Aumento da biodisponibilidade da curcumina utilizando um sistema de liberação controlada de fármaco baseado em quitosana e nanopartículas verdes de óxido de ferro (Fe3O4)

Abstract

Problema: A curcumina, um composto bioativo extraído dos rizomas da cúrcuma (Curcuma longa), possui propriedades antiparasitárias e se destaca pelo baixo custo e ausência de efeitos colaterais, sendo uma candidata promissora para uso farmacêutico. Contudo, enfrenta desafios como instabilidade química e baixa solubilidade em água. Solução: As nanopartículas verdes de óxido de ferro (Fe3O4), um carreador biocompatível com capacidade de interação com campos magnéticos, associadas à quitosana, um biopolímero eficiente na encapsulação da curcumina, têm o potencial de aprimorar suas propriedades por meio de um sistema de liberação controlada. Objetivos: Este estudo visa desenvolver um sistema de liberação controlada de curcumina encapsulada em quitosana e carreada por NPs de Fe3O4-verde. Metodologia: As NPs de Fe3O4-verde foram sintetizadas pelos Princípios da Química Verde, utilizando íons Fe2+, casca de batata inglesa (Solanum tuberosum) e carbonato de sódio. O sistema foi produzido a partir de quitosana em ácido acético, NPs de Fe3O4-verde, curcumina em acetona, EDC e NHS. As técnicas de caracterização utilizadas foram: DRX, MEV, FTIR, TG, DLS, UV/Vis, fluorescência, AGREE e propriedades magnéticas qualitativas. A liberação controlada foi realizada ao longo de 500 h com 25 mg do sistema e 2 mL de PBS, com coletas de alíquotas de 1 mL a cada hora e reposição de 1 mL de PBS. A concentração de curcumina liberada foi determinada por UV/Vis. A farmacocinética foi analisada utilizando os modelos de ordem zero, primeira ordem, Higuchi, Korsmeyer-Peppas e Hixson-Crowell, e os parâmetros drug loading e eficiência de incorporação. Resultados e discussão: As NPs de Fe3O4-verde funcionalizadas proporcionaram uma liberação de curcumina controlada, lenta e gradual ao longo de 400 h, atingindo o equilíbrio em 370 mg L-1 e 0,75 mg, com 50% de curcumina liberada, drug loading de 6,25% e eficiência de incorporação de 100%. Korsmeyer-Peppas foi o modelo que melhor se ajustou, um modelo característico de sistemas poliméricos difusos; Conclusão: O sistema produzido melhorou as propriedades da curcumina, aumentando sua biodisponibilidade.

Problem: Curcumin, a bioactive compound extracted from the rhizomes of turmeric (Curcuma longa), possesses antiparasitic properties and stands out for its low cost and absence of side effects, making it a promising candidate for pharmaceutical use. However, it faces challenges such as chemical instability and low water solubility. Solution: Green iron oxide nanoparticles (Fe3O4-green NPs), a biocompatible carrier capable of interacting with magnetic fields, combined with chitosan, a biopolymer effective in encapsulating curcumin, have the potential to enhance its properties through a controlled release system. Objectives: This study aims to develop a controlled release system for curcumin encapsulated in chitosan and carried by Fe3O4-green NPs. Methodology: Fe3O4-green NPs were synthesized following the principles of Green Chemistry, using Fe2+ ions, potato peel (Solanum tuberosum), and sodium carbonate. The system was produced using chitosan in acetic acid, Fe3O4-green NPs, curcumin in acetone, EDC, and NHS. Characterization techniques included XRD, SEM, FTIR, TGA, DLS, UV/Vis, fluorescence, AGREE, and qualitative magnetic properties. Controlled release was conducted over 500 h with 25 mg of the system and 2 mL of PBS, with 1 mL aliquots collected hourly and 1 mL PBS replenished. The concentration of released curcumin was determined via UV/Vis spectroscopy. Pharmacokinetics were analyzed using zero-order, first-order, Higuchi, Korsmeyer-Peppas, and Hixson-Crowell models, along with drug loading and encapsulation efficiency parameters. Results and Discussion: Functionalized Fe3O4-green NPs enabled a controlled, slow, and gradual release of curcumin over 400 h, reaching equilibrium at 370 mg L-1 and 0.75 mg, with 50% curcumin released, a drug loading of 6.25%, and 100% encapsulation efficiency. The Korsmeyer-Peppas model best fit the data, characteristic of diffusional polymeric systems. Conclusion: The produced system improved curcumin's properties, enhancing its bioavailability.