do LPSF/FZ4 é atingido em

ambas dispersões sólidas (LPSF/FZ4:PEG e LPSF/FZ4:PVP) e a ED 60min de cada sistema

apresentou uma diferença estatisticamente significativa em comparação com o LPSF/FZ4 não

complexado (P<0,05).

Os perfis de dissolução das dispersões sólidas com PVP nas diferentes proporções

LPSF/FZ4-polímero (p/p), exibiram uma taxa de dissolução um pouco mais elevada,

53

especialmente nas dispersões sólidas contendo 10% de LPSF/FZ4 (Fig.2b). Então, a

proporção LPSF/FZ4-polímero (10% p/p), em ambas dispersões sólidas (PEG e PVP), foi

selecionada para dar sequência ao estudo.

Fig. 2. Perfis de dissolução do LPSF/FZ4, das misturas físicas e das dispersões sólidas com

PEG (a) e PVP (b) em pH gástrico (pH 1,2) contendo 1% de lauril sulfato de sódio

Tabela1

ED 60min para LPSF/FZ4, misturas físicas e dispersões sólidas

LPSF/FZ4 LPSF/FZ4:PEG

MF DS30% DS20% DS10%

ED 60min (%) 4,02 ± 0,25 6,36 ± 0,10 12,37 ± 0,14 16,97 ± 0,10 19,27 ± 0,40

LPSF/FZ4 LPSF/FZ4:PVP

MF DS30% DS20% DS10%

ED 60min (%) 4,02 ± 0,25 7,82 ± 0,16 12,53 ± 0,10 18,74 ± 0,30 23,43 ± 0,43

Todos os resultados são expressos pela média ± desvio padrão

(a) 0 30 60 90 1200

10

20

30

40

50

60

% L

PF

S/F

Z4

dis

solv

ido

Tempo (min)

LPSF/FZ4 MF PEG 2:8 DS PEG 2:8 DS PEG 1:9 DS PEG 3:7

(b) 0 30 60 90 1200

10

20

30

40

50

60

% L

PS

F/F

Z4

diss

olvi

doTempo (min)

LPSF/FZ4 MF PVP 2:8 DS PVP 2:8 DS PVP 1:9 DS PVP3:7

54

3.2. Differencial scanning calorimetry (DSC)

O DSC do LPSF/FZ4 apresentou um pico endotérmico em 227,7°C, correspondente ao

seu ponto de fusão, na taxa de aquecimento usada (Fig.3a e 4a).

O PEG é um polímero semicristalino e exibe um ponto de fusão muito baixo (64,5°C)

(Fig.3b). Após a sua fusão, o PEG possui a capacidade de dissolver fármacos que estejam

complexados antes que estes atinjam o seu próprio ponto de fusão[4].

Este fenômeno pode explicar a ausência do pico de fusão do LPSF/FZ4 nas dispersões

sólidas com PEG (Fig. 3c), sugerindo que o LPSF/FZ4 foi completamente solubilizado na

fase líquida do PEG. Resultados semelhantes foram relatados por outros autores [14, 15].

60,07

(c)

64,5

(b)

0 50 100 150 200 250 300

227,7

Temperatura (ºC)

(a)

59,59

(c)

53,86

(b)

0 50 100 150 200 250 300

227,7

Temperatura (ºC)

(a)

Fig. 3. Termogramas de DSC do LPSF/FZ4 (a),

PEG (b) e dispersões sólidas LSF/FZ4:PEG 1:9 (c)

Fig. 4. Termogramas de DSC do LPSF/FZ4 (a),

PVP (b) e dispersões sólidas LSF/FZ4:PVP 1:9 (c)

55

O PVP é um polímero amorfo e seu termograma de DSC nas dispersões sólidas

contendo 10% LPSF/FZ4 exibiu um largo efeito endotérmico compreendido entre 23,94 e

135,0ºC, com um pico em 59,59ºC (Fig.4c). O desaparecimento do pico de fusão do

LPSF/FZ4 indicou que este não está mais presente na forma cristalina, e que provavelmente

foi obtida uma nova fase sólida com características amorfas nas dispersões sólidas com o PVP

[14]. Isto pode ser atribuído à formação de ligações de hidrogênio entre a carbonila (C=O) do

PVP e o grupo >NH do LPSF/FZ4. As interações intermoleculares com polímeros são

normalmente responsáveis pelo desaparecimento do sinal de fusão dos cristais [16].

3.3. Difração de raios X (XRD)

No difratograma do LPSF/FZ4, alguns picos característicos em 2θ (ângulo de

difração) tais como, 14,05; 16,0; 19,82; 25,42 e 27,94 estão presentes, revelando a natureza

cristalina do LPSF/FZ4. O pico de difração em 2θ = 16,0 foi usado como referência para

determinação do grau de cristalinidade relativo (GCR).

A difração de raios X revela o estado físico de uma substância à temperatura ambiente.

Na mistura física com PEG, observou-se uma diminuição da intensidade do pico de referência

do LPFS/FZ4. Nas dispersões sólidas com 10% LPSF/FZ4:PEG, o difratograma revelou que

LPSF/FZ4 não recristalizou durante a preparação das dispersões sólidas, após a evaporação do

solvente (Fig. 5). Desta forma, há uma substancial indicação da presença de interações

intermoleculares entre os grupos funcionais do PEG e do LPSF/FZ4 nestas dispersões. Os

valores de GCR do sistema LPSF/FZ4:PEG confirmam uma diminuição da cristalinidade

LPSF/FZ4 na seguinte ordem: LPSF/FZ4>MF>DS10% (Tabela 2). Assim, pode-se supor que

o LPSF/FZ4 apresenta uma nova fase sólida de aspecto amorfo nestas dispersões sólidas ou

que uma expressiva redução no tamanho de partículas com baixa cristalinidade foi alcançada

e encontra-se finamente disperso no PEG.

56

Fig. 5. Difratogramas do LPSF/FZ4, PEG, mistura física e dispersões sólidas LSF/FZ4:PEG 1:9

Tabela 2

GRC para 2θ =16 nos sistemas LPSF/FZ4:PEG

2θ LPSF/FZ4 MF LPSF/FZ4: PEG DS LPSF/FZ4: PEG 16 1256 375 114 GCR Ref 0,298 0,09

10 20 30 40 50

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

Inte

nsid

ade

(u.a

.)

2θ (°)

DS LPSF/FZ4:PEG

10 20 30 40 50

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

Inte

nsid

ade

(u.a

.)

2θ (º)

PEG

10 20 30 40 50

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

Inte

nsid

ade

(u.a

.)

2θ (°)

MF LPFS/FZ4:PEG

10 20 30 40 50

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

16

19,82

25,4227,94

Inte

nsid

ade

(u.a

.)

2θ (°)

LPSF/FZ414,05

57

Fig. 6. Difratogramas do LPSF/FZ4, PVP, mistura física e dispersões sólidas LSF/FZ4:PVP 1:9

Tabela 3 GRC para 2θ =16 nos sistemas LPSF/FZ4:PVP

Nas dispersões sólidas com PVP, o difratograma revela que o LPSF/FZ4 não está mais

presente na sua forma cristalina original, apresentando um comportamento característico de

uma substância amorfa (Fig. 6). Isto sugere que as macromoléculas do PVP inibiram a

cristalização do LPSF/FZ4 nas dispersões sólidas. Este resultado está em concordância com

2θ LPSF/FZ4 MF LPSF/FZ4: PVP DS LPSF/FZ4: PVP 16 1256 400 145 GCR Ref 0,318 0,115

10 20 30 40 50

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

16

19,82

25,4227,94

Inte

nsid

ade

(u.a

.)

2θ (°)

LPSF/FZ414,05

10 20 30 40 50

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

Inte

nsid

ade

(u.a

.)

2θ (°)

MF LPSF/FZ4: PVP

10 20 30 40 50

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

Inte

nsid

ade

(u.a

.)

2θ (°)

DS LPSF/FZ4:PVP

10 20 30 40 50

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

Inte

nsid

ade

(u.a

.)

2θ (°)

PVP

58

os resultados obtidos na análise térmica (DSC). Por outro lado, este comportamento não é

observado na mistura física, onde o pico característico do LPSF/FZ4 está evidente.

Para se obter o GCR, neste caso, adotou-se apenas o valor apresentado pelo largo pico

de difração, onde não é mais possível distinguir o pico característico de referência do

LPSF/FZ4 [17]. Os valores obtidos do GCR para o sistema LPSF/FZ4:PVP confirmam uma

diminuição na cristalinidade do LPSF/FZ4 na mesma ordem apresentada para o PEG (Tabela

3).

3.4. Espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR)

Outras evidências das interações intermoleculares do tipo ligação de hidrogênio e

forças de Van der Waals nas dispersões sólidas com LPSF/FZ4:PEG e LPSF/FZ4:PVP foram

obtidas a partir do estudo e espectroscopia de infravermelho. Os grupos funcionais do

LPFS/FZ4 investigados foram >NH (3190 cm-1), C=O (1770-720 cm-1) e os grupos

aromáticos (900-675 cm-1).

O espectro das dispersões sólidas com PEG mostrou uma redução clara da intensidade

da banda de C=O do LPFS/FZ4, um estiramento angular e uma mudança para freqüências

mais baixas da banda -OH do PEG. A razão para estas observações pode ser interpretada

como uma conseqüência das ligações de hidrogênio entre grupos -OH final do PEG e C=O do

LPFS/FZ4 (Fig.7). Os espectros de infravermelho das dispersões LPFS/FZ4:PEG e

LPFS/FZ4:PVP indicaram a existência de ligações de hidrogénio entre o grupo amida (>NH)

do LPFS/FZ4 e os grupos -OH final ou éter (-O-) do PEG e a carbonila (C=O) do PVP.

Devido a estas interações, observou-se o total desaparecimento do grupo amida (> NH) do

LPFS/FZ4 nesses sistemas (Fig.7).

A região dos aromáticos (900-675 cm-1) do LPFS/FZ4 apresentou uma acentuada

redução na intensidade, havendo a indicação da presença de interações do tipo Van der Waals

em ambas dispersões sólidas (Fig.7).

A presença de ligações de hidrogênio e interações hidrofóbicas entre o LPSF/FZ4 e os

polímeros hidrofílicos nas dispersões sólidas é a principal causa para o aumento da sua

solubilidade e dissolução. O mecanismo básico é o efeito dessas interações sobre a dimensão

das partículas e sua distribuição, de acordo com outros trabalhos já relatados na literatura [18-

22].

59

Fig. 7. Espectros de infravermelho do LPSF/FZ4, PEG, PVP e dispersões sólidas

4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500

Frequência ( cm-1 )

SD LPSF/FZ4:PVP

2954

1770-1720

900-675

4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500

Frequência (cm-1 )

PVP

2955

1770-1720

900-675

4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500

Frequência ( cm -1 )

SD LPSF/FZ4:PEG

3451 2886

1770-1720

1113

900-675

4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500


PEG

2886 1114

900-6753453

4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500


LPSF/FZ4

3190

1770-1720

900-675

4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500


LPSF/FZ4

3190

1770-1720

900-675

60

3.5. Modelagem molecular de interações drogas-polímero

De acordo com os resultados de modelagem molecular as energias intermoleculares

∆E calculadas para os complexos PEG···LPSF/FZ4 e PVP···LPSF/FZ4 são 20,5 e 41,7 kJ.mol-

1, respectivamente, mostrando a maior estabilidade da interação entre a molécula FZ4 e o

monômero PVP. Este complexo apresenta uma estabilidade com o dobro do valor em

comparação com o monômero PEG e também apresenta uma distância de ligação de

hidrogênio ligeiramente mais curta (1,80 Å), quando comparado com o PEG (1,87 Å).

A Figura 8 ilustra as geometrias otimizadas obtidas para os complexos de hidrogênio

PEG···LPSF/FZ4 (I) e PVP···LPSF/FZ4 (II).

Fig. 8. Geometrias otimizadas obtidas para os complexos de hidrogênio PEG⋅⋅⋅LPSF/FZ4 (I) e PVP⋅⋅⋅LPSF/FZ4 (II) usando resultados do cálculo B3LYP/6-31G(d,p). Os valores apresentados nesta figura representam as distâncias das ligações de hidrogênio, em Ångstrons.

3.6. Espectroscopia de RMN 1H

A Espectroscopia de RMN 1H foi utilizada a fim de identificar a natureza das

interações ocorridas entre o LPSF/FZ4 e PEG ou PVP nas dispersões sólidas 10:90 (w/w). O

dimetil sulfóxido (DMSO) foi escolhido, como um solvente aprótico, porque os compostos

são solúveis neste solvente.

Vários picos característicos são observados no espectro do LPSF/FZ4 (Fig. 9a), mas o

principal interesse desta pesquisa foi explorar e comparar o próton que está localizado no

grupo amida do LPSF/FZ4, que exibe um deslocamento químico em 11,28 ppm na forma de

singleto.

61

Nas dispersões sólidas com PEG contendo 10% p/p do LPSF/FZ4, este pico exibe uma

pequena mudança para uma posição inferior em 11,26 ppm que não tem relevância neste

estudo, pois pode estar relacionada a variações do próprio equipamento. Entretanto, a

diminuição observada na intensidade deste pico pode ser uma possível indicação da presença

de uma fraca ligação de hidrogênio entre o grupo éter do PEG e o próton do grupo amida do

LPSF/FZ4 (Fig.9b).

Nas dispersões sólidas com PVP contendo 10% p/p do LPSF/FZ4, o pico

correspondente ao próton do grupo amida em 11,28 ppm tornou-se dificilmente detectável. A

ampliação desta região revelou que este pico sofreu um alargamento na linha de fundo,

compreendido entre aproximadamente 11,5 e 11,0 ppm, e uma expressiva diminuição da

intensidade (Fig. 9c). Isto constitui uma clara indicação da presença de uma forte interação

intermolecular do tipo ligação de hidrogênio entre a carbonila (C=O) do PVP e o próton do

grupo amida >NH do LPSF/FZ4. Estes resultados estão em plena concordância com os

resultados obtidos no estudo de modelagem molecular e podem justificar, através da

intensidade destas interações, os valores obtidos de ED 60min do perfil de dissolução.

62

(a ) 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 -1

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

2.88 2.70 2.171.00 0.94

11.2

8

8.24

8.21

7.91

7.43

7.40

7.35

7.34 7.

326.

67 4.68

3.35

2.50

2.49

1.91

(ppm)

14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 -1

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

2.070.833.951.890.62

11.2

6

8.24

8.21

7.91

7.88

7.44 7.41

7.35

6.66 4.68

3.51

3.34

2.50

(b) (ppm)

(c) (ppm)

14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 -1

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

13.199.2044.632.100.871.591.86

8.31

8.23

8.21

7.91

7.88

7.43

7.40

7.35

7.32

6.65

4.67

3.40

3.14

2.50 2.

06 1.88

1.60

1.31

Fig. 9. Espectros de RMN 1H do LPSF/FZ4 (a), dispersões sólidas LPSF/FZ4:PEG

(b) e dispersões sólidas PSF/FZ4:PVP (c)

63

3.7. Microscopia eletrônica de varredura (SEM)

As eletromicrografias do LPFS/FZ4, PEG, PVP e as dispersões sólidas 10:90 (w/w)

estão ilustradas na Figura 10.

Fig. 10. Eletromicrografias do LPSF/FZ4 (a), PEG (b), PVP (c) dispersões sólidas

LPSF/FZ4:PEG (d), e dispersões sólidas LPSF/FZ4:PVP (e)

(a)

(a)

(d)

(e) (c)

(b)

64

O LPFS/FZ4 possui morfologia de um cristal em forma de agulha (a); PEG é

constituído por grandes partículas cristalinas de tamanho irregular (b); PVP é composto por

partículas esféricas com algumas depressões na superfície e com características amorfas.

Nas dispersões sólidas, a morfologia cristalina original do LPFS/FZ4 desapareceu e

não foi possível também diferenciar a morfologia de ambos os polímeros hidrofílicos,

conforme resultados de outros autores [23]. As eletromicrografias das dispersões sólidas

indicaram a presença de uma nova fase sólida, na forma de agregados amorfos de tamanho

irregular, semelhante ao trabalho de outros pesquisadores [19]. Este comportamento está em

concordância com os resultados obtidos na análise térmica e na difração de raios X.

4. Conclusões

Muitos mecanismos têm sido propostos para justificar o aumento da solubilidade e

taxa de dissolução de fármacos através das dispersões sólidas. Diminuição da cristalinidade,

aumento da “molhabilidade”, redução no tamanho das partículas e o estado amorfo são fatores

predominantes, reconhecidos pela maioria dos pesquisadores no assunto.

Neste estudo, verificou-se que o aumento da taxa de dissolução do LPSF/FZ4 nos

sistemas binários de dispersões sólidas está diretamente relacionado com a presença e

intensidade das interações intermoleculares formadas com os polímeros hidrofílicos,

especialmente as ligações de hidrogênio identificadas. Estas interações no nível molecular

parecem controlar as mudanças de estado físico cristalino/amorfo e influenciam no tamanho

das partículas.

Para o sistema LPSF/FZ4:PVP 1:9, que apresentou melhores resultados no perfil de

dissolução, constatou-se, pelas diferentes técnicas de caracterização e confirmou-se pelo

estudo teórico de modelagem molecular, a existência de interações relativamente mais fortes

que as interações com o polímero PEG, sugerindo que o PVP é o polímero de escolha a ser

usado nas formulações desenvolvidas para o LPSF/FZ4 com o objetivo de melhorar sua

solubilidade, dissolução e absorção gastrintestinal.

5. Referências [1] WHO, Word Helth Organization Disease Information, (2001) [2] S.M. Oliveira, M.C.P.A. Albuquerque, M.G.R. Pitta, E. Malagueño, J.V. Santana,

M.C.A. Lima, I.R. Pitta, S.L. Galdino, A resposta do Schistosoma mansoni mantido in vitro frente a derivados imidazolidinônicos, Acta Farm Bonaerense. 23 (2004) 343-348.

65

[3] M.C.P.A. Albuquerque, M.G.R. Pitta, J.I. Irmão, C.A. Peixoto, E. Malagueño, J.V. Santana, M.C.A. Lima, S.L. Galdino, I.R. Pitta, Tegumental Alterations in Adult Schistosoma mansoni Treated with Imidazolidine Derivatives, Lat. Am. J. Pharm. 26 (2007) 65-69.

[4] D. Bikiaris, G.Z. Parageorgiou, A. Stergiou, E. Pavlidou, E. Karavas, F. Kanaze,M. Georgarakis, Physicochemical studies on solid dispersions of pooly water-soluble drugs Evaluation of capabilities and limitations of thermal analysis tecniques, Thermochem. Acta. 439 (2005) 58-67.

[5] S. Verheyen, N. Blaton, R. Kinget,G.V.D. Mooter, Mechanism of increased dissolution of diazepam and temazepam from polyethylene glycol 6000 solid dispersions Int. J. Pharm. 249 (2002) 45-58.

[6] M. Franco, G. Trapani, A. Latrofa, C. Tullio, M.R. Provenzano, M. Serra, M. Muggironi, G. Biggio, Dissolution properties and anticonvulsant activity of phenytoin-polyethylene glycol 6000 and -polyvinylpyrrolidone K-30 solid dispersions, Int. J. Pharm. 225 (2001) 63-73.

[7] U.S, Department of Health and Human Services. Guidance for Industry: Dissolution Testing of Immediate Release Solid Oral Dosage Forms, August 1997. Available at: http://www.fda.gov/cder/guidance/1713 bp1.pdf . Accessed february 21, 2008

[8] K.A. Khan, The concept of dissolution efficiency, J. Pharm. Pharmacol. 27 (1975) 48-49.

[9] L. Ribeiro, T. Loftsson, D. Ferreira, F. Veiga, Investigation and Physicochemical characterization of vinpocetine-sulfobutyl ether β-cyclodextrins in solid binary and ternary complexes, Chem. Pharm. Bull. 51 (2003) 914-922.

[10] M.D. Veiga, P.J. Díaz, F. Ahsan, Interactions of griseofulvin with cyclodextrins binary systems, J. Pharm. Sci. 87 (1998) 891-900.

[11] M. J. Frisch, G. W. Trucks, H. B. Schlegel, G. E. Scuseria, M. A. Robb, J. R. Cheeseman, J. A. Montgomery Jr., T. Vreven, K. N. Kudin, J. C. Burant, J. M. Millam, S. S. Iyengar, J. Tomasi, V. Barone, B. Mennucci, M. Cossi, G. Scalmani, N. Rega, G. A. Petersson, H. Nakatsuji, M. Hada, M. Ehara, K. Toyota, R. Fukuda, J. Hasegawa, M. Ishida, T. Nakajima, Y. Honda, O. Kitao, H. Nakai, M. Klene, X. Li, J. E. Knox, H. P. Hratchian, J. B. Cross, V. Bakken, C. Adamo, J. Jaramillo, R. Gomperts, R. E. Stratmann, O. Yazyev, A. J. Austin, R. Cammi, C. Pomelli, J. W. Ochterski, P. Y. Ayala, K. Morokuma, G. A. Voth, P. Salvador, J. J. Dannenberg, V. G. Zakrzewski, S. Dapprich, A. D. Daniels, M. C. Strain, O. Farkas, D. K. Malick, A. D. Rabuck, K. Raghavachari, J. B. Foresman, J. V. Ortiz, Q. Cui, A. G. Baboul, S. Clifford, J. Cioslowski, B. B. Stefanov, G. Liu, A. Liashenko, P. Piskorz, I. Komaromi, R. L. Martin, D. J. Fox, T. Keith, M. A. Al-Laham, C. Y. Peng, A. Nanayakkara, M. Challacombe, P. M. W. Gill, B. Johnson, W. Chen, M. W. Wong, C. Gonzalez,J. A. Pople, Gaussian 03 Gaussian, Inc., Wallingford CT. (2004)

[12] D. McQuarrie, Estatística Termodinâmica, Harper e Row, New York. (1973) [13] S.B. Boys,F. Bernardi, Mol. Phys. 19 (1970) 553-566. [14] G.V. Mooter, P. Augustijns, N. Blaton,R. Kinget, Physico-chemical characterization

of solid dispersions of temazepam with polyethylene glycol 6000 and PVP K30, Int. J. Pharm. . 164 (1998) 67-80.

[15] Z. Naima, T. Siro, G.D. Juan-Manuel, C. Chantal, C. René,D. Jerome, Interactions between carbamazepine and polyethylene glycol (PEG) 6000: characterisations of the physical, solid dispersed and eutectic mixtures., Eur. J. Pharm. Sci. 12 (2001) 395-404.

66

[16] E. Karavas, G. Ktistis, A. Xenakis, E. Georgarakis, Effect of hydrogen bonding interactions on the release mechanism of felodipine from nanodispersions with polyvinylpyrrolidone, Eur. J. Pharm. Biopharm. 63 (2006) 103-114.

[17] A. Figueiras, R.A. carvalho, L. Ribeiro, J.J. Torres-Labandeira, F.J.B. Veiga, Solid-state characterization and dissolution profiles of the inclusion complexes of omeprazole with native and chemically modified β-cyclodextrin, Eur. J. Pharm. Biopharm. 67 (2007) 531-539.

[18] E. Karavas, E. Georgarakis, M.P. Sigalas, K. Avgoustakis,D. Bikiaris, Investigations of the release mechanism of a sparingly water-soluble drugs from solid dispersions in hydrophilic carries based on physical state of drug, particle size distribution and drug-polymer interactions, Eur. J. Pharm. Biopharm. 66 (2007) 334-347.

[19] L.P. Ruan, B.Y. Yu, G.M. Fu, D. Zhu, Improveing the solubility of ampelopsin by solid dispersions and inclusion complexes, J. Pharm. Biopharm. Analysis. 38 (2005) 457-464.

[20] S. Sethia, E. Squillante, Solid dispersions of carbamazepine in PVP k30 by conventional solvent evaporation and supercritical methods, Int. J. Pharm. 272 (2004) 1-10.

[21] D.Q.M. Craig, The mechanisms of drug release from solid dispersions in water-soluble polymers Int. J. Pharm. 231 (2002) 131-144.

[22] P. Mura, N. Zerrouk, N. Mennini, F. Moestreli, C. Chemtob, Development and characterization of naproxen-chitosan solid systems with improved drug dissolution properties, Eur. J. Pharm. Sci. 19 (2003) 67-75.

[23] L. Marzocchi, J.R. Moyano, A. Rossi, P. Muñoz, M.J. Arias, F. Giordano, Current status of ATPase proton pump inhibitor complexation with cyclodextrins, Biolog. J. Armenia. 53 (2001) 176-193.

67

Caracterização físico-química, Cristalografia e Modelagem Molecular do 3-(4-metil-benzil)-5-(4-cloro-benzilideno)-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/GQ2) e Suas Dispersões Sólidas com Polivinilpirrolidone

Physicochemical Characterization, Crystallography and Molecular

Modeling of 3-(4-methyl-benzyl)-5-(4-cloro-benzylidene)-thiazolidine-2,4-dione (LPSF/GQ2) and their Solid Dispersions with

Polyvinylpyrrolidone

Francimary L.Guedes1,4, Boaz G. de Oliveira2, Marcelo Z. Hernandes

2, Carlos A. De

Simone3, Maria do Carmo A. Lima4 , Ivan R. Pitta4, Suely L. Galdino4, Francisco J. B.Veiga 5, Pedro J. Rolim Neto 1*

1Laboratório de Tecnologia dos Medicamentos - LTM - UFPE - Brasil

2Laboratório de Química Teórica Medicinal - LQTM -UFPE -Brasil 3 Laboratório de Cristalografia e Modelagem Molecular - LaboCriMM -UFAL - Brasil

4Laboratório de Planejamento e Síntese de Fármacos - LPSF - UFPE - Brasil 5Laboratório de Tecnologia Farmacêutica da Faculdade de Farmácia da Universidade de

Coimbra - Portugal Resumo O composto 3-(4-metil-benzil)-5-(4-cloro-benzilideno)-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/GQ2),

cuja estrutura cristalina foi devidamente caracterizada através do estudo de cristalografia,

possui solubilidade aquosa limitada. A formação de dispersões sólidas, compostas por

polivinilpirrolidone (PVP) e LPSF/GQ2, visando melhoria na solubilidade, foi investigada

usando diferentes técnicas de caracterização. O sucesso no uso de polímeros carreadores

nestes sistemas é justificado pela capacidade de formação de dispersões sólidas com

características amorfas. A existência de interações intermoleculares, estabelecidas a partir da

formação de tais complexos, foi avaliada também por cálculos B3LYP/6-31G (d,p) realizados

no programa GAUSSIAN 03. A intensidade destas interações está relacionada com a

concentração do polímero hidrofílico no complexo formado, uma vez que os melhores

resultados foram obtidos para os sistemas LPSF/GQ2:PVP 1:9, onde a concentração do

polímero é maior.

Palavras-Chave: 3-(4-metil-benzil)-5-(4-cloro-benzilideno)-tiazolidina-2,4-diona, dispersões

sólidas, polivinilpirrolidone, interações intermoleculares, polímeros hidrofílicos

68

Abstract

The compound 3-(4-methyl-benzyl)-5-(4-cloro-benzylidene)-thiazolidine-2,4-dione

(LPSF/GQ2), whose crystalline structure was properly elucidated by the study of

crystallography, possesses limited aqueous solubility. The formation of solid dispersions by

polivinilpirrolidone (PVP) and LPSF/GQ2, seeking improvement in solubility, was

investigated using different techniques of characterization. The success in the use of carrier

polymers in these systems is justified by the capacity to form solid dispersions with

amorphous characteristics. The existence of intermolecular interactions, established from the

formation of such complexes, was also evaluated by B3LYP/6-31G calculations (d,p)

executed in the program GAUSSIAN 03. The intesity of these interactions is related with the

concentration of the hydrophilic polymer in the complex formed, once the best results were

obtained for the LPSF/GQ2:PVP 1:9 systems, where the concentration of the polymer is

higher.

Keywords: 3-(4-methyl-benzyl)-5-(4-cloro-benzylidene)-thiazolidine-2,4-dione; solid

dispersions; polyvinylpyrrolidone; intermolecular interactions; hydrophilic polymers


69

1. Introdução

O anel tiazolidínico e seus derivados são ligantes sintéticos dos Receptores Ativadores

da Proliferação de Peroxissomos (PPAR-γ), que é um hormônio nuclear que regula a

transcrição de genes envolvidos no metabolismo de carboidratos e lipídios [1-3].

Novas tiazolidinas substituídas foram idealizadas, sintetizadas, e avaliada a sua

atividade hipoglicemiante e hipolipidêmica pelo Laboratório de Planejamento e Síntese de

Fármacos – UFPE.

Estudos de modelagem molecular utilizando programas de Autodock 3.0 e ADT

(AutoDockingTools), apresentaram boa estabilidade do complexo formado entre o derivado

LPSF/GQ2 e o receptor nuclear PPARγ. Ensaios de atividade biológica em camundongos

“swiss” com obesidade induzida por dieta hiperlipídica demonstraram que o novo agonista do

PPARγ, LPSF/GQ2, induz importante redução da glicemia de jejum, do peso corporal, da

gordura epididimal, da retenção de fluidos e a recuperação da via de sinalização da insulina

(IR/IRSs/PI3K/Akt ) no fígado, músculo e tecido adiposo; sugerindo que o composto

LPSF/GQ2, é uma nova tiazolidina com grande potencial terapêutico para o tratamento do

Diabetes mellitus tipo 2 [4, 5]. Entretanto sua baixa solubilidade é um fator limitante da sua

absorção.

Várias técnicas têm sido usadas para melhorar a solubilidade e a taxa de dissolução de

fármacos pouco solúveis em água. Estas incluem a formulação com formas amorfas sólidas,

nanopartículas, microemulsões, dispersões sólidas, formação de sal e formação de complexos

de inclusão solúveis em água. Por estas técnicas tenta-se aumentar a solubilidade aparente de

compostos lipofílicos sem diminuir a otimização de seu potencial [6].

O termo dispersão sólida tem sido utilizado para descrever um grupo de produtos

farmacêuticos no qual o fármaco está disperso em um carreador biologicamente inócuo,

geralmente com o objetivo de melhorar a sua biodisponibilidade no trato gastrintestinal. Estes

sistemas geralmente são obtidos pela conversão da mistura fármaco/veículo no estado fluído

para o estado sólido [7, 8].

O Objetivo deste trabalho consiste na verificação da eficiência de formação de

dispersões sólidas compostas por polivinilpirrolidone (PVP) e LPSF/GQ2 utilizando

diferentes técnicas de caracterização e estudos teóricos de modelagem molecular.

70

2. Material e Métodos 2.1. Material

3-(4-metil-benzil)-5-(4-cloro-benzilideno)-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/GQ2)

sintetizado e purificado no Laboratório de Planejamento e Síntese de Fármaco da UFPE;

Polivinilpirrolidone (PVP) (Plasdone® K-29/32 ISP) e demais reagentes de grau analítico PA.

2.2. Preparação da mistura física binária

A mistura física (MF) binária contendo o LPSF/GQ2 e o polímero PVP na proporção

de 2:8 (p/p, ativo:polímero), rigorosamente pesados (Bioprecisa FA2104N), foi preparada em

gral de porcelana, com auxílio de pistilo, de acordo com o método de diluição geométrica. A

mistura foi posteriormente tamisada em malha de 250 µm, acondicionada em frasco ampola e

mantida em dessecador sob vácuo com umidade controlada.

2.3. Preparação das dispersões sólidas

As dispersões sólidas (DS) de LPSF/GQ2 e PVP foram preparadas nas proporções

1:9; 2:8; 3:7 (p/p, ativo:polímero), rigorosamente pesados (Bioprecisa FA2104N), através do

método solvente utilizando clorofórmio P.A. O LPSF/GQ2 e o PVP foram separadamente

solubilizados em clorofórmio e após a solubilização as soluções foram misturadas e mantidas

sob agitação magnética por 20 min. O solvente foi posteriormente removido pela evaporação

(Fisaton 802) sob pressão reduzida (-800 mbar ± 20mbar) e temperatura controlada (40 ±

5ºC). As dispersões resultantes foram congeladas a -4ºC por 5 dias, liofilizadas (Liobras

L101), tamizadas em malha de 250 µm e armazenadas em dessecador sob vácuo com umidade

controlada.

2.4. Cristalografia

Na análise cristalográfica do LPSF/GQ2, a coleta dos dados foi feita usando o

programa COLLECT [9]. A integração e o escalonamento das reflexões foram executados

com o sistema de programas HKL DENZO-SCALEPACK [10]. A estrutura foi resolvida por

Métodos Diretos com o programa SHELXS97 [11]. O modelo foi refinado utilizando matriz

completa de Mínimos Quadrados sobre os F2 com o programa SHELXL-97 [11]. Os

71

programas SHELXL-97 e ORTEP-3 [12] foram usados dentro do pacote WinGX [13] para

preparar material.

2.5. Difração de Raios X

Os difratogramas foram obtidos num difratômetro SIEMENS (X-Ray Diffractometer,

modelo D-5000), equipado com anodo de cobre. As amostras foram analisadas no intervalo de

ângulo 2θ de 5-50º. O decréscimo da cristalinidade foi determinado pelos valores das

intensidades dos principais picos do LPSF/GQ2 nos diferentes sistemas e os valores do grau

de cristalinidade relativo (GCR) [14].

2.6. Análise Térmica

As análise de DSC das amostras foram realizadas num calorímetro de varredura

diferencial Shimadzu DSC-50 System (Shimadzu, Kyoto, Japan), com amostras de 2 mg em

cápsulas de alumínio, aquecidas entre 25-300ºC a uma velocidade de aquecimento de

10°C.min-1, sob fluxo de nitrogênio de 10 cm3.min-1.

2.7. Microscopia eletrônica de varredura

Para observação da morfologia das amostras singulares e seus sistemas binários

utilizou-se o microscópio eletrônico de varredura JEOL (JMS-5600, Japan). As amostras

foram fixadas em fita dupla adesiva de carbono e revestidas, sob vácuo, com fina película de

ouro para torná-las eletricamente condutoras, e observadas com ampliações de 55 a 1700

vezes.

2.8. Modelagem molecular de interações droga-polímero

A geometria otimizada do complexo de hidrogênio PVP···LPSF/GQ2 foi obtida

através de cálculos B3LYP/6-31G (d,p) realizados no programa GAUSSIAN 03 [15]. Os

valores das energias intermoleculares ∆E foram determinados como segue:

∆∆∆∆E = E(complexo) – ΣΣΣΣ [E(monômeros)]

72

Os resultados das energias intermoleculares ∆E foram corrigidos pela Energia do Ponto Zero

(ZPE) [16] e pelos valores dos cálculos do Erro de Superposição do Conjunto de Base (BSSE)

[17].

2.9. Espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier

Os espectros foram obtidos em um espectrômetro (Burker FT-IR / IFS 66), formulados

em pastilhas de KBr, contendo 1 mg da amostra para 100 mg de KBr. A região espectral

estudada foi de 4000-400 cm-1 com resolução de 4 cm-1.

3. Resultados e discussão 3.1. Cristalografia

A estrutura foi analisada por métodos diretos e aperfeiçoada através de cálculos do

bloqueio-matriz interativo, e o refinamento até que todos os parâmetros e sinais atômicos

foram menores do que os seus desvios padrão. Todos os átomos de H foram localizados em

áreas de considerações geométricas b (C-H = 0.93-0.98 Å) e refinado com uso de Uiso (H) =

1.2Ueq (C) ou 1.5Ueq (methyl C). Na diferença final no mapa de Fourier não há picos

superiores a 0.37 Å-3. Um diagrama Ortep3 da molécula é dado nas figuras 1, 2 e 3 mostrando

os principais dados e refinamentos da estrutura cristalina para o LPSF/GQ2.

Diferentes imagens de microscopia eletrônica de varredura do cristal LPSF/GQ2 são

também apresentadas na Fig.4

Fig.1. ORTEP-3 da molécula do LPSF/GQ2

73

Fig. 2. Diferentes projeções da molécula do LPSF/GQ2. O ângulo diedro entre os dois planos

passando pelos anéis é de 96°

Fig. 3. Empacotamento cristalino do LPSF/GQ2 visto em 2 projeções

74

Crystal data

C18H14ClNO2S F000 = 356

Mr = 343.81 Dx = 1.435 Mg m−3

Triclinic, P-1 Melting point: ? K

Hall symbol: Mo Kα radiation λ = 0.71073 Å

a = 4.6145 (3) Å Cell parameters from 32429 reflections

b = 11.5109 (6) Å θ = 1.0–27.5°

c = 15.3829 (7) Å µ = 0.38 mm−1

α = 91.126 (3)° T = 293 (2) K

β = 95.973 (3)° Cell measurement pressure: ? kPa

γ = 101.500 (4)° Prism, colorless

V = 795.66 (8) Å3 0.43 × 0.35 × 0.29 mm

Z = 5 3-(4-metil-benzil)-5-(4-cloro-benzilideno)-tiazolidina-2,4-diona (LPSF/GQ2)

Data collection

KappaCCD diffractometer

3445 independent reflections

Radiation source: Enraf Nonius FR590 3007 reflections with I > 2σ(I)

Monochromator: horizonally mounted graphite crystal

Rint = 0.023

Detector resolution: 9 pixels mm-1 θmax = 27.5°

T = 293 K θmin = 1.8°

P = ? kPa h = −5 5

CCD rotation images,thick slices scans k = −14 11

Absorption correction: none l = −19 19

8654 measured reflections

Refinement

75

Refinement on F2 Secondary atom site location: difference Fourier map

Least-squares matrix: full Hydrogen site location: inferred from neighbouring sites

R[F2 > 2σ(F2)] = 0.041 H-atom parameters constrained

wR(F2) = 0.108 w = 1/[σ2(Fo

2) + (0.0468P)2 + 0.3023P] where P = (Fo

2 + 2Fc2)/3

S = 1.04 (∆/σ)max < 0.001

3445 reflections ∆ρmax = 0.28 e Å−3

208 parameters ∆ρmin = −0.28 e Å−3

? constraints Extinction correction: none

Primary atom site location: structure-invariant direct methods

Distâncias Interatômicas (Å)

S1—C2 1.7505 (16) C8—C18 1.507 (3)

S1—C3 1.7691 (18) C9—C10 1.383 (3)

Cl1—C15 1.7381 (17) C9—H9 0.9300

N1—C3 1.377 (2) C10—H10 0.9300

N1—C1 1.389 (2) C11—C12 1.459 (2)

N1—C4 1.470 (2) C11—H11 0.9300

O1—C3 1.205 (2) C12—C17 1.388 (2)

O2—C1 1.2049 (19) C12—C13 1.395 (2)

C1—C2 1.488 (2) C13—C14 1.381 (2)

C2—C11 1.340 (2) C13—H13 0.9300

C4—C5 1.506 (2) C14—C15 1.369 (3)

C4—H4A 0.9700 C14—H14 0.9300

C4—H4B 0.9700 C15—C16 1.374 (3)

C5—C6 1.381 (2) C16—C17 1.382 (3)

C5—C10 1.382 (2) C16—H16 0.9300

C6—C7 1.381 (3) C17—H17 0.9300

C6—H6 0.9300 C18—H18A 0.9600

76

C7—C8 1.378 (3) C18—H18B 0.9600

C7—H7 0.9300 C18—H18C 0.9600

C8—C9 1.390 (3)

Ângulos Interatômicos (°)

C2—S1—C3 91.92 (8) C8—C7—C6 121.27 (16)

C3—N1—C1 116.91 (13) C7—C8—C9 117.80 (16)

C3—N1—C4 121.59 (14) C7—C8—C18 121.47 (17)

C1—N1—C4 121.48 (14) C9—C8—C18 120.73 (18)

O2—C1—N1 123.41 (14) C10—C9—C8 120.91 (17)

O2—C1—C2 126.50 (15) C5—C10—C9 120.93 (16)

N1—C1—C2 110.09 (13) C2—C11—C12 130.03 (15)

C11—C2—C1 120.85 (14) C17—C12—C13 117.68 (15)

C11—C2—S1 128.84 (13) C17—C12—C11 118.04 (15)

C1—C2—S1 110.30 (11) C13—C12—C11 124.28 (15)

O1—C3—N1 125.62 (17) C14—C13—C12 121.48 (17)

O1—C3—S1 123.74 (15) C15—C14—C13 119.22 (17)

N1—C3—S1 110.65 (12) C14—C15—C16 120.91 (16)

N1—C4—C5 112.33 (13) C14—C15—Cl1 119.52 (14)

C6—C5—C10 118.11 (16) C16—C15—Cl1 119.57 (14)

C6—C5—C4 120.65 (15) C15—C16—C17 119.67 (17)

C10—C5—C4 121.23 (15) C16—C17—C12 121.05 (16)

C5—C6—C7 120.97 (17)

Ângulos de Torção (°)

C3—N1—C1—O2 −176.84 (16) C5—C6—C7—C8 0.2 (3)

C4—N1—C1—O2 1.5 (2) C6—C7—C8—C9 −0.2 (3)

C3—N1—C1—C2 3.0 (2) C6—C7—C8—C18 179.98 (17)

C4—N1—C1—C2 −178.70 (13) C7—C8—C9—C10 −0.2 (3)

O2—C1—C2—C11 −5.3 (3) C18—C8—C9—C10 179.62 (17)

N1—C1—C2—C11 174.87 (15) C6—C5—C10—C9 −0.6 (3)

77

O2—C1—C2—S1 175.93 (14) C4—C5—C10—C9 −179.91 (16)

N1—C1—C2—S1 −3.91 (16) C8—C9—C10—C5 0.6 (3)

C3—S1—C2—C11 −175.63 (17) C1—C2—C11—C12 −178.26 (16)

C3—S1—C2—C1 3.02 (12) S1—C2—C11—C12 0.3 (3)

C1—N1—C3—O1 179.16 (18) C2—C11—C12—C17 −178.37 (18)

C4—N1—C3—O1 0.9 (3) C2—C11—C12—C13 2.1 (3)

C1—N1—C3—S1 −0.72 (19) C17—C12—C13—C14 0.3 (3)

C4—N1—C3—S1 −179.02 (12) C11—C12—C13—C14 179.79 (18)

C2—S1—C3—O1 178.68 (18) C12—C13—C14—C15 0.0 (3)

C2—S1—C3—N1 −1.44 (14) C13—C14—C15—C16 −0.4 (3)

C3—N1—C4—C5 99.00 (18) C13—C14—C15—Cl1 178.65 (16)

C1—N1—C4—C5 −79.22 (19) C14—C15—C16—C17 0.4 (3)

N1—C4—C5—C6 124.07 (16) Cl1—C15—C16—C17 −178.64 (17)

N1—C4—C5—C10 −56.7 (2) C15—C16—C17—C12 −0.1 (3)

C10—C5—C6—C7 0.2 (2) C13—C12—C17—C16 −0.3 (3)

C4—C5—C6—C7 179.52 (15) C11—C12—C17—C16 −179.81 (19)

Fig. 4. Eletromicrografias do cristal LPSF/GQ2 3.2. Difração de Raios X

78

A difração de raios X corresponde a uma das principais técnicas de caracterização

microestrutural de materiais. Os difratogramas do LPSF/GQ2, PVP, MF e as dispersões

sólidas nas diferentes proporções são apresentados na Figura 5.

O LPSF/GQ2 possui difratograma típico de uma estrutura cristalina com vários picos

característicos bem definidos de intensidade variada (Fig. 5a).

A comparação dos perfis de difração dos componentes puros (Fig. 5a e 5b) e o obtido

na MF (Fig. 5c) permitiram verificar a justaposição dos componentes isolados, com ligeira

atenuação dos picos cristalinos característicos do LPSF/GQ2 que estão associados a um

simples efeito de diluição.

Tabela 1. Picos de Intensidade do LPSF/GQ2 nas amostras de difração de raios X das dispersões sólidas nas diferentes proporções

Mudanças mais expressivas na cristalinidade do LPSF/GQ2, com diminuição da

intensidade de todos os picos característicos e/ou seu quase completo desaparecimento foram

verificadas nas dispersões sólidas, em suas diferentes proporções, de acordo com a seguinte

ordem: DS 3:7>DS 2:8>DS 1:9 (Tabela 1).

A intensidade do caráter amorfo das dispersões obtidas refletiu-se numa significativa

redução dos respectivos valores de GCR, sendo ainda mais significativo para a proporção

LPSF/:PVP 1:9 (Tabela 1).

Este comportamento pode ser atribuído à intensidade das forças das interações entre o

LPSF/GQ2 e o PVP no estado sólido, especialmente das ligações de hidrogênio, oriundo da

preparação a qual foram submetidos.

Pelo comportamento apresentado sugere-se que as interações intermoleculares são

mais intensas na proporção onde a concentração do polímero hidrofílico é mais alta.

2θ LPSF/GQ2: PVP

LPSF/GQ2 MF DS 3:7 DS 2:8 DS 1:9

5,7 2038 327 341 185 93 15,6 403 198 176 165 110 16,9 914 324 273 213 138 19,3 589 215 163 138 132 24,7 440 322 222 200 143 27,6 399 257 193 168 133

GCR Ref. 0,16 0,17 0,09 0,04

79

s X

Fig.5. Difratogramas dos sistemas LPSF/GQ2:PVP: (a) LPSF/GQ2; (b) PVP; (c) MF 2:8; (d) DS 3:7; (e) DS 2:8; (f) DS 1:9


0 10 20 30 40 50

0

300

600

900

1200

1500

1800

2100

Inte

nsid

ade

(u.a

.)

2θ (°)

(a)

5,7

16,9

19,3

24,727,615,6

0 10 20 30 40 50

0

300

600

900

1200

1500

1800

2100In

tens

idad

e (u

.a.)

2θ (°)

(d)

0 10 20 30 40 50

0

300

600

900

1200

1500

1800

2100

Inte

nsid

ade

(u.a

.)

2θ (°)

(c)

0 10 20 30 40 50

0

300

600

900

1200

1500

1800

2100

Inte

nsid

ade

(u.a

.)

2θ (°)

(e)

0 10 20 30 40 50

0

300

600

900

1200

1500

1800

2100

Inte

nsid

ade

(u.a

.)

2θ (°)

(f)

0 10 20 30 40 50

0

300

600

900

1200

1500

1800

2100

Inte

nsid

ade

(u.a

.)

2θ (°)

(b)

80

O LPFS/GQ2 possui pico endotérmico intenso e bem definido em 188,88 ºC, que

corresponde à temperatura do seu ponto de fusão (Fig. 6a).

Alguns autores assumem que a perda parcial da cristalinidade resulta do

enfraquecimento das ligações de hidrogênio intramoleculares preexistentes no fármaco

cristalino devido ao posterior estabelecimento de interações de hidrogênio intermoleculares

entre o fármaco e os polímeros carreadores.

O termograma apresentado para o sistema LPSF/GQ2:PVP 3:7 apresenta uma

diminuição da intensidade e um pequeno deslocamento para temperatura mais baixa

(180,13°C) do pico de fusão do LPSF/GQ2. Este comportamento é mais acentuado nas

demais proporções sugerindo que em concentrações maiores de LPSF/GQ2, as possíveis

interações com o polímero hidrofílico são de fraca intensidade.

O vestígio do pico de fusão do LPSF/GQ2 nos sistemas onde a sua concentração é

proporcionalmente menor (2:8 e 1:9) constitui uma indicação clara da existência de interações

mais intensas [18]. As ligações de hidrogênio entre o metilideno (>H-C=C) da tiazolidina e a

carbonila (C=O) do PVP podem ser responsáveis pelo comportamento apresentado nestes

termogramas (Fig 6e e 6f), atribuídas à formação de uma dispersão sólida amorfa [19].

Apesar de não existir uma certeza inequívoca que relacione a expressiva diminuição

do pico de fusão com a formação de finas dispersões sólidas, os resultados obtidos dão forte

indicações da ocorrência destas interações e estão em concordância com os resultados

previamente obtidos na difração de raios X. A aplicação de outras metodologias analíticas de

caracterização físico-química, tais como, microscopia eletrônica de varredura e infravermelho

serão abordadas na seqüência, juntamente com o estudo de modelagem molecular a fim de

confirmarem os resultados aqui obtidos.

81

Fig.6. Termograma de DSC dos sistemas LPSF/GQ2:PVP: (a) LPSF/GQ2; (b) PVP; (c) DS

3:7; (d) DS 2:8; (e) DS 1:9

3.4. Microscopia eletrônica de varredura

100.00 200.00 300.00Temp [C]

-20.00

-10.00

0.00

mWDSC

50.59C 178.27 C

(d)

100.00 200.00 300.00Temp [C]

-20.00

-10.00

0.00

mWDSC

188.88C

(a)

100.00 200.00 300.00Temp [C]

-20.00

-10.00

0.00

mWDSC

53.86 C

(b)

100.00 200.00 300.00Temp [C]

-20.00

-10.00

0.00

mWDSC

49.72C 180.13 C

(c)

100.00 200.00 300.00Temp [C]

-20.00

-10.00

0.00

mWDSC

51.80C 151.16 C

(e)

82

O LPSF/GQ2 existe na forma de cristais no seu estado natural (Fig. 4, 7a), conforme

estudo de cristalografia e difração de raios X anteriormente apresentados.

A microscopia eletrônica de varredura é uma ferramenta de elevada importância para

observação dos aspectos morfológicos microscópicos dos componentes singulares e seus

respectivos sistemas [20, 21].

Na mistura física notou-se a presença de cristais de LPSF/GQ2 misturados ou

adsorvidos na superfície do polímero PVP (Fig. 7c) não revelando, aparentemente, nenhum

tipo de interação entre os constituintes. Entretanto, nas dispersões sólidas a morfologia

cristalina original do LPSF/GQ2 (Fig. 7a) e a morfologia esférica amorfa do PVP (Fig. 7b)

foram modificadas gradativamente na razão inversa da concentração do LPSF/GQ2 nos

diferentes sistemas binários. As eletromicrografias das dispersões sólidas indicam a formação

de pequenos agregados de pedaços amorfos com tamanho e morfologia irregular. É possível,

entretanto, distinguir nas dispersões sólidas 3:7 (Fig. 7d) a presença de alguns cristais de

LPSF/GQ2 à superfície destes agregados.

A completa perda da morfologia original foi evidenciada nas dispersões 2:8 e 1:9 (Fig.

7e e 7f) respectivamente, onde existe uma nova e única fase sólida, com características

amorfas sem vestígios do estado cristalino natural do LPSF/GQ2.

83

Fig.7. Eletromicrografias dos sistemas LPSF/GQ2:PVP: (a) LPSF/GQ2; (b) PVP; (c) MF 2:8;

(d) DS 3:7; (e) DS 2:8; (f) DS 1:9

3.5. Modelagem molecular de interações droga-polímero

A energia intermolecular ∆E calculada para o complexo PVP·LPSF/GQ2 foi de 12,2

kJ.mol-1, mostrando uma significante estabilidade da interação entre o metilideno (>H-C=C)

(a) (b)

(c) (d)

(e) (f)

84

da molécula LPFS/GQ2 e a carbonila (C=O) do monômero PVP. Este complexo apresenta

também uma distância de ligação de hidrogênio de 2,32 Å.

A Figura 8 ilustra a geometria otimizada obtida para o complexo de hidrogênio

PVP·LPSF/GQ2.

Fig.8. Geometria otimizada obtida para os complexos de hidrogênio PVP⋅⋅⋅LPSF/GQ2 usando

resultados do cálculo B3LYP/6-31G (d,p). O valor apresentado nesta figura representa a

distância da ligação de hidrogênio, em Ångstrons


O espectro de infravermelho do LPSF/GQ2 apresenta uma série de bandas

características da sua estrutura molecular. Entretanto, baseado nos estudos de modelagem

molecular abordados anteriormente, onde foi observada a presença de interações do tipo

ligação de hidrogênio entre o metileno (>H-C=C) do LPSF/GQ2 e a carbonila (C=O) do PVP,

apenas serão abordadas as respectivas regiões espectrais que evidenciam tais interações.

A freqüência de absorção para o metileno (>H-C=C) do LPSF/GQ2 não complexado,

apresenta uma banda intensa na região de aproximadamente 1604 cm-1 (Fig. 9a). De acordo

com os resultados obtidos, estes estiramentos são gradativamente modificados nas diferentes

proporções dos sistemas LPSF/GQ2:PVP, onde observamos uma nítida diminuição na

intensidade da freqüência de absorção da dupla ligação do metileno nos sistemas 3:7 e 2:8

(Fig. 9d e 9e) e seu desaparecimento no sistema 1:9. Este fenômeno ocorreu provavelmente

devido as interações químicas do LPSF/GQ2 e o polímero hidrofílico.

85

4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500


(a)

1604

4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500

Frequência (cm-1 )

(d)

1607

4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500

(c)

Frequência (cm-1)

1605

4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500

(b)

Freqência (cm-1)

4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500

(e)

Frequência (cm-1)

1610

4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500

Frequência (cm-1 )

(f)

Fig. 9. Espectros de IV dos sistemas LPSF/GQ2:PVP: (a) LPSF/GQ2; (b) PVP; (c) MF 2:8; (d) DS 3:7; (e) DS 2:8; (f) DS 1:9

86

4. Conclusões

A caracterização físico-química e a modelagem molecular são ferramentas

imprescindíveis nos estudos preliminares das dispersões sólidas.

Importantes modificações nas propriedades físico-químicas do LPSF/GQ2 foram

detectadas em todos os métodos de caracterização aplicados. A presença de interações

intermoleculares do tipo ligação de hidrogênio nos sistemas LPSF/GQ2:PVP, são

responsáveis pela formação de uma nova fase sólida com características amorfas de reduzido

tamanho de partículas. Isto constitui uma forte evidência da formação de finas dispersões

sólidas, especialmente onde a concentração do polímero hidrofílico é alta. Assim, a redução

do tamanho das partículas, que conseqüentemente levará ao aumento da área superficial de

contato; e uma vez que as formas amorfas possuem normalmente solubilidade e velocidade de

dissolução mais elevadas que as formas cristalinas indicam que o uso de polímeros

hidrofílicos, tais como o PVP, em sistemas de dispersão sólida podem potencialmente

melhorar a solubilidade do LPSF/GQ2.

5. Referências

[1] J.M. Olefsky, A. Saltiel. RPPAR gamma and the treatment of insulin resistance.

Trends Endocrinol Metab. 11 362-368 (2000). [2] J. A Balfour, G. L. Plosker. Rosilgitazone. Drugs. 57, 921-930 (1999). [3] G.L Plosker, D. Faulds. Troglitazone: a review of its use in the management of type 2

diabetes mellitus. Drugs. 57 409-438 (1999). [4] R.H. V. Mourão, T.G Silva, A.L.M. Soares, E.S. Vieira, J.N. Santos, M.C.A. Lima,

V.L.M. Lima, S.L Galdino, J. Barbe, I.R. Pitta. Synthesis and biological activity of novel acridinylidene and benzylidene thiazolidinediones. Eur. J. Med. Chem. . 40, 1129-1133 (2005).

[5] R.H.V. Mourão. Síntese, Modelagem Molecular e Atividade Hipoglicemiante de Novas Arilideno-Tiazolidinadionas. Tese de Doutorado em Ciências Biológicas -UFPE. (2006).

[6] T. Loftsson, D. Hreinsdóttir, M. Másson. Evaluation of cyclodextrin solubilization of drugs. Int. J. Pharm. 302, 18-28 (2005).

[7] W.L Chiou, S. Riegelman. Absorption characteristics of solid dispersed and micronized griseofulvin in man. Journal Pharmaceutical Science. 60, 1376-1380 (1971).

[8] O. J. Corrigan, C. A. Murphy, R. F. Timoney. Dissolution properties of polyethyleneglycols and polyethyleneglycol-drug systems. Int. J. Pharm. 4, 67-74 (1979).

[9] Enraf-Nonius COLLECT; Nonius BV: Delft, The Netherlands (1997). [10] Z. Otwinowski and W. Minor, in: C.W. Carter, R.M. Sweet (Eds.), HKL Denzo

and Scalepack, vol. 276, Academic Press, New York. 307-326 (1997).

87

[11] G.M. Sheldrick, SHELXS-97 and SHELXL-97. Program for Crystal Structure Resolution and Program for Crystal Structures Analysis; University of Göttingen, Göttingen, Germany. (1997).

[12] L.J. Farrugia, J. Appl. Cryst. 30 565 (1997). [13] L.J. Farrugia, WinGX. An Integrate System of Windows Programs for the

Solution, Refinement and Analysis of Single Crystal X-ray Diffraction Data, University of Glasgow. (1997).

[14] A. Figueiras, L. Ribeiro, M.T. Vieira, F.J.B. Veiga. Preparation and physicochemical characterization of omeprazole:methyl-beta-cyclodextrin inclusion complex in solid state. J. Incl. Phenom. Macrocycl. Chem. 57, 173-177 (2007).

[15] M. J. Frisch, G. W. Trucks, H. B. Schlegel, G. E. Scuseria, M. A. Robb, J. R. Cheeseman, J. A. Montgomery, J., T. Vreven, K. N. Kudin, J. C. Burant, J. M. Millam, S. S. Iyengar, J. Tomasi, V. Barone, B. Mennucci, M. Cossi, G. Scalmani, N. Rega, G. A. Petersson, H. Nakatsuji, M. Hada, M. Ehara, K. Toyota, R. Fukuda, J. Hasegawa, M. Ishida, T. Nakajima, Y. Honda, O. Kitao, H. Nakai, M. Klene, X. Li, J. E. Knox, H. P. Hratchian, J. B. Cross, V. Bakken, C. Adamo, J. Jaramillo, R. Gomperts, R. E. Stratmann, O. Yazyev, A. J. Austin, R. Cammi, C. Pomelli, J. W. Ochterski, P. Y. Ayala, K. Morokuma, G. A. Voth, P. Salvador, J. J. Dannenberg, V. G. Zakrzewski, S. Dapprich, A. D. Daniels, M. C. Strain, O. Farkas, D. K. Malick, A. D. Rabuck, K. Raghavachari, J. B. Foresman, J. V. Ortiz, Q. Cui, A. G. Baboul, S. Clifford, J. Cioslowski, B. B. Stefanov, G. Liu, A. Liashenko, P. Piskorz, I. Komaromi, R. L. Martin, D. J. Fox, T. Keith, M. A. Al-Laham, C. Y. Peng, A. Nanayakkara, M. Challacombe, P. M. W. Gill, B. Johnson, W. Chen, M. W. Wong, C. Gonzalez, Pople, J.A.: Gaussian 03. Gaussian, Inc., Wallingford CT. (2004).

[16] McQuarrie, D.A.: Estatística Termodinâmica. Harper e Row. New York (1973). [17] S.B. Boys,F. Bernardi. Mol. Phys. 19, 553-566 (1970 ). [18] E. Karavas, G. Ktistis, A. Xenakis, Georgarakis, E.: Effect of hydrogen bonding

interactions on the release mechanism of felodipine from nanodispersions with polyvinylpyrrolidone. Eur. J. Pharm. Biopharm. 63, 103-114 (2006).

[19] D. Bikiaris, G.Z. Papageorgiou, A. Stergiou, E. Pavlidou, E. Karavas, F. Kanaze, Georgarakis, M.: Physicochemical studies on solid dispersions of poorly water-soluble drugs Evaluation of capabilities and limitations of thermal analysis tecniques. Thermochimica Acta. 439, 58-67 (2005).

[20] T. Pralhad, K. Rajendrakuma. Study of freeze-dried quercetin-cyclodextrin binary systems by DSC, FT-IR, X-ray diffraction and SEM analysis. J. Pharm. Biomed. Anal. 34, 333-339 (2004).

[21] R. Ficarra, P. Ficarra, M.R. Di Bella, D. Raneri, S. Tommasini, M.L. Calobrò, M.C. Gamberini,C. Rustichelli. Study of β-blockers/β-cyclodextrins inclusion complex by NMR, DSC, X-ray and SEM investigation. J. Pharm. Biomed. Anal. 23, 33-40 (2000).

CAPÍTULO IIICAPÍTULO IIICAPÍTULO IIICAPÍTULO III

89

Complexos de Inclusão para derivado benzilideno imidazolidínico com 2-hidroxipropil-β-ciclodextrina e 2-O-metil-β-ciclodextrina no

estado sólido

Inclusion complexes of the derivative benzylidene imidazolinidine by 2-hydroxypropyl-β-cyclodextrin and 2-O-methyl-β-cyclodextrin in

solid-state

Francimary L.Guedes1-2, Maria do Carmo A. Lima2 , Ivan R. Pitta2, Suely L. Galdino2, Francisco J. B.Veiga3, Pedro J. Rolim Neto 1*

1Laboratório de Tecnologia dos Medicamentos - LTM –UFPE - Brasil

2Laboratório de Planejamento e Síntese de Fármacos - LPSF – UFPE - Brasil 3Laboratório de Tecnologia Farmacêutica da Faculdade de Farmácia da Universidade de

Coimbra - Portugal Resumo Uma imidazolidinadiona, 3-(4-cloro-benzil)-5-(4-nitro-benzilideno)-imidazolidina-2,4-diona

(LPSF/FZ4) com potencial terapêutico para o tratamento da esquistossomose apresenta

solubilidade aquosa e taxa de dissolução extremamente baixas, que dificultam sua absorção.

Foram realizados estudos do efeito das ciclodextrinas hidrofílicas 2-hidroxipropil-β-

ciclodextrina e 2-O-metil-β-ciclodextrina na solubilidade do LPSF/FZ4, a fim de selecionar a

ciclodextrina mais adequada a ser usada nas formulações. As possíveis interações entre o

LPSF/FZ4 e as ciclodextrinas, devido à formação de complexos de inclusão, foram

caracterizadas através de diferentes metodologias analíticas tais como: método de solubilidade

de fases, difração de raios X, calorimetria diferencial exploratória, espectroscopia de

infravermelho com transformada de Fourier e a microscopia eletrônica de varredura. Estudos

de dissolução em pH gástrico artificial indicaram uma substancial melhoria das propriedades

de dissolução do LPSF/FZ4, a partir dos complexos de inclusão formados. Os dados obtidos

sugerem que a 2-O-metil-β-ciclodextrina é a ciclodextrina mais indicada para as formulações,

uma vez que apresentou melhores resultados no aumento da solubilidade e taxa de dissolução

do LPSF/FZ4.

Palavras-Chave: 3-(4-cloro-benzil)-5-(4-nitro-benzilideno)-imidazolidina-2,4-diona;

Ciclodextrinas; Complexos de inclusão; Dissolução; Solubilidade

90

Abstract An imidazolidinedione, 3-(4-cloro-benzyl)-5-(4-nitro-benzylidene)-imidazolidine-2,4-dione

(LPSF/FZ4) with potential schistosomacide activity, exhibits an extremely low aqueous

solubility and dissolution rate, which difficult its absorption. Studies of the effect of

hydrophilic cyclodextrins 2-hidroxipropil-β-ciclodextrina and 2-O-metil-β-ciclodextrina on

the solubility of the LPSF/FZ4 were performed to select the adequate cyclodextrin to be used

in the formulations. The possible interactions between this compound and the cyclodextrins,

due to the formation of inclusion complexes, were characterized by different analytical

methods, such as: phase solubility method, X-ray diffraction, differential scanning

calorimetry, Fourier transform-infrared, and scanning electron microscopy. Studies of

dissolution in pH artificial gastric indicated an important improvement of the properties of

dissolution of the LPSF/FZ4, starting from the inclusion complexes formed. The data

obtained suggest that the 2-O-metil-β-ciclodextrin is the most indicated cyclodextrin to be

used for the formulations, once it presented better results in the increase of the solubility and

dissolution rate of the LPSF/FZ4.

Keywords: 3-(4-cloro-benzyl)-5-(4-nitro-benzylidene)-imidazolidine-2,4-dione;

Cyclodextrins; Inclusion complexes; Dissolution; Solubility


91

1. Introdução

3-(4-cloro-benzil)-5-(4-nitro-benzilideno)-imidazolidina-2,4-diona (LPSF/FZ4),

sintetizado no Laboratório de Planejamento e Síntese de Fármacos - LPSF do Departamento

de Antibióticos da Universidade Federal de Pernambuco teve sua estrutura química idealizada

a partir do niridazol, fármaco utilizado no passado no combate a esquistossomose (Fig.1).

O LPSF/FZ4 cuja atividade esquistossomicida foi testada por Oliveira et al [1], faz

parte de uma quimioteca de análogos imidazolidinônicos potencialmente bioativos. As

variações estruturais conferem novas propriedades físico-químicas e alteram a reatividade de

uma molécula. O efeito produzido pela modificação estrutural na atividade biológica dos

derivados imidazolidínicos tem sido objeto de grande interesse [2].

Fig. 1 – Derivados imidazolidinônicos

O sucesso no desenvolvimento de novos fármacos requer não apenas estudos da

otimização da rota sintética ou de suas interações ligante-receptor, é necessário também que o

fármaco atinja seu alvo. Para que a absorção do fármaco ocorra é necessário que as suas

moléculas estejam em solução no local de absorção. A dissolução da forma farmacêutica

sólida nos fluidos gastrintestinais é um pré-requisito para que ocorra a absorção seguida da

distribuição do fármaco para a circulação sistêmica [3]. O LPSF/FZ4, assim como, 35-40% de

todos os novos compostos, possui solubilidade em água limitada (S<1µg/mL) e certamente

apresentará subseqüentes problemas para alcançar níveis sanguíneos terapeuticamente

relevantes.

O aumento da solubilidade, da taxa de dissolução e da biodisponibilidade de fármacos

pouco solúveis é um dos mais desafiantes aspectos no desenvolvimento moderno de fármacos

[4]. Portanto, há uma urgente necessidade de se encontrar soluções para a formulação desses

fármacos pouco solúveis. Estas novas técnicas de formulação devem ser, preferencialmente,

S

N

O2N

NNC H

O

NIRIDAZOL LPSF/FZ4

NC

NCH2

O

O

Cl

H

CH

O2N

92

aplicadas para qualquer fármaco pouco solúvel, independente de sua estrutura química e

dimensão molecular espacial [5].

As Ciclodextrinas (CD) são conhecidas como moléculas hospedeiras típicas, sendo as

moléculas encapsuladas designadas por moléculas hóspedes. Desta associação resultam os

complexos de inclusão, sem o estabelecimento de ligações covalentes, que originam

determinadas modificações nas propriedades físicas, químicas e biológicas da molécula

incluída, melhorando a dissolução em meio aquoso de compostos de baixa solubilidade.

Através dos complexos de inclusão do LPSF/FZ4 com a 2-hidroxipropil-β-

ciclodextrina (HPβCD) e a 2-O-metil-β-ciclodextrina (MβCD), nosso trabalho objetivou

investigar os efeitos das técnicas de formulação e ação destes derivados das ciclodextrinas

naturais, a fim de selecionar a técnica e o carreador mais adequado que melhore a

solubilidade, a taxa de dissolução e consequentemente a biodisponibilidade extremamente

baixas do LPSF/FZ4.

2. Material e Métodos 2.1. Material

Neste estudo foram utilizados o LPSF/FZ4, as ciclodextrinas HPβCD (Kleptose®

HPB) e MβCD (Kysmeb®) fornecidas pelo fabricante Roquette e demais reagentes de grau

analítico PA.

2.2. Estudo de Solubilidade de Fases

O estudo de solubilidade de fases foi realizado segundo o método descrito por Higuchi

e Connors [6]. Quantidades em excesso de LPSF/FZ4 (30 mg) foram adicionados a 10 mL de

soluções aquosas com concentrações crescentes de HPβCD (0 a 200 mM) e MβCD (0-50

mM). As suspensões obtidas foram submetidas à agitação durante 14 dias à 25ºC para

estabelecimento do equilíbrio das amostras. Posteriormente, foram filtradas através de filtros

de nylon 0,45 µm (Millipore® HA), diluídas e quantificadas por espectroscopia (UV-1603,

Shimadzu) a 350 nm. As constantes de estabilidade KS dos complexos de inclusão, foram

calculadas a partir dos diagramas de solubilidade de fases, através de seguinte equação (Fig.

2):

93

Declive KS= S0 (1- Declive)

Fig. 2. Equação de Higuchi e Connors

Onde S0 representa a solubilidade do LPSF/FZ4 na ausência de CD, e o declive da reta foi

obtido por análise de regressão linear.

2.3. Preparação dos complexos no estado sólido

Os sistemas binários LPSF/FZ4:HPβCD e LPSF/FZ4:MβCD foram preparados numa

relação molar fármaco:CD de 1:1, por aplicação de três métodos diferentes (malaxagem, co-

evaporação e secagem por pulverização) seguidamente descritos, de forma detalhada, além

das suas misturas físicas nas mesmas proporções.

2.3.1. Mistura Física (MF)

Misturas físicas equimolares foram preparadas em gral de porcelana, com auxílio de

pistilo, de acordo com o método de diluição geométrica, pela combinação do LPSF/FZ4 e da

respectiva CD rigorosamente pesados. A mistura foi posteriormente tamisada em malha de

200 µm e acondicionada em frasco ampola.

2.3.2. Malaxagem (ML)

A partir de uma mistura física equimolar, os produtos malaxados foram preparados

pela adição de pequenos volumes de uma solução etanol:água (30:70, v/v), sob trituração

contínua até à obtenção de uma pasta. Utilizou-se aproximadamente uma quantidade de

solução hidroalcoólica correspondente a 30% da massa total da mistura física. A malaxagem

do produto pastoso prosseguiu durante 60 minutos, sendo adicionadas durante este processo,

pequenas quantidades do solvente de malaxagem, de forma a manter a consistência adequada

da pasta. O produto malaxado, depois de seco em estufa à 40ºC durante 48h, foi tamisado em

malha de 200 µm e acondicionado em frasco ampola.

94

2.3.3. Co-evaporação (CO)

Quantidades equimolares de LPSF/FZ4 e respectiva CD devidamente pesados, foram

solubilizados numa solução etanol:água (60:40, v/v) e aproximadamente 2 mL de amônia a

37% [7], sob agitação magnética contínua durante 72h. Após este período a solução límpida

resultante foi submetida à evaporação sob pressão reduzida (-800 ± 20 mbar) a 50 ± 5ºC em

evaporador rotativo (Heidolph-Laborota 4001). O produto co-evaporado depois de seco em

estufa à 40 ºC foi tamisado em malha de 200 µm e acondicionado em frasco ampola.

2.3.4. Secagem por Pulverização (SP)

Quantidades equimolares de LPSF/FZ4 e respectiva CD devidamente pesados, foram

solubilizados numa solução etanol:água (60:40,v/v) e aproximadamente 2 mL de amônia a

37% [7], sob agitação magnética contínua durante 72h. A solução resultante foi seca por

pulverização, em Spray-dryer (Labplant SDO5), sob as seguintes condições: temperatura de

entrada: 145 ºC; temperatura de saída: 46 ºC; velocidade do fluxo de ar: 50 m3/h; velocidade

do fluxo da solução: 490 mL/h; pressão de ar de pulverização: 0,1 MPar. Os sólidos

resultantes foram tamisados em malha de 200 µm e acondicionados em frasco ampola.


Os difratogramas foram obtidos num difratômetro SIEMENS (X-Ray Diffractometer,

modelo D-5000), equipado com anodo de cobre. As amostras foram analisadas no intervalo de

ângulo 2θ de 5-50º.


As análise de DSC das amostras foram realizadas num calorímetro de varredura

diferencial Shimadzu DSC-50 System (Shimadzu, Kyoto, Japan), com amostras de 2 mg em

cápsulas de alumínio, aquecidas entre 25-300ºC a uma velocidade de aquecimento de

10°C.min-1 , sob fluxo de nitrogênio de 10 cm3.min-1.

95


Os espectros foram obtidos em um espectrômetro (Burker FT-IR / IFS 66), formulados

em pastilhas de KBr, contendo 1mg da amostra para 100 mg de KBr. A região espectral

estudada foi de 4000-400 cm1 com resolução de 4 cm-1.

2.7. Estudo de Dissolução A dissolução do LPSF/FZ4 e dos complexos formados foi realizada em um dissolutor

Varian VK 7010 de acordo com o método preconizado pela Farmacopéia Brasileira e a

Farmacopéia Americana USP [8, 9].

Quantidades de misturas físicas e complexos de inclusão equivalentes a 8 mg de

LPSF/FZ4 foram cuidadosamente pesadas. Os ensaios foram realizados a temperatura de 37 ±

0,5 ºC, utilizando 900 mL da solução tampão de ácido clorídrico (pH = 1,2) contendo 1% de

lauril sulfato de sódio em cada cuba de dissolução, usando o aparato 2 (pá) com velocidade de

rotação de 75 rpm. A quantificação do teor de LPSF/FZ4 dissolvido foi posteriormente

determinada por espectroscopia UV a 350 nm, em intervalos de tempo predeterminados de 15

minutos, durante 2 horas. Todos os ensaios foram efetuados em triplicata. A eficiência de

dissolução aos 60 min (ED60min) foi avaliada e calculada através da razão entre a área sob a

curva de dissolução do LPSF/FZ4 no intervalo de tempo compreendido entre zero e 60

minutos (ASC 0-60minutos) e a área total do retângulo (ASCTR) definido pela ordenada (100% de

dissolução) e pela abscissa (tempo igual a 60 minutos).

3. Resultados e discussão 3.1. Estudo de Solubilidade de Fases

Observou-se nos dois casos o aumento linear da solubilidade do LPSF/FZ4 em função

do aumento da concentração das ciclodextrinas, dentro do intervalo de concentração estudado.

Esta relação linear, hóspede-hospedeiro, sugere a formação de complexos solúveis de

primeira ordem molecular relativamente à concentração de CD, correspondendo a um

diagrama do tipo AL, podendo-se assumir uma estequiometria 1:1 [6].

A magnitude da constante Ks varia geralmente entre 0 e 105 M-1 [10-12]. Os valores

das constantes de estabilidade obtidos para a HPβDC e a MβCD foram Ks = 589,84 M-1 e

96

959,45 M-1, respectivamente. Isto sugere uma maior afinidade de complexação da MβDC pelo

LPSF/FZ4 do que a HPβCD, e a formação de complexos mais estáveis com àquela CD [13].

Os diagramas obtidos para os sistemas LPSF/FZ4:HPβDC e LPSF/FZ4:MβCD estão

representados na Figura 3.

Fig. 3. Diagrama de Solubilidade de Fases do LPSF/FZ4 em função da concentração das ciclodextrinas, em solução aquosa a 25 ºC


Os difratogramas dos sistemas binários entre as ciclodextrinas HPβDC (Fig.4.) e

MβDC (Fig.5.) evidenciam mudanças expressivas na cristalinidade do LPSF/FZ4, com

diminuição da intensidade de alguns picos e/ou seu completo desaparecimento.

O perfil de difração das misturas físicas para as duas CD apresentou-se praticamente

como a sobreposição dos difratogramas do LPSF/FZ4 puro e as respectivas CDs.

O difratograma do LPSF/FZ4:HPβDC malaxado, não apresentou diferença

significativa em relação a sua mistura física. Entretanto, nos sistemas LPSF/FZ4:MβDC

malaxado e co-evaporado o perfil de difração apresenta grandes mudanças, envolvendo o

surgimento de novos picos comparados à mistura física. Tal fenômeno pode ser explicado

pela habilidade em formar cristais que não está totalmente bloqueada na MβDC, devido à

distribuição dos seus poucos grupamentos metila. Ao contrário da HPβDC cuja habilidade em

formar cristais está completamente bloqueada devido à distribuição ramdômica de múltiplos

Diagrama de Fases

0,000

0,050

0,100

0,150

0,200

0,250

0,300

0,350

0 50 100 150 200

Ciclodextrinas (mM)

LP

SF

/FZ

4 (

mM

)

HPBCD

MBCD

97

(a) (a) (b)

(b)

(c) (c) (d) (d) (e) (e) (f ) (f)

0 10 20 30 40 50

2θ (°)

0 10 20 30 40 50

Fig. 4. Difratogramas dos sistemas LPSF/FZ4:HPβDC: (a) LPSF/FZ4; (b) HPβDC; (c) MF; (d) ML; (e) CO; (f) SP

Fig. 5. Difratogramas dos sistemas LPSF/FZ4:MβDC: (a) LPSF/FZ4; (b) MβDC; (c) MF; (d) ML; (e) CO; (f) SP

98

grupamentos hidroxi-propil [14].

Os produtos obtidos através de secagem por pulverização, nas duas CD, apresentam

completa redução da cristalinidade, cujo padrão de difração revela uma natureza amorfa da

nova fase sólida, podendo sugerir a formação de verdadeiros complexos de inclusão no estado

sólido [15].


O comportamento térmico apresentado pelo LPFS/FZ4 é característico de um

composto cristalino, com pico endotérmico intenso e bem definido em 227 ºC, que

corresponde à temperatura do seu ponto de fusão. Os termogramas das duas CD (HPβDC e

MβDC) apresentam efeito endotérmico alargado entre 45-100 ºC associado à liberação da

água de cristalização da CD [16].

Para as MF, o termograma da HPβDC apresentou a combinação sobreposta da análise

térmica individual de cada componente (Fig. 6c). Comportamento semelhante foi observado

para a MF da MβDC. No entanto, para esta ciclodextrina, observa-se um pequeno

deslocamento para temperaturas mais baixas (225 ºC) do pico de fusão do LPSF/FZ4, além da

diminuição de sua intensidade, sugerindo e existência de uma fraca interação conseqüente à

ativação mecânica durante a preparação ou durante o aquecimento [17, 18].

Uma expressiva diminuição na intensidade e deslocamento (218 ºC) do pico de fusão

do LPSF/FZ4 é observada no sistema malaxado com a MβDC. Esta alteração é menos

evidente no caso da HPβDC, muito provavelmente devido à formação de uma pasta muito

viscosa, de difícil manipulação, apresentada por esta CD durante a manipulação. Alguns

autores evitam o uso da técnica de malaxagem na preparação de complexos de inclusão com

esta ciclodextrina [19].

O termograma de DSC do sistema binário LPFS/FZ4:MβDC co-evaporado apresentou

um comportamento singular pela presença de um pico endotérmico extra (224 e 216 ºC) que

muito provavelmente está associado à formação de uma nova forma cristalina LPSF/FZ4-CD,

peculiar à MβDC, sugerida na difração de raios X.

O desaparecimento completo do pico de fusão do LPFS/FZ4 associado a uma

expressiva alteração no pico característico da desidratação da MβDC na técnica de secagem

por pulverização, constitui uma forte indicação da existência de interações intermoleculares

mais estáveis, envolvendo o LPSF/FZ4 e os grupamentos hidroxílicos da MβDC, sugerindo a

formação de um verdadeiro complexo de inclusão [20, 21].

99

xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

0 50 100 150 200 250 300

Temperatura ºC

(a)

(c)

(d) (d)

(c)

(e)

En

d oté

r mic

o

Fig. 6. Termograma de DSC dos sistemas LPSF/FZ4:HPβDC: (a) LPSF/FZ4; (b) HPβDC; (c) MF; (d) ML; (e) CO; (f) SP

(f)

0 50 100 150 200 250 300

Temperatura ºC

(a)

(b)

Fig. 7. Termograma de DSC dos sistemas LPSF/FZ4:MβDC: (a) LPSF/FZ4; (b) MβDC; (c) MF; (d) ML; (e) CO; (f) SP

(f)

(b)

(e)

100

Apesar da presença sutil do pico de fusão do LPFS/FZ4 no sistema LPFS/FZ4:HPβDC

através da mesma técnica, não se pode concluir, inequivocamente, a “não” formação do

complexo de inclusão, uma vez que seu difratograma sugere exatamente o contrário!


Através desta metodologia, pode-se avaliar a ocorrência de interações e a formação de

complexos de inclusão entre diferentes moléculas no estado sólido. Os espectros de

infravermelho são apresentados nas figuras 8 e 9.

Nos espectros obtidos, tornou-se difícil observar a banda característica (3190 cm-1) do

grupo amida (>NH) do LPSF/FZ4, devido a uma diminuição significativa da sua intensidade e

a sobreposição de bandas de forte intensidade, localizadas entre 3410-3350 cm -1,

correspondentes à vibração de distensão dos grupos –OH das duas CD.

A diminuição das intensidades das bandas características do LPSF/FZ4 apresentadas

nas misturas físicas foi atribuída a uma quantidade proporcionalmente inferior de LPSF/FZ4

nas pastilhas de brometo de potássio dos sistemas binários.

Nos espectros dos sistemas obtidos por malaxagem, co-evaporação e secagem por

pulverização, a banda característica do grupo carbonilo (C=O) do LPSF/FZ4 sofreu

significativa diminuição de intensidade, principalmente usando a técnica da secagem por

pulverização para ambas CD. De modo simultâneo, as bandas características dos grupos –OH

da HPβDC e da MβDC apresentam estiramento e desvio para freqüências mais baixas,

sugerindo a formação de ligações de hidrogênio intermoleculares entre o grupo carbonilo

(C=O) do LPSF/FZ4 e os grupos hidroxílicos (-OH) das cavidades das CD, o que constitui

uma evidência da complexação [22, 23].

As bandas atribuídas à região dos aromáticos (900-675 cm-1) também sofreram uma

diminuição considerável de intensidade, sugerindo a ocorrência de uma modificação no

ambiente eletroquímico desta região, devido à inclusão monomolecular do LPSF/FZ4 no

interior da cavidade das DCs.

101

Fig. 8. Espectros de IV dos sistemas LPSF/FZ4:HPβDC: (a) LPSF/FZ4; (b) HPβDC; (c) MF; (d) ML; (e) CO; (f) SP

(b)

3410

(c)

3351

(d)

3379

(f)

3379

4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500


(a)

3190

1770-1720

900-675

(e)

3381

102

(c)

3406

(b)

3408

(d)

3382

(f)

3379

Fig. 9. Espectros de IV dos sistemas LPSF/FZ4:MβDC: (a) LPSF/FZ4; (b) MβDC; (c) MF; (d) ML; (e) CO; (f) SP

4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500


(a)

3190

1770-1720

900-675

(e)

3406

103

3.6. Estudo de Dissolução

Os perfis de dissolução dos sistemas LPSF/FZ4:HPβDC e LPFS/FZ4:MβDC no suco

gástrico artificial (pH 1,2) estão representados na figura 10.

Como pôde ser observado, não ocorreu uma completa dissolução do LPSF/FZ4 nas

diferentes preparações, após o período total de duração do ensaio (120 min). Os valores

obtidos da eficiência de dissolução (ED60min%) (Fig. 11) para a primeira hora de ensaio,

possibilitam inferir que: os melhores perfis de dissolução são conferidos ao LPSF/FZ4 nos

sistemas obtidos através da secagem por pulverização e malaxado envolvendo a MβDC,

estando em concordância com o valor da constante de estabilidade obtido para esta

ciclodextrina no estudo de solubilidade de fases; a taxa de dissolução para os sistemas obtidos

é maior na seguinte ordem: MF<ML<CO<SP para a HPβDC e MF<CO<ML<SP para a

MβDC; o aumento quantitativo da eficiência de dissolução do LPSF/FZ4 (ED60min% 4,02 ±

0,25) alcança valores superiores a quatro vezes no sistema de secagem por pulverização com a

HPβDC (ED60min% 17,44 ± 0,26) e superiores a seis vezes para a MβDC (ED60min% 24,95 ±

0,18) no mesmo sistema.

Fig. 10. Perfis de dissolução do LPSF/FZ4 e dos sistemas LPSF/FZ4:HPβDC (a) LPSF/FZ4:MβDC (b) em suco gástrico artificial (pH 1,2) contendo 1% de lauril sulfato de sódio

0 30 60 90 1200

10

20

30

40

50

60

70

% L

PS

F/F

Z4

diss

olvi

do

Tempo (min)

LPSF/FZ4 MF ML CO SP

(a)

0 30 60 90 1200

10

20

30

40

50

60

70

%LP

SF

/FZ

4 di

ssol

vido

Tempo (min)

LPSF/FZ4 MF ML CO SP

(b)

104

O aumento do parâmetro ED60min% apresentado pelas misturas físicas e o sistemas

malaxados de ambas as CD em relação ao LPSF/FZ4 puro, pode ser atribuído ao aumento da

sua solubilidade e/ou molhabilidade na presença das ciclodextrinas devido à ação local , ao

nível do microambiente da camada hidrodinâmica que imediatamente se forma após a

dissolução das CDs, no início do processo de dissolução. Além disso, existe a possibilidade

de rápida formação in situ de complexos solúveis no meio de dissolução, pela inclusão da

molécula hóspede na cavidade das CDs ou através de interações com os grupos exteriores das

CDs (complexos outer spheres) [24-26].

É preciso também salientar que o aumento expressivo da dissolução observado para o

sistema malaxado com a MβDC sugere que o grau de cristalinidade não pode ser tido como

razão exclusiva que justifique as mudanças de solubilidade e dissolução destes complexos de

inclusão [27], uma vez que, o difratograma deste sistema indicou a presença de uma nova fase

cristalina que, neste caso, não comprometeu a dissolução do LPSF/FZ4.

Fig. 11. Percentual de Eficiência de Dissolução (ED60min %) em 60 minutos

Eficiência de Dissolução %

0

5

10

15

20

25

% E

D 60

min

LPSF/FZ4 4,02 4,02 4,02 4,02

HPBCD 7,54 10,77 12,55 17,44

MBCD 8,97 22,25 16,61 24,95

1 2 3 4 MF ML CO SP

105

4. Conclusões

A partir dos resultados deste estudo, pode-se demonstrar a capacidade de formação de

complexos de inclusão com o LPFS/FZ4, com uma estequiometria de 1:1. O complexo

formado com a MβDC, pela técnica de secagem por pulverização, apresentou-se como a

melhor opção para o aumento da solubilidade aquosa e a taxa de dissolução do LPSF/FZ4, os

quais constituem fatores que limitam a sua absorção.

Apesar da MβDC apresentar uma constante de estabilidade superior ao observado para

a HPβDC, a sua maior eficiência na melhoria das propriedades de dissolução do LPSF/FZ4

pode ser explicada com base na sua hidrossolubilidade, poder molhante, amorfizante e

complexante.

Os valores de Ks não podem ser usados como única ferramenta na escolha da

molécula complexante, mas como um dos parâmetros a ter em consideração na caracterização

dos complexos de inclusão. Isto realça a importância da escolha criteriosa, fundamentada no

resultado final de um conjunto de diferentes análises de caracterização físico-química a fim de

selecionar a técnica e do carreador mais adequado.

4. Referências [1] Oliveira, S.M., Albuquerque, M.C.P.A., Pitta, M.G.R., Malagueño, E., Santana, J.V.,

Lima, M.C.A., Pitta, I.R.,Galdino, S.L. A resposta do Schistosoma mansoni mantido

in vitro frente a derivados imidazolidinônicos (2004) Acta Farmaceutica Bonaerense.

23: 343-348.

[2] Santos, M.V.P., Junior, M.R.S., Oliveira, S.M., Silva, J.P., Lima, M.T.C., Lima, M.C.A.,

Galdino, S.L., Pitta, I.R. Configurational and conformational analysis of some fully

substituted imidazolidinic compounds: a theoretical study (2005) J. Molec. Struct

THEOCHEM. 715: 191-198.

[3] Lachman, L., Lieberman, H., Kanig, J.L.,(2001) "Teoria e prática na Indústria

Farmacêutica" (Calouste Gulbekian ed) Lisboa Vol.1 Pág. 505.

[4] Mooter, G.V., Weuts, I., Ridder, T.,N., B. Evaluation of Inutec SP1 as a new carrier in the

formulation of solid dispersions for poorly soluble drugs (2006) International Jounal

of Pharmaceutics. 316: 1-6.

[5] Rathbone, M.J., Hadgraft, J., Roberts, M.S. Drugs and the pharmaceutical sciences. (2003)

Modified-Release Drug Delivery Technology. 126: 134-135.

106

[6] Higuchi, T., Connors, K. Phase solubility techniques (1965) Adv. Anal. Chem. Instrum. 4:

117-212.

[7] Loftsson, T., Sigurdsson, H.H., Másson, M., Schipper, N. Preparation of solid

drug/cyclodextrin complexes of acidic and basic drugs (2004) Pharmazie. 59: 1 25-29.

[8] FARMACOPÉIA Brasileira 4ª ed., São Paulo: Atheneu (1988.)

[9] UNITED STATES PHARMACOPEIA CONVENTION Validation of Compendial

Methods. In: US Pharmacopeia, 29. ed., Rockville , 2006. cap. 1225

[10] Stella, V.J., Rajewski, R.A. Cyclodextrins: Their future in drug formulation and delivery

(1997) Pharm. Res. 14: 556-567.

[11] Stella, V.J., Rao, V.M., Zannou, E.A., Zia, V. Mechanisms of drug release from

cyclodextrin complexes (1999) Adv. Drug. Deliv. Rev. 36: 3-16.

[12] Zia, V., Rajewski, R.A., Stella, V.J. Effect of cyclodextrin charge on complexation of

neutral and charged substrates: comparison of (SBE)7M-beta-CD to HP-beta-CD.

(2001) Pharm. Res. 18: 668-673.

[13] Hara, T., Hirayama, F., Arima, H., Yamaguchi, Y.,K., U. Improvement of solubility and

oral bioavailability of 2-(N-Cyanoimino)-5-{(E)-4-styrylbenzylidene}-4-

oxothiazolidine (FPFS-410) with antidiabetic and lipid-lowering activities in dogs by

2-hydroxypropyl-β-cyclodextrin (2006) Chem. Pharm. Bull. 54: 344-349.

[14] Roquette-Pharma Disponível em: <http://www.roquette-pharma.com/delia-

CMS/news_and_documentation/article_id-1734/topic_id-127/kleptose-r--crysmeb-

exp-methyl-beta-cyclodextrin-from-roquette-14-pages.html>.Acesso em: 5 mar. 2008.

[15] Veiga, M.D., Ahsan, F. Study of tolbutamide-hydroxypropyl-γ-cyclodextrin interaction

in solution and solid state. (2000) Chem. Pharm. Bull. 48: 793-797.

[16] Pinto, L.M.A., Fraceto, L.F., Santana, H.A.A., Pertinhez, T.A., Junior, S.O., de Paula, E.

Physico-chemical characterization of benzocaine-β-cyclodextrin inclusion complexes

(2005) J. Pharm. Biom. Anal. 39: 956-963.

[17] Mura, P., Faucci, M.T., Bettinetti, G.P. The influence of polyvinylpyrrolidone on

naproxen complexation with hydroxypropyl- -cyclodextrin (2001) Eur. J. Pharm. Sci.

. 13: 187-194.

[18] Chun, I.K., Yun, D.S. Inclusion complexation of hydrocortisone butyrate with

cyclodextrins and dimethyl-β-cyclodextrin in aqueous and solid state (1993) Int. J.

Pharm. 96: 91-103.

[19] Ventura, C.A., Puglisi, G., Giammona, G.,Bottino, F.A. Comparative study on inclusion

compounds of 4-biphenylacetic acid with β-cyclodextrin, hydroxypropylated-β-

107

cyclodextrins, and methylated-β-cyclodextrins (1994) Drug Dev. Ind. Pharm. 20:

2245-2265.

[20] Yap, K.L., Liu, X., Thenmozhiyal, J.C., Ho, P.C. Characterization of the 13-cis-retinoic

acid/cyclodextrin inclusion complexes by phase solubility, photostability,

physicochemical and computational analysis (2005) Eur. J. Pharm. Sci. 25: 49-56.

[21] Doliwa, A., Santoyo, S., Ygartua, P. Influence of piroxicam:hydroxypropyl-β-

cyclodextrin complexation on the in vitro permeation and skin retention of piroxicam

(2001) Skin. Pharmacol. Appl. Skin. Physiol. 14: 97-107.

[22] Vavia, P.R., Adhage, N.A. Freeze-dried inclusion complexes of tolfenamic acid with β-

cyclodextrins (2000) Pharm. Dev. Techn. 5: 571-574.

[23] Cirri, M., Rangoni, C., Maestrelli, F., Corti, G.,Mura, P. Development of fast-dissolving

tables of flurbiprofen-cyclodextrin complexes (2005) Drug Dev. Ind. Pharm. 31: 697-

707.

[24] Arias, M.J., Moyano, J.R., Muñoz, P., Ginés, J.M., Justo, A.,F., G. Study of omeprazole-

γ-cyclodextrin complexation in the solid state (2000) Drug Dev. Ind. Pharm. 26: 253-

259.

[25] Ribeiro, L., Ferreira, D.C., Veiga, F.J.B. In vitro controlled release of vinpocetine-

cyclodextrin-tartaric acid multicomponent complexes from HPMC swellable tablets

(2005) J. Control Release. 103: 325-339.

[26] Figueiras, A., Carvalho, R.A., Ribeiro, L., Torres-Labandeira, J.J., Veiga, F.J.B. Solid-

state characterization and dissolution profiles of the inclusion complexes of

omeprazole with native and chemically modified β-cyclodextrin (2007) Eur. J. Pharm.

Biopharm. 67: 531-539.

[27] Cunha-Filho, M.S.S., Dacunha-Marinho, B., Torres-Labandeira, J.J., Mertínez-Pacheco,

R.,Landín, M. Characterization of β-Lapachone and methylated β-cyclodextrin solid-

state systems (2007) AAPS Pharm. Sci. Tech. 8(3): 3

CONCLUSÕESCONCLUSÕESCONCLUSÕESCONCLUSÕES

109

CONCLUSÕES

O uso de dispersões sólidas e complexos de inclusão pareceu ser uma promissora

alternativa para melhorar a solubilidade e dissolução dos protótipos estudados, uma vez

que a formação de sal com estas moléculas é uma tarefa muito difícil.

Embora cada um dos polímeros utilizados nos sistemas de dispersões sólidas

apresentados tenham se revelado benéficos, o polivinilpirrolidone (PVP) destacou-se pelos

melhores resultados obtidos no perfil de dissolução e no estudo teórico de modelagem

molecular, sendo, numa planificação qualitativa, o polímero carreador de escolha.

A solubilidade e a velocidade de dissolução do LPSF/FZ4 complexado seja com a 2-

hidroxipropil-β-ciclodextrina (HPβCD) ou com a 2-O-metil-β-ciclodextrina (MβCD) foram

aumentadas significativamente quando comparadas ao protótipo isolado. Especificamente,

para a MβCD, os resultados obtidos são ainda mais expressivos do que os alcançados nos

sistemas de dispersão sólida com PVP.

O valor ligeiramente superior da constante de estabilidade (Ks) apresentado pela

MβCD não deve ser usado como única ferramenta que justifique a eficiência da

complexação, mas como um dos parâmetros a ter em consideração na caracterização dos

complexos de inclusão, destacando-se a importância de se realizar um estudo completo, tal

como foi feito, incluindo todas as possibilidades existentes, procurando proporcionar uma

visão global e coerente, além de corrigir contradições; principalmente quando se trata de

moléculas novas onde se desconhece totalmente seu comportamento nestes sistemas.

Apesar dos complexos com a MβCD obtidos por secagem por pulverização terem

apresentado melhor resultado, sua preparação em grande escala possui custo elevado e

baixos rendimentos. Entretanto, o resultado também significativo, obtido através da

malaxagem com esta mesma ciclodextrina, constitui uma excelente opção a ser adotada de

fácil transposição de escala, baixo custo e rendimento favorável.

Na comparação dos resultados apresentados no estudo de modelagem molecular entre

o LPSF/FZ4 e LPSF/GQ2, foi observado que o LPSF/FZ4, uma imidazolidina (N-H),

parece ser cerca de 4 vezes mais estável na formação de complexo com o monômero PVP,

do que o LPSF/GQ2, uma tiazolidina e, portanto, não apresenta o grupo N-H como doador

de ligação de hidrogênio que normalmente estabelece uma interação intermolecular mais

intensa. Somado a isso, também foi observado o fato de que o aumento da taxa de

110

dissolução apresentado está relacionado com a existência e a intensidade destas interações

intermoleculares. A compreensão destas informações pode levar à concepção da

formulação para o LPSF/FZ4.

Entretanto, o estudo desenvolvido foi pioneiro para os protótipos em questão e por isso

as conclusões supracitadas são preliminares, necessitando de investigações adicionais mais

aprofundadas.

PERSPECTIVASPERSPECTIVASPERSPECTIVASPERSPECTIVAS

112

PERSPECTIVAS

► Realizar perfil de dissolução para os dois protótipos e seus complexos em pH entérico (pH

6,8);

►Validar a metodologia analítica desenvolvida para o teste de dissolução e proceder

semelhante validação para determinação de teor;

►Realizar estudos de espectroscopia de UV-vis dos sistemas de dispersão sólidas a fim de

investigar a correlação intensidade X concentração;

►Avaliar através de microscopia eletrônica o tamanho das partículas durante o perfil de

dissolução nos diferentes sistemas;

►Aplicação da metodologia dos fluidos super-críticos como alternativa para formação de

complexos de inclusão com o LPSF/GQ2;

►Formação de complexos multicomponentes para o LPSF/FZ4 usando o PVP e a 2-O-metil-

β-ciclodextrina e avaliação do aumento da solubilidade e dissolução comparativamente ao

correspondente complexo binário;

►Verificação da estabilidade dos complexos formados;

►Concluir as caracterizações necessárias à formulação da Carta de Identidade dos

respectivos protótipos.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICASREFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICASREFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICASREFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

114

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Albuquerque, J.F.C.; Rocha Filho, J.A.; Brandão, S.S.F.; Lima, M.C.A.; Ximenes, E.A.;

Galdino, S.L.; Pitta, I.R.; Chantegrel, J.; Perrissin,M.; Luu-Duc, C. Synthesis and

Activity of Substituted Imidazolidinediones and Thioxoimidazolidinones. II Fármaco.

v.54. p.77-82. 1999. Bikiaris, D.; Papageorgiou, G.Z.; Stergiou, A.; Pavlidou E.; Karavas, E.; Kanaze, F.;

Georgarakis, M. Physicochemical studies on solid dispersions of pooly water-soluble

drugs Evaluation of capabilities and limitations of thermal analysis techniques,

Thermochimica Acta. v. 439. p. 58-67. 2005.

Frederich, H.; Fussnegger, B.; Kolter, K.; Bodmeier, R. Dissolution rate improvement

of poorly water soluble drugs obtained by absorbing solutions of drugs in hydrophilic

solvents onto high surface area carries. Eur. J. Pharm. Biopharm. v. 62. p. 171-6.

2006.

Horter, D.; Dressman, J.B. Influence of physicochemical properties on dissolution of

drugs in the gastrointestinal tract. Adv. Drug. Deliv. Rev. v. 56. p. 75-87. 2001.

Leite, L.F.C.C.; Mourão, R.H.V.; Lima, M.C.A.; Galdino, S.L.; Hernandes, M.Z.;

Neves, F.A.R.; Vidal, S.; Barbe, J.; Pitta, I.R. Synthesis, biological evaluation and

molecular modeling studies of arylidene-thiazolidinediones with potential

hypoglycemic and hypolipidemic activities. European Journal of Medicinal

Chemistry. p.1-9. 2007.

Mourão, R.H. V.; Silva, T.G.; Soares A.L.M.; Vieira, E.S.; Santos, J.N.; Lima, M.C.A.;

Lima, V.L.M.; Galdino, S.L; Barbe, J.; Pitta, I.R. Synthesis and biological activity of

novel acridinylidene and benzylidene thiazolidinediones. Eur. J. Med. Chem. v. 40,

1129-1133 2005.

Ohara, T.; Kitamura, S.; Kitagawa, T.; Terada, K. Dissolution mechanism of poorly

water-soluble drug from extended release solid dispersion system with ethylcellulose

and hydroxypropylmethylcellulose. Int. J. Pharm. v.302. p. 95-102. 2005.

Pitta, M.G.; Neves, J.K.; Silva, P.G.; Irmão, J.I.; Malagueño, E.; Santana, J.V.; Lima,

M.C.A.; Galdino, S.L.; Pitta, I.R.; Albuquerque, M.C. New Imidazolidinic Bioisosters:

115

Potential Candidates for Antischistosomal Drugs. Mem. Inst.Oswaldo Cruz. v.101. p.

1:313-316. 2006.

Santos, L.C.; Uchoa, F.T.; Canas, A.R.P.A.; Sousa, I.A.; Moura, R.O.; Lima, M.C.A.;

Galdino, S.L.; Pitta, I.R.; Barbe, J. Synthesis and anti-inflammatory activity of new

thiazolidine-2,4-diones, 4-thioxothiazolidinones and 2-thioxoimidazolidinones.

Heterocyclic Communications. v. 11(2). p. 121-128. 2005.

Vippagunta, S.R.; Wang, Z.; Hornung, S.; Krill, S. L. Factors affecting the formation of

eutectic solid dispersions and their dissolution behavior. J. Pharm. Sci. v. 96. p.294-

304. 2006.

Wazeer, M.I.M.; Isab, A.A.; Fettouhi, M. New Cadmium Chloride Complexes with

Imidazolidine-2-Thione and its Derivatives: X-Ray Structures, Solid State and Solution

NMR and Antimicrobial Activity Studies. Polyhedron. v. 26. p.1725-1730. 2007.

obtenção dos sistemas de dispersão sólida e complexos de … · 2019. 10. 25. · pelas...

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