Nanopartículas de MOF revestidas com quitosana e ciclodextrina como sistema de liberação de fármaco

Abstract

As MOFs (Metal-Organic Frameworks) são estruturas cristalinas formadas por ligações coordenadas entre metais e ligantes orgânicos que apresentam alta porosidade e a possibilidade de modificar os seus componentes, variando assim os tamanhos dos poros e estruturas. Principalmente devido à alta porosidade, as MOFs apresentam aplicabilidade na área farmacêutica sendo utilizadas para carrear o princípio ativo e promover uma liberação adequada através dos poros, com capacidade de comportar maior quantidade de fármaco e moléculas maiores. Contudo, apesar das vantagens descritas, algumas MOF possuem um empecilho em relação ao meio fisiológico, podendo ser instável, ocasionando agregação ou desestruturação das partículas, perdendo a função do sistema de liberar o fármaco de forma modificada. Porém, para modificar este cenário tem-se a proposta de modificar a estrutura externamente, por meio da adição de compostos, os quais tem como função garantir a estabilidade da partícula. Dessa forma, o objetivo desse trabalho é realizar o recobrimento da MOF MIL-100 (Fe) com a ciclodextrina e a quitosana otimizando a estabilidade das nanopartículas em meio biológico para futura aplicação como sistema de liberação modificada de fármacos. Foi realizado a síntese da MOF MIL-100 (Fe) e, em seguida, foi feito um estudo de recobrimento da MOF MIL-100 (Fe) com a quitosana e ciclodextrina, e posterior incorporação do fármaco. Os resultados mostram que houve o recobrimento com a quitosana, sem modificar a estrutura cristalina da MOF e ainda mantendo a bandas principais da espectroscopia na região do infravermelho, ou seja, sem alterar as ligações químicas do material previamente sintetizado. O estudo do recobrimento com a ciclodextrina, no entanto, mostrou que houve alteração na estrutura cristalina da MOF. Ademais, realizou-se a incorporação do fármaco 5-Fluorouracil, nas nanopartículas de MOF MIL-100 (Fe) pura, e recobertas com quitosana e ciclodextrina, os meios utilizados foram água e etanol, sendo a água o meio em que a incorporação foi mais favorável. Em comparação com a MOF MIL-100 (Fe) pura, a MOF MIL-100 (Fe) recoberta com quitosana e ciclodextrina incorporaram uma menor quantidade de fármaco.

MOFs (Metal-Organic Frameworks) are crystalline nanostructures formed by coordinated bonds between metals and organic ligands that have high porosity, large surface areas, the possibility of varying pore sizes and their structures, chemical and thermal stability. In addition, MOFs can be applied in the pharmaceutical area, favoring some physicochemical characteristics of the incorporated drug, such as permeability, solubility and better bioavailability, they are used to carry the active ingredient and promote an adequate release through the pores, with the ability to contain a greater amount of drug and larger molecules. However, despite the advantages described, MOF nanoparticles have an obstacle in relation to the physiological environment, as in certain concentrations they can be destabilized, causing inefficiency and inefficiency, preventing drug release and promoting particle aggregation. However, to modify this scenario, there is the proposal to modify the structure externally, through the addition of compounds, which have the function of helping the transport in tissues and means that the nanostructure can be destabilized. Thus, the objective of this work is to perform the coating of MOF MIL-100 (Fe) with cyclodextrin and chitosan, optimizing the stability of the nanoparticles in biological media for future application as a modified drug delivery system. At this stage of the work, MOF MIL-100 (Fe) was synthesized using the “one-pot” method and the preparation of MIL capsules by spray drying followed by characterization to confirm its structure. Then, a study of the coating of MOF MIL-100 with chitosan was carried out. The results show that the coating was performed successfully, without modifying the MOF MIL-100 (Fe) crystal structure and still maintaining the infrared spectroscopy, that is, without changing the chemical bonds of the previously synthesized material, with a particle size of 80nm. After selecting the best results, they were used to coat the MOF with cyclodextrin, the infrared spectroscopy was assertive, but the XRD result showed an amorphous particle. In addition, the drug 5-Fluorouracil was incorporated into pure MOF MIL-100 (Fe) nanoparticles, and covered with chitosan and cyclodextrin. more favorable. Compared to pure MOF MIL-100 (Fe), MOF MIL-100 (Fe) coated with chitosan and cyclodextrin incorporated a smaller amount of drug, and the incorporation profile of CS was greater than that of CD. Furthermore, comparing the media, the incorporation made in ethanol was not satisfactory and showed low yield.