microesferas PHB

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http://www.uem.br/acta ISSN printed: 1679-9291 ISSN on-line: 1807-8648 Acta Scientiarum Doi: 10.4025/actascihealthsci.v35i1.10673 Acta Scientiarum. Health Sciences Maringá v. 35 n. 1 p. 91-96 Jan.-June 2013 Avaliação do aumento da solubilidade aquosa do praziquantel incorporado em microesferas de poli3-hidroxibutirato e Eudragit ® E Giovana Carolina Bazzo Gabriela Tambosi Elizabeth Cristina Brüske Melissa Zétola e Bianca Ramos Pezzini Departamento de Farmácia Universidade da Região de Joinville Rua Paulo Malschitzki 10 89219-710 Joinville Santa Catarina Brasil. Autor para correspondência. E-mail: gbazzouol.com.br RESUMO. O praziquantel é o fármaco de escolha no tratamento da esquistossomose porém sua baixa solubilidade aquosa pode comprometer sua biodisponibilidade por via oral. Neste trabalho o praziquantel foi incorporado em microesferas de poli3-hidroxibutirato PHB e Eudragit ® E pela técnica de emulsão- evaporação do solvente com o intuito de melhorar sua solubilidade aquosa. As micropartículas preparadas com PHB apresentaram forma esférica e eficiência de encapsulação do fármaco de 78. Quando preparadas com Eudragit ® E/PHB na proporção de 50/50 apresentaram-se porosas e com eficiência de encapsulação de 42. As microesferas preparadas com os polímeros na proporção de 75/25 apresentaram-se mais porosas que as anteriores e com 52 de praziquantel encapsulado. Ensaios de dissolução in vitro demonstraram melhora significativa na solubilidade aquosa do praziquantel incorporado às microesferas de Eudragit ® E/PHB 75/25. O aumento da solubilidade está associado à elevada porosidade das microesferas e ao emprego do Eudragit ® E como carreador hidrofílico. Palavras-chave: microencapsulação fármacos pouco solúveis. Evaluation of enhanced aqueous solubility of praziquantel incorporated in poly 3- hydroxybutyrate and Eudragit ® E microspheres ABSTRACT. Praziquantel is the drug of choice for the treatment of schistosomiasis however its low water solubility may undermine the oral bioavailability. In this study praziquantel was incorporated into microspheres prepared with poly3-hydroxybutyrate PHB and a polymethacrylate Eudragit ® E using an emulsion-solvent evaporation method in order to improve its aqueous solubility. Microparticles prepared with PHB had spherical shape and encapsulation efficiency of 78. When prepared with Eudragit ® E/PHB at a ratio of 50/50 the microspheres were porous and encapsulated 42 of the drug and for a ratio of 75/25 the microspheres were more porous than those of the previous formulations with an encapsulation efficiency of 52. Dissolution in vitro led to a significant improvement in the aqueous solubility of praziquantel incorporated into Eudragit ® E/PHB 75/25 microspheres. This increased solubility is linked to the high porosity of the microspheres and the use of Eudragit ® E as a hydrophilic carrier. Keywords: microencapsulation low solubility drug. Introdução A esquistossomose é uma doença que afeta milhares de pessoas no Brasil e no mundo enquadrada no grupo das denominadas doenças negligenciadas as quais recebem pouco investimento financeiro em pesquisa e desenvolvimento de novos medicamentos KATZ PEIXOTO 2000. O fármaco de escolha efetivo contra espécies de Schistossoma é o praziquantel JESUS et al. 2006 SWEETMAN 2002 que possui efetividade pela sua capacidade de impedir o metabolismo da glicose pelo parasita afetando seu metabolismo SILVA 2002. O praziquantel é um fármaco altamente lipofílico que apresenta baixa solubilidade aquosa 04 mg mL -1 . É extensamente absorvido pelo trato gastrintestinal contudo são necessárias altas doses por via oral para superar o metabolismo de primeira passagem e assim atingir concentrações suficientes de fármaco no tecido larval CHENG et al. 2009 SWEETMAN 2002. Muitos fármacos administrados por via oral como o praziquantel apresentam baixa solubilidade em meio aquoso e podem ter a sua biodisponibilidade oral comprometida pois a sua dissolução nos líquidos biológicos é dificultada sendo essa uma etapa anterior e necessária para que ocorra a absorção e consequentemente o efeito terapêutico desejado SANT et al. 2005 WONG et al. 2006. Desta forma diversas estratégias vêm sendo estudadas e empregadas para melhorar a

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92 Bazzo et al. Acta Scientiarum. Health Sciences Maringá v. 35 n. 1 p. 91-96 Jan.-June 2013 solubilidade do praziquantel como a sua incorporação em microesferas de Gelucire ® 50/13 PASSERINI et al. 2006. Outros estudos demonstraram que a solubilidade em água do praziquantel foi melhorada formando complexos do fármaco com ciclodextrinas BECKET et al. 1999 JESUS et al. 2006 e dispersões sólidas com polivinilpirrolidona EL-ARINI LEUENBERGER 1998. A microencapsulação é uma técnica que envolve a encapsulação de partículas solução ou suspensão do fármaco num revestimento polimérico. Alguns trabalhos vêm demonstrando que a incorporação de dispersões sólidas de fármacos pouco solúveis em micropartículas poliméricas pode ser utilizada como alternativa para melhorar a solubilidade desses fármacos WONG et al. 2006. Os polimetacrilatos conhecidos comercialmente como Eudragit ® Röhm Pharma são polímeros amplamente utilizados na indústria farmacêutica e aprovados para uso por via oral. O Eudragit ® E é um polímero catiônico composto de dimetilaminoetil metacrilato e outros ésteres neutros do ácido metacrílico comumente utilizado como revestimento de formas farmacêuticas sólidas para proteção do fármaco e mascaramento de gosto desagradável QUINTEROS et al. 2008. Este polímero na sua forma não-protonada é solúvel em solventes orgânicos e insolúvel em água. Os grupos amino terciários são ionizados em condições ácidas tornando o polímero solúvel em pH menor que 5 EERIKÄINEN et al. 2004 MOUSTAFINE et al. 2005. Outro polímero que é empregado no preparo de micropartículas é o poliéster poli3- hidroxibutirato PHB. A biodegradabilidade e a biocompatibilidade são as principais propriedades do PHB que possibilitam a sua utilização na área farmacêutica CHEN WU 2005. Neste trabalho propôs-se promover a melhoria da solubilidade aquosa do praziquantel utilizando uma técnica até então pouco utilizada para esta finalidade que é a microencapsulação. O fármaco foi incorporado em microesferas preparadas com os polímeros PHB e Eudragit ® E com o objetivo de verificar a influência do tipo e da proporção entre os polímeros sobre o aumento da solubilidade aquosa do praziquantel. Material e métodos O praziquantel foi adquirido da Attivos Magisttrais São Paulo Estado de São Paulo. O poli3-hidroxibutirato foi gentilmente cedido pela PHB Industrial Serrana Estado de São Paulo e o Eudragit ® E pela Almapal S.A. São Paulo Estado de São Paulo. Foram utilizados clorofórmio diclorometano e ácido clorídrico p.a. Biotec e poliálcool vinílico adquirido da Vetec Química Rio de Janeiro Estado do Rio de Janeiro. Obtenção das microesferas As microesferas foram obtidas por meio do método de emulsão e evaporação do solvente óleo em água O/A que consistiu em dissolver 200 mg de praziquantel e 500 mg dos polímeros em 10 mL de diclorometano e posteriormente emulsificar em 200 mL de uma solução aquosa contendo 015 p/v de poliálcool vinílico em agitação de 700 rpm. Após a evaporação do diclorometano as microesferas foram lavadas com água destilada decantadas e secas à temperatura ambiente. Foram elaboradas três formulações empregando-se diferentes proporções de PHB e Eudragit ® E conforme apresentado na Tabela 1. Tabela 1. Proporção de PHB e Eudragit® E utilizados nas formulações de microesferas para incorporação do praziquantel totalizando 500 mg de polímero. Formulações de microesferas PHB Eudragit ® E F1 100 0 F2 50 50 F3 25 75 Morfologia e diâmetro médio A morfologia das microesferas foi observada em um microscópio eletrônico de varredura da marca Zeiss DSM 940A. Amostras de cada formulação foram fixadas em um suporte e recobertas com uma fina camada de ouro. As micrografias foram obtidas em aumentos entre 50 e 1.000 vezes. O diâmetro das partículas foi determinado por análise das imagens obtidas por microscopia eletrônica de varredura MEV por meio do diâmetro de Ferret. Determinação do teor de fármaco e da eficiência de encapsulação Determinou-se o teor de praziquantel nas microesferas utilizando-se o método de espectrofotometria de absorção na região do ultravioleta previamente validado para esta finalidade por meio dos parâmetros linearidade precisão exatidão e especificidade. Pesou-se uma quantidade conhecida de microesferas as quais foram transferidas para um balão volumétrico de 10 mL e o volume completado com clorofórmio. A solução foi diluída até a concentração correspondente a 500 mg L -1 de fármaco empregando clorofórmio como solvente e a determinação da absorvância foi realizada em um espectrofotômetro Shimadzu 1601 PC λ máx 264 nm. Calculou-se o teor de praziquantel pela

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Microesferas de praziquantel: aumento da solubilidade 93 Acta Scientiarum. Health Sciences Maringá v. 35 n. 1 p. 91-96 Jan.-June 2013 equação da reta obtida pela construção de uma curva de calibração. Determinou-se a eficiência de encapsulação EE do fármaco por meio da seguinte equação: 100 adicionada fármaco de total quantidade a encapsulad fármaco de quantidade × EE Difração de raios-X DR-X Os difratogramas do praziquantel do PHB e das microesferas foram obtidos em um difratômetro de raios-X Shimadzu XRD-6000 com radiação CuKα l 1.54056 Å na faixa de 5 a 50° com passo de 005° e tempo de 1s. Liberação in vitro Os perfis de dissolução in vitro do praziquantel e das microesferas foram determinados em um banho de água quente GFL ® mantido a 37 ± 1ºC. Uma quantidade conhecida de microesferas correspondente a 1125 mg de fármaco foi adicionada a 30 mL de HCl 01 N em frascos vedados. Amostras foram coletadas em 10 20 30 45 e 60 min. e a quantificação do fármaco dissolvido foi realizada por meio de espectrofotometria de absorção na região do ultravioleta em 264 nm utilizando-se um espectrofotômetro Shimadzu 1601 PC. Determinou-se a quantidade de fármaco liberada para o meio de dissolução em função do tempo. Resultados e discussão Caracterização das microesferas As micrografias da superfície externa das microesferas são apresentadas na Figura 1. Quando preparadas com o PHB F1 as microesferas apresentaram superfície levemente rugosa a qual é característica desse polímero MARTIN et al. 2000. Empregando Eudragit  E e PHB na proporção de 50/50 F2 houve a formação de pequenos poros na superfície das partículas. O aumento da proporção de Eudragit  E F3 levou à formação de microesferas com poros maiores conforme observado nas micrografias. Os valores de distribuição de tamanho das microesferas encontram-se descritos na Figura 2. As preparadas com o PHB apresentaram menor tamanho comparado às outras formulações com uma predominância de partículas em torno de 348 μm. A adição de Eudragit  E originou um pequeno aumento no tamanho das microesferas especialmente quando foi empregado em maior proporção. A formulação 3 originou microesferas com predominância de tamanho na faixa de 522 a 697 μm sendo observadas partículas com tamanho máximo de 957 μm. Já a formulação 2 apresentou predominantemente tamanhos de partículas na faixa de 435 a 609 μm. Observou-se também que houve grande variação na distribuição do tamanho das microesferas provenientes de todas as formulações abrangendo diâmetros que variaram de 174 a 957 μm sendo esta variação esperada quando se utiliza o método de emulsão-evaporação do solvente. Por esse método a emulsão é preparada por agitação mecânica e torna-se difícil de controlar o tamanho das gotículas originando microesferas com distribuição muito ampla de tamanho. A composição da fase oleosa também pode interferir na uniformidade de tamanho das partículas WANG et al. 2005. F1 – Aumento de 50x F1 – Aumento de 1000x F2 – Aumento de 50x F2 – Aumento de 1000x F3 – Aumento de 50x F3 – Aumento de 500x Figura 1. Micrografias de microscopia eletrônica de varredura das microesferas. Os valores de eficiência de encapsulação do praziquantel encontram-se descritos na Tabela 2. Quando o PHB foi empregado na elaboração das micropartículas altos teores de fármaco encapsulado

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94 Bazzo et al. Acta Scientiarum. Health Sciences Maringá v. 35 n. 1 p. 91-96 Jan.-June 2013 foram obtidos. Por outro lado a adição de Eudragit  E levou a uma diminuição da eficiência de encapsulação do praziquantel. Figura 2. Gráfico da frequência de tamanho das microesferas. Estudos realizados demonstraram que a variação na proporção de blendas de polímeros pode interferir na eficiência de encapsulação pela afinidade do fármaco pelos polímeros e pelos solventes empregados no preparo da emulsão RINALDI et al. 2009. Quando o fármaco possui maior afinidade pelo solvente do que pelo polímero ocorre a migração do fármaco para a fase externa da emulsão diminuindo consequentemente a quantidade de fármaco encapsulada GONZÁLEZ et al. 2005. Tabela 2. Eficiência de encapsulação do praziquantel nas microesferas. Formulação Eficiência de Encapsulação EE F1 7801 ± 1494 F2 4246 ± 1246 F3 5221 ± 827 Difração de raios-X Com o objetivo de avaliar o estado físico do praziquantel nas microesferas foram realizados ensaios de difração de raios-X. Os difratogramas do praziquantel do PHB e das microesferas encontram-se demonstrados na Figura 3. O praziquantel possui arranjo cristalino demonstrado por picos de difração intensa em 622 792 o e uma série de picos acima de 10 o . Seu difratograma corresponde ao praziquantel racemato cristal como relatado na literatura CHENG et al. 2009. Nos difratogramas das microesferas observa-se a presença dos picos correspondentes ao PHB 13 e 165 o sendo que os picos correspondentes ao praziquantel não estão presentes nas microesferas. Isto indica que provavelmente o fármaco foi convertido para a forma amorfa ou encontra-se molecularmente disperso na matriz polimérica necessitando de ensaios adicionais para confirmação. 5 10 15 20 25303540 intensidade u.a. 2θ graus praziquantel PHB F3 F2 F1 Figura 3. Difratogramas do praziquantel do PHB e das micropartículas. Liberação in vitro O perfil de liberação do praziquantel a partir das microesferas foi avaliado após a determinação da concentração do fármaco no meio de dissolução. Os resultados obtidos expressos em porcentagem de fármaco liberado versus tempo podem ser observados na Figura 4. Figura 4. Comparativo dos perfis de dissolução do praziquantel puro e incorporado às microesferas. Somente com o emprego de Eudragit ® E/PHB na proporção de 75/25 F3 foi possível observar aumento do percentual de fármaco dissolvido no meio em relação ao fármaco não- encapsulado atingindo aproximadamente 99 de liberação nos primeiros 10.min. As formulações 1 e 2 apresentaram perfis de dissolução muito semelhantes ao do fármaco puro sem promover aumento considerável da liberação do fármaco no meio de dissolução. A liberação do fármaco a partir de microesferas pode ser afetada por diversos fatores tais como: tamanho e porosidade das partículas estado físico do fármaco massa molar do polímero proporção do polímero presente na 0 102030 405060 0 20 40 60 80 100 praziquantel F2 fármaco dissolvido tempo min F3 F1 tempo min. 2 θ graus Tamanho μm Frequência Intensidade u.a. Fármaco dissolvido

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Microesferas de praziquantel: aumento da solubilidade 95 Acta Scientiarum. Health Sciences Maringá v. 35 n. 1 p. 91-96 Jan.-June 2013 formulação entre outros WANG et al. 2005. Segundo Passerini et al. 2006 que avaliaram a dissolução do praziquantel incorporado em microesferas de Gelucire 50/13 diferentes mecanismos podem aumentar a dissolução do fármaco em meio aquoso como a melhora na molhabilidade e na solubilização por ação de um carreador hidrofílico a redução do tamanho de partícula e a conversão do fármaco para a forma amorfa. A passagem do fármaco da forma cristalina para o estado amorfo deve ser um fator a ser considerado pois geralmente as formas amorfas são mais solúveis do que as cristalinas possuindo maior velocidade de dissolução FREIBERG ZHU 2004 WONG et al. 2006. De acordo com os resultados das análises de DR- X apresentados anteriormente a possível amorfização do praziquantel após a sua incorporação às microesferas não se mostrou um fator relevante para o aumento da sua solubilidade aquosa uma vez que não houve diferença entre o perfil de dissolução do fármaco não-encapsulado cristalino e das microesferas preparadas com PHB ou Eudragit ® E/PHB 50/50. Portanto acredita-se que a rápida liberação do praziquantel a partir das microesferas de Eudragit ® E/PHB 75/25 está relacionada principalmente à porosidade das partículas e à utilização do Eudragit ® E como carreador hidrofílico. A presença de poros de grande diâmetro na superfície das microesferas conforme se observou na Figura 1 pode ter contribuído para favorecer a dissolução do praziquantel por possibilitar a entrada do meio de dissolução no interior da matriz polimérica facilitando a solubilização do fármaco. O emprego de dispersões sólidas com carreadores hidrofílicos a exemplo do polietilenoglicol e da polivinilpirrolidona é uma estratégia que é amplamente utilizada para melhorar a solubilidade de fármacos pouco solúveis MODI TAIADE 2006. Embora o Eudragit ® E não seja comumente utilizado com esta finalidade pode ter atuado como um carreador hidrofílico por ser solúvel em meio ácido e desta forma ter favorecido a solubilização do praziquantel. Resultados semelhantes foram obtidos por Eerikäinen et al. 2004 que obtiveram aumento da solubilidade do cetoprofeno em meio ácido incorporado em nanopartículas de Eudragit ® E. A presença de maiores proporções desse polímero na matriz polimérica foi fundamental para promover melhoria da solubilidade aquosa do praziquantel. Conclusão Este estudo teve como objetivo avaliar o aumento da solubilidade aquosa do praziquantel a partir da sua incorporação em microesferas poliméricas preparadas com PHB e blendas desse polímero com Eudragit ® E. Os resultados demonstraram que as microesferas contendo Eudragit ® E e PHB na proporção de 75/25 melhoraram significativamente a solubilidade in vitro do praziquantel. O aumento da solubilidade aquosa do fármaco está relacionado à maior proporção de Eudragit ® E presente na formulação e à maior porosidade das microesferas. Agradecimentos Os autores agradecem o apoio financeiro do FAP – Fundo de Apoio à Pesquisa da Univille. Referências BECKET G. SCHEP L. J. TAM M. Y. Improvement of the in vitro dissolution of praziquantel by complexation with α- β- and γ-cyclodextrins. International Journal of Pharmaceutics v. 179 n. 1 p. 65-71 1999. CHEN G. Q. WU Q. The application of polyhydroxyalkanoates as tissue engineering materials. Biomaterials v. 26 n. 33 p. 6565-6578 2005. CHENG L. GUO S. WU W. Characterization and in vitro release of praziquantel from polyε-caprolactone implants. International Journal of Pharmaceutics v. 377 n. 1-2 p. 112-119 2009. EERIKÄINEN H. PELTONEN L. RAULA J. HIRVONEN J. KAUPPINEN E. I. Nanoparticles containing ketoprofen and acrylic polymers prepared by an aerosol flow reactor method. AAPS PharmSciTech v. 5 n. 4 p. 1-9 2004. article 68. EL-ARINI S. K. LEUENBERGER H. Dissolution properties of praziquantel-PVP systems. Pharmaceutica Acta Helvetiae v. 73 n. 2 p. 89-94 1998. FREIBERG S. ZHU X. X. Polymer microspheres for controlled drug release. International Journal of Pharmaceutics v. 282 n. 1-2 p. 1-18 2004. GONZÁLEZ N. FERNÁNDEZ D. GÓMEZ M. NÚÑEZ L. LAFITA O. Efecto del Eudragit y la Etilcelulosa como agentes retardantes de la liberación sobre las características físico-químicas y la liberación in vitro de microesferas cargadas con zidovudina. Acta Farmaceutica Bonaerense v. 24 n. 3 p. 350-355 2005. JESUS M. B. PINTO L. M. A. FRACETO L. F. TAKAHATA Y. LINO A. C. S. JAIME C. PAULA E. Theoretical and experimental study of a praziquantel and β-cyclodextrin inclusion complex using molecular mechanic calculations and H-nuclear magnetic resonance. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis v. 41 n. 4 p. 1428-1432 2006. KATZ N. PEIXOTO S. V. Análise crítica da estimativa do número de portadores de esquistossomose mansoni no

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96 Bazzo et al. Acta Scientiarum. Health Sciences Maringá v. 35 n. 1 p. 91-96 Jan.-June 2013 Brasil. Revista da Sociedade Brasileira de Medicina Tropical v. 33 n. 3 p. 303-308 2000. MARTIN M. A. MIGUENS F. C. RIEUMONT J. SANCHEZ R. Tailoring of the external and internal morphology of poly-3-hydroxy butyrate microparticles. Colloids and Surfaces B v. 17 n. 2 p. 111-116 2000. MODI A. TAYADE P. Enhancement of dissolution profile by solid dispersion kneading technique. AAPS PharmSciTech v. 7 n. 3 p. 1-6 2006. article 68. MOUSTAFINE R. I. KABANOVA T. V. KEMENOVA V. A. VAN DEN MOOTER G. Characteristics of interpolyelectrolyte complexes of Eudragit E100 with Eudragit L100. Journal of Controlled Release v. 103 n. 1 p. 191-198 2005. PASSERINI N. ALBERTINI B. PERISSUTTI B. RODRIGUEZ L. Evaluation of melt granulation and ultrasonic spray congealing as techniques to enhance the dissolution of praziquantel. International Journal of Pharmaceutics v. 318 n. 1-2 p. 92-102 2006. QUINTEROS D. A. RIGO V. R. KAIRUZ J. OLIVEIRA M. E. MANZO R. H. ALLEMANDI D. A. Interaction between a cationic polymethacrylate Eudragit E100 and anionic drugs. European Journal of Pharmaceutical Sciences v. 33 n. 1 p. 72-79 2008. RINALDI A. P. T. MAZERA S. K. PEZZINI B. R. ZÉTOLA M. BAZZO G. C. Preparo e caracterização de micropartículas de acetobutirato de celulose e poli3- hidroxibutirato contendo piroxicam. Acta Scientiarum. Health Sciences v. 31 n. 1 p. 51-56 2009. SANT V. P. SMITH D. LEROUX J. Enhancement of oral bioavailability of poorly water-soluble drugs by polyethylene glycol-block-polyalkyl acrylate-co- methacrylic acid self-assemblies. Journal of Controlled Release v. 104 n. 2 p. 289-300 2005. SILVA P. Anti-helmínticos. In: BINA J. K. Ed.. Farmacologia. 6. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan 2002. p. 1123-1136. SWEETMAN S. C. Martindale: the complete drug reference. 33rd ed. Londres: Pharmaceutical Press 2002. WANG L. MA G. SU Z. Preparation of uniform sized chitosan microspheres by membrane emulsification technique and application as a carrier of protein drug. Journal of Controlled Release v. 106 n. 1-2 p. 62-75 2005. WONG S. M. KELLAWAY I. K. MURDAN S. Enhancement of the dissolution rate and oral absorption of a poorly water soluble drug by formation of surfactant- containing microparticles. International Journal of Pharmaceutics v. 317 n. 1 p. 61-68 2006. Received on July 16 2010. Accepted on June 6 2011. License information: This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License which permits unrestricted use distribution and reproduction in any medium provided the original work is properly cited.

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