NANOPART

1
NANOPARTÍCULAS LIPÍDICAS SÓLIDAS PREPARAÇÃO,
CARACTERIZAÇÃO E APLICAÇÃO
Priscyla D. Marcato Nelson Durán IQ-Unicamp
2
Tópicos

• Sistema de Liberação Sustentada

O princípio ativo é encapsulado em espécies
coloidais como lipossomas, nanopartículas
poliméricas, nanopartículas lipídicas sólidas

• Nanopartículas Lipídicas Sólidas
• Métodos de Preparação
• Microemulsão à quente
• Homogeneização à alta pressão

• Métodos de Caracterização
• Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC)
• Espectroscopia de correlação de fótons e
  Potencial Zeta
• Liberação Sustentada

• Aplicações
• Cosméticos

• Fármacos (Oral, Parenteral , Dérmica)

3
LIBERAÇÃO CONTROLADA vs SUSTENTADA
LIBERAÇÃO CONTROLODA DE FÁRMACOS - Forma bem
caracterizada e dosagem reproduzível - Controle
de entrada no corpo de acordo com a
especificações do perfil requerido de liberação
do fármaco - velocidade e duração
da liberação são designadas para
atingir uma concentração
desejada. LIBERAÇÃO SUSTENTADA - A liberação
do fármaco é prolongado com o tempo - Velocidade
e duração não estão designado para
atingir um determinado perfil
4
SISTEMA DE LIBERAÇÃO SUSTENTADA

• Melhora a estabilidade física e química de
  ativos
• Melhorar a biodisponibilidade
• Mantém o efeito do fármaco no tecido alvo
• Solubilizar ativos lipofílicos
• Minimiza os efeitos colaterais
• Reduz a toxicidade
• Diminui o número de doses/aplicações

5
SISTEMA DE LIBERAÇÃO SUSTENTADA
6
Tópicos

• Sistema de Liberação Sustentada

• Pellets Lipídicos

• Nanopartículas Lipídicas Sólidas
• Métodos de Preparação
• Microemulsão à quente
• Homogeneização à alta pressão

• Métodos de Caracterização
• Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC)
• Espectroscopia de correlação de fótons e
  Potencial Zeta
• Liberação Sustentada

• Aplicações
• Cosméticos

• Fármacos (Oral, Parenteral , Dérmica)

7
PELLETS DE LIPÍDIOS SÓLIDOS
Ambroxol (estimula a produção de tensoativos no
corpo que fazem a remoção dos germes e patógenos)
8
Tópicos

• Sistema de Liberação Sustentada

• Peletes Lipídicos

• Nanopartículas Lipídicas Sólidas

• Métodos de Preparação
• Microemulsão à quente
• Homogeneização à alta pressão

• Métodos de Caracterização
• Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC)
• Espectroscopia de correlação de fótons e
  Potencial Zeta
• Liberação Sustentada

• Aplicações
• Cosméticos

• Fármacos (Oral, Parenteral , Dérmica)

9
VANTAGENS

• Maior estabilidade
• Menor toxicidade
• Fácil escalonamento da produção
• Fácil esterilização
• Atuam como oclusivos - Aumenta a hidratação da
  pele em 32 (outros produtos aumentam em 24).

Üne et al., Encyclopedia of Nanoscience and
Nanotechnology, American Scientific Publishers,
vol. 10, 43 (2007).
10
ESTRUTURAS
Nanopartículas Lipídicas Sólidas (NLS)
?Baixa Eficiência de encapsulação
NLS
Ativo expulso
Cristalização
Estocagem
11
ESTRUTURAS
Carreador Lipídico Nanoestruturado (CLN)
CLN imperfeito
Múltiplo CLN
CLN Amorfo
12
Tópicos

• Sistema de Liberação Sustentada

• Peletes Lipídicos

• Nanopartículas Lipídicas Sólidas

• Métodos de Preparação
• Microemulsão à quente
• Difusão de solvente
• Homogeneização à alta pressão

• Métodos de Caracterização
• Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC)
• Espectroscopia de correlação de fótons e
  Potencial Zeta
• Liberação Sustentada

• Aplicações
• Cosméticos

• Fármacos (Oral, Parenteral , Dérmica)

13
MÉTODOS DE PREPARAÇÃO

• Microemulsão à quente
• Emulsificação e evaporação de solvente
• Difusão de solvente
• Secagem por aspersão
• Homogeneização à alta pressão.

Wissing et al., Advanced Drug Delivery Reviews
56, 1257 (2004)
14
MICROEMULSÃO À QUENTE
Lipídio fundido Ativo (5-10 ºC acima da Tf)
H2O Tensoativo (frio)
H2O Tensoativo (quente)
Agitação
Agitação
15
MICROEMULSÃO À QUENTE
H2O Ativo (quente)
H2O Tensoativo (frio)
Lipídio Fundido
Agitação
Agitação
16
EMULSIFICAÇÃO E DIFUSÃO DO SOLVENTE
Lipídio Ativo Acetona e/ou etanol (quente)
Resfriamento
H2O Tensoativo (quente)
Agitação
17
HOMOGENEIZAÇÃO À ALTA PRESSÃO
18
Ativo Lipídio fundido
Homogeneização a frio
Homogeneização a quente
Solidificação (nitrogênio líquido)
Solução de tensoativo (quente) (sob alta agitação)
Moído (micropartículas lipídicas)
Agitação
Solução de tensoativo (fria)
Pré-emulsão
Micro-suspensão
Homogeneizado à alta Pressão
19
(No Transcript)
20

• Rápido e Fácil
• Fácil escalonamento - 99 de reprodutibilidade em
  escala industrial
• Evita contaminação no processo de homogeneização

21
Dingler e Gohla, J.Microencapsul. 19, 11-16
(2002).
22
500 bar 3 ciclos
Sakulkhul et al., Proceedings of the 2nd IEEE
International ( 2007)
23
ESTRUTURA DAS PARTÍCULAS
Núcleo Rico em ativo
Matriz Homogênea (solução sólida) Homogeneização
a frio
Parede Rica em Ativo
24
Tópicos

• Sistema de Liberação Sustentada

• Peletes Lipídicos

• Nanopartículas Lipídicas Sólidas

• Métodos de Preparação
• Microemulsão à quente
• Homogeneização à alta pressão

• Métodos de Caracterização
• Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC)
• Espectroscopia de correlação de fótons e
  Potencial Zeta
• Liberação Sustentada

• Aplicações
• Cosméticos

• Fármacos (Oral, Parenteral , Dérmica)

25
MÉTODOS DE CARACTERIZAÇÃO
26

• A forma polimórfica

Eficiência de encapsulamento
Expulsão do ativo
Difração de Raio-X Calorimetria Diferencial de
Varredura (DSC) Microscopia Eletrônica de
Transmissão (TEM)

• Distribuição do Ativo ou do óleo nas partículas

Ressonância Magnética Nuclear de Prótons
Eficiência de encapsulamento
Liberação do Ativo
Via de administração

• Diâmetro e Potencial Zeta

Estabilidade - Aglomeração
Espectroscopia de correlação de fótons
Via de administração

• Morfologia das Partículas

Técnicas microscópicas (MEV, TEM, AFM)
27
FORMA POLIMÓRFICA
28
Hexagonal (?)
Ortorrômbica (?)
Triclínica (?)
29
ESTOCAGEM
Ativo expulso
Cristalização
Estocagem
Forma ?
Forma ?
30
Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC)
Bunjes e col., Langmuir, 23, 4005-4011 (2007)
31
CALORIMETRIA DIFERENCIAL DE VARREDURA (DSC)
Bunjes e col., 2007
32
NLS de trimiristato de glicerila
Sakulkhul e col., 2007
33
MICROSCOPIA ELETRÔNICA DE TRANSMISSÃO
?
?
200 nm
Bunjes e col., 2007
34
ESPECTROSCOPIA DE CORRELAÇÃO DE FÓTONS E
POTENCIAL ZETA
30 mV
Sakulkhul e col., 2007
35
ESPECTROSCOPIA DE CORRELAÇÃO DE FÓTONS
NLS 10 (23 ?m)
NLS 10 (0,8 ?m)
NLS 2
NLS 2
Freitas e Muller, Eur. J. Pharm. Biopharm. 47,
125132 (1999)
36
Tópicos

• Sistema de Liberação Sustentada

• Peletes Lipídicos

• Nanopartículas Lipídicas Sólidas

• Métodos de Preparação
• Microemulsão à quente
• Homogeneização à alta pressão

• Métodos de Caracterização
• Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC)
• Espectroscopia de correlação de fótons e
  Potencial Zeta
• Liberação Sustentada

• Aplicações
• Cosméticos

• Fármacos (Oral, Parenteral , Dérmica)

37
COSMÉTICOS
38
(No Transcript)
39
OBJETIVOS

• Proteger ativos lábeis (Vitamina A)
• Aumentar a permeação de ativos até o sítio de
  ação
• Minimizar/evitar a absorção sistêmica de ativos
• Aumentar o poder de proteção solar
• Aumentar a hidratação da pele

40
AUMENTO DA PERMEAÇÃO
Célula de Franz
41
AUMENTO DA PERMEAÇÃO
VN Livre (o/a)
NLS-VN
CLN VN Ácido oléico
CLN-VN Migliol
Borgi e col., Journal of Controlled Release 110,
151 163 (2005)
42
PROTETOR SOLAR
Benzofenona (região do UVA, 320 a 400 nm)
Penetração atinge a corrente sanguínea
Wissing e Müller, Journal of Controlled Release
81, 225233 (2002)
43
PROTETOR SOLAR
5 Ativo NLS
10 Ativo Livre
Wissing e Müller, International Journal of
Pharmaceutics 254 6568 (2003)
44
Tópicos

• Sistema de Liberação Sustentada

• Peletes Lipídicos

• Nanopartículas Lipídicas Sólidas

• Métodos de Preparação
• Microemulsão à quente
• Homogeneização à alta pressão

• Métodos de Caracterização
• Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC)
• Espectroscopia de correlação de fótons e
  Potencial Zeta
• Liberação Sustentada

• Aplicações

• Fármacos (Oral, Parenteral , Dérmica)

45
FÁRMACOS
46

• Pode melhorar a biodisponibilidade oral, manter o
  efeito do fármaco no tecido alvo, melhorar a
  estabilidade de fármacos, minimizar os efeitos
  colaterais, reduzir a toxicidade e diminuir o
  número de doses.

47
ROTAS DE ADMINISTRAÇÃO DE FÁRMACOS

• Oral

• Nasal

• Parenteral (intravenosa, intramuscular,
  subcutânea)

• Dérmica

• Oftálmica

48
ORAL

• Vários medicamentos são administrados por esta
  via devido o grande mercado
• Muitos ativos são degradados devido ao pH
  principalmente do estômago (pH 0,9-2,0)
• Baixa biodisponibilidade devido a baixa absorção
  de ativos por esta via.
• Número de doses

49
Solid lipid nanoparticles for enhancing
vinpocetine's oral bioavailability

• Utilizado no tratamento de desordens
  circulatórias cerebrovascular
• Apresenta baixa absorção oral sendo rapidamente
  metabolizada e eliminada do corpo

Luo et al., Journal of Controlled Release 114,
5359 (2006)
50
COMPOSIÇÃO DAS FORMULAÇÕES
51
TEM das SLN de monoestearato de glicerila com
diâmetro de 70-200 nm dependendo do tipo e da
concentração do tensoativo.
52
CONCENTRAÇÃO NO PLASMA
53
(2 de Tween 80)
(1.5 de Tween 80)
(1 de Tween 80)
Maior concentração de Tween 80 na formulação
Aumentou a absorção do ativo via oral
54
PARENTERAL

• Intravenosa
• Intramuscular
• Subcutânea

55
Injeção Subcutânea
Mitoxantrona (MTO)
Lu e al. Eur. J. Pharm. Sci. 28, 86-95 (2006)
56

• Reduzir a toxicidade do ativo
• Aumentar a eficiência do ativo (evitando a
  degradação do ativo)

Lu e al. Eur. J. Pharm. Sci. 28, 86-95 (2006)
57
NLS no carreamento de Nanopartículas Magnéticas

• Maior tempo de residência no organismo
• Maior penetração no cérebro que dura até o fim
  do experimento (135 min)

A habilidade de NLS em superar a barreira
hemato-encefálica podendo ser utilizada como
agente de contraste em imagens de Ressonância
Magnética.
Koo et al. Advan. Drug Delivery Rev. 58,
15561577 (2006)
58
TERAPIA GÊNICA
É a introdução de material genético no interior
celular para que o produto da sua expressão possa
curar ou retardar a progressão da doença.
Como fazer chegar o gene até às células
defeituosas?
Conceito de transfecção processo de entrega e
expressão de material genético com sucesso
Vetores virais e não-virais
59
RNA
Montana et al., Bioconjugate Chem. 18, 302-308
(2007).
60
http//universe-review.ca/I11-38-RNAi.jpg
61
DÉRMICA
62
Podofilotoxina (POD)

• POD inibi o crescimento de células epiteliais
  infectadas pelo vírus papiloma humano (HPV)
• Absorvido até a corrente sanguínea

Chen et al., Journal Controlled Release 110,
296 (2006)
63
NLS-POD
NLS-POD (aumento)
POD
64
75 µm
10 µm
135 µm
275 µm
65
Trans-Retinol (vitamina A)
66
PREPARAÇÃO DE SLN

• O método utilizado foi de homogeneização por
  fusão a quente. Brevemente, 100 mg de lipídeo
  sólido, 3 mg de AR (trans-retinol), e variando as
  quantidades de eggPC (fosfatidilcolina de ovo) e
  Tween 80 foram misturados num tubo de 25 mL e
  logo sonicado a 60oC por 2 h.
• 800 mL de água pré-aquecida (60oC) foi lentamente
  ao material fundido (1 g de peso total final) e
  sonicado por 3 h até uma emulsão leitosa fosse
  obtida.
• Estas emulsões cruas foram homogeneizadas por 4
  ciclos a 60oC e 100 mPa usando um homogeneizador
  de alta pressão. A emulsão homogeneizada foi
  resfriada em nitrogênio líquido e logo
  descongelado em banho de água a temperatura
  ambiente para produzir as SLNs.

67
CARACTERIZAÇÃO
68
EFEITO DO SURFACTANTE
Tamanho da partículas diminui com aumento do
surfactante 100 mg de surfactatnte (eggPC/Tewee
80) 124 nm 60 mg de surfactante 228 nm A
quantidade de surfactante não muda
significativamente o potencial zeta (22 a 28 mV)
69
ESTABILIDADE
34.8OC
70
ESTABILIDADE
71
ESTABILIDADE
72
EFEITOS DE ANTIOXIDANTES NAS SLN
73
CONCLUSÕES

• Neste estudo foi mostrado que AR-SLN pode ser
  obtido com tamanho e PI adequado e potencial zeta
  de forma otimizada em função do surfactante.
• Embora AR não foi estabilizada completamente por
  SLN a instabilidade de AR pode ser superada por
  co-carga de antioxidantes, como por exemplo
  BHT-BHA no SLN.
• A presença de antioxidante aumenta grandemente a
  eficiência de encapsulamento do AT no SLN.
• Este trabalho mostrou que AR e SLN junto a
  BHTBHA pode prover uma formulação efetiva para o
  uso clínico do AR.

74
(No Transcript)
75
PREPARAÇÃO

• A preparação é baseada no principio emulsão com
  difusão de solvente em água. Brevemente, 10 mg de
  cada fármaco (rifampicina, isoniazida e
  pirazinamida) e 30 mg de ácido esteárico foram
  colocados numa mistura de acetona/etanol (12 ml
  de cada) e aquecido a 6070oC num banho de água.
  A razão fármaco total lipídeo foi mantida em 11
  p/p.
• A solução resultante foi colocado em 25 ml de 1
  PVA aquoso a 48oC sobe agitação mecânica.
• As SLN formadas espontaneamente foram recuperadas
  por centrifugação a 35,000 x g por 30 min a
  48oC. Os pellets foram lavados três vezes com
  água destilada e secos em vácuo.

76
CARACTERIZAÇÃO DAS SLNs

• A eficiência de incorporação dos fármacos foi de
  52 de rifampicina, 46 de isoniazida e 42 de
  pirazinamida.
• A quantidade residual de PVA foi de 10.512.5
  p/p de partículas secas em vácuo.
• PVA residual foi analisado por iodometria a 695
  nm.
• Não foi detectado acetona/etanol residual
  (acetona/etanol residual foi analisado por
  headspace GC).

77
Liberação in vitro dos farmacos

• No caso da isoniazida/pirazinamida, a liberação
  em fluidos gástrico simulado (SGF) foi de 15 nas
  primeiras 6 h e 1215 durante 672 h.
  Rifampicina foi liberada em menor extensão, p.e.
  9 nas primeiras 6 h e 11 durante 672 h.
• O fármaco liberado em fluido intestinal simulado
  (SIF) não foi mais de 20 após 6 h e 11 de 6 a
  72 h, no caso da isoniazida/pirazinamida
  entretanto, a liberação da rifampicina foi de
  812 durante o período inteiro de estudo.

78
DISTRIBUIÇÃO DOS FÁRMACOS
Fármacos livres foram eliminados dos tecidos as
24-48 h
79
PARAMETROS FARMACOCINÉTICOS
80
ATIVIDADE QUIMIOTERÁPICA
Pandey e col., 2005
81
CONCLUSÕES

• Embora nanopartículas poliméricas e lipossomas
  são eficientes como carregadores de fármacos
  antituberculosis, as vantagens com SLNs não é
  somente que a estabilidade é maior comparada com
  lipossomas como também a eficiência de
  incorporação é melhor que as formulações
  poliméricas mas também os riscos de solventes
  orgânicos são mínimos.

82
CONSIDERAÇÕES

• 1994 2007
• 441 Publicações
• (Solid lipid nanoparticles)

• 1998-2007
• 94 Publicações
• (Solid lipid nanoparticle)

83
ISI palabras solid lipid nanoparticle

• 94 patentes período 1992-2007
• 1992-2001 12 patentes
• 8
• 6
• 15
• 22
• 20
• 11

Brasil 15º - 1,0638
Physicochemical characterization and stability of
the polymeric nanoparticle systems for drug
administration. Author(s) Schaffazick SR,
Guterres SSU, Freitas LD, Pohlmann AR
Source QUIMICA NOVA 26 (5) 726-737 SEP-OCT
2003
F. S. Peixoto, P. M. Dias, G. A. Ramaldes, J. M.
C. Vilela, M. S. Andrade and A. S. Cunha. Atomic
Force Microscopy Applied to the Characterization
of Solid Lipid Nanoparticles. Microsc.
Microanal. 11 (supp 3), 52-55 (2005)
84

• As NLS são promissores carreadores que
  apresentam muitas vantagens em relação aos outros
  carreadores
• Escalonamento
• Ingredientes aprovados por órgãos regulatórios
• Esterilização

Tratamento de Hepatite C
85
Wissing, S. A. Mader, K. Muller, R. H. Solid
lipid nanoparticles (SLN) as a novel carrier
system offering prolonged release of the perfume
Allure (Chanel). Proceedings of the
International Symposium on Controlled Release of
Bioactive Materials (2000), 27th 311-312.
86
(No Transcript)
87
Considerações Finais

• As NLS são atrativos carreadores de ativos
  utilizados em produtos cosméticos e
  farmacêuticos.
• Vantagens Fácil produção em larga escala, menor
  toxicidade, a possibilidade de não usar solvente
  orgânico.
• Desvantagens é a baixa eficiência de
  encapsulamento - CLN.
• As NLS e CLN apresentam grande versatilidade no
  carreamento de diferentes ativos, podendo ser
  administradas por diversas vias como oral,
  parenteral, dérmica e oftálmica.

88
AGRADECIMENTOS