Micro/nanopartículas mucoadesivas de goma gelana e pectina para a liberação cólon-específica do resveratrol - Prezotti, Fabíola Garavello [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2017)
A GG e a P são materiais promissores para o desenvolvimento de sistemas de liberação cólon-específica de fármacos, uma vez que são resistentes às enzimas encontradas nas porções superiores do TGI, porém, são degradadas especificamente por enzimas produzidas pela microbiota colônica. Além disso, ambas apresentam mucoadesividade, o que permite a adesão do sistema ao muco, uma potencial estratégia para aumentar o tempo de retenção do fármaco no sítio alvo, bem como estabelecer um contato mais íntimo com a mucosa, ambos fatores que podem potencializar o efeito terapêutico. O resveratrol (RES) é um polifenol com reconhecidas propriedades antioxidantes e tem demonstrado outras atividades como prevenir ou retardar o início de tumores e inflamações, características promissoras para o tratamento de patologias que acometem a porção distal do TGI, como câncer colônico e colite. No entanto, por ser rapidamente absorvido e metabolizado nas porções superiores do TGI, a quantidade de RES que atinge o cólon é insuficiente para promover o efeito terapêutico desejado. As microesferas são sistemas multiparticulados, que apresentam algumas vantagens como a proteção do fármaco encapsulado e a vetorização para um sítio específico e foram empregadas na encapsulação do RES. Sua obtenção é possível através da geleificação ionotrópica, uma técnica simples, que não utiliza solventes orgânicos e com possibilidade de produção em escala industrial. O objetivo do presente estudo foi a obtenção e a caracterização de microesferas de GG:P, duplamente reticuladas, explorando a técnica da geleificação ionotrópica, visando a liberação cólonespec ífica do RES. Utilizou-se como reticulantes iônico e covalente o cloreto de alumínio (AlC3) e o glutaraldeído (Glu), respectivamente. Foi realizado um planejamento fatorial saturado 27-4 para avaliação dos efeitos da proporção polimérica (GG:P), das concentrações de polímeros, AlC3, Glu e fármaco e dos tempos de reticulação em AlC3 e Glu sobre respostas como tamanho, forma e liberação em meio ácido. Fotomicrografias demonstraram o fármaco disperso na matriz polimérica e a superfície rugosa das microesferas, que apresentaram diâmetro médio entre 765,3 e 921,2 µm, índices de circularidade entre 0,737 e 0,819, demonstrando sua forma aproximadamente esférica e distribuição de tamanho homogênea, evidenciada pelos baixos valores de índice Span (0,15 a 0,24). O tamanho foi influenciado pelas concentrações de fármaco e de polímeros, seguido das concentrações de reticulantes Glu e AlC3, sendo as maiores microesferas as da formulação M 8. A circularidade foi mais influenciada pela concentração de polímeros, pela proporção polimérica G:P e pela concentração de fármaco, sendo as microesferas mais circulares as das formulações M 4, M 7 e M 8. Elevados valores de eficiência de encapsulação foram alcançados para todas as amostras (96,3 a 98,7%). As elevadas capacidades de absorção de líquidos e de intumescimento das partículas foram evidenciadas, enquanto o menor intumescimento em meio ácido (30% menor que em pH 6,0 e 24% menor que em pH 7,4) demonstrou o comportamento pH dependente das microesferas desenvolvidas. A absorção de líquido em pH 1,2 foi cerca de 11% menor que em pH 6,0 e cerca de 25% menor que em pH 7,4. A erosão variou entre 8,4 e 12,1%, e não foi influenciada pelo pH. A solubilidade do RES em HCl 0,1N (pH 1,2) e em tampão fosfato de sódio (pH 6,8), ambos com 1% de tensoativo, foi de 169,5 e 249,8 µg/mL, respectivamente, garantindo as condições sink para o ensaio de dissolução. Em água e em tampão TC 199, ambos sem tensoativo, as solubilidades foram de 42,7 e 44,3 µg/mL, respectivamente. A porcentagem de fármaco liberado após 120 minutos em meio ácido variou entre 15,7 e 26,9%, e concentração de fármaco e a proporção polimérica G:P exerceram a maior influência sobre esse parâmetro. As microesferas apresentaram elevada capacidade mucoadesiva, evidenciada pelos testes in vitro de interação com a mucina e ex vivo utilizando intestino de porco. Baseado nos resultados de tamanho, circularidade e liberação do fármaco em meio ácido, os quatro fatores escolhidos para o planejamento fatorial completo 24 foram a proporção polimérica G:P, e as concentrações de AlC3, Glu e fármaco, os quais tiveram seus valores variados em três diferentes níveis (-1, 0 e +1). Já a concentração de polímeros, e os tempos de reticulação em AlC3 e em Glu tiveram seus valores fixados no nível baixo (-1). Microesferas duplamente reticuladas, capazes de controlar a liberação do RES, foram obtidas com sucesso pelo método da geleificação ionotrópica e caracterizadas, sendo que a aplicação de um planejamento fatorial permitiu avaliar, com um número reduzido de formulações, o efeito de sete diferentes fatores sobre as características dos sistemas desenvolvidos e selecionar os fatores mais influentes para estudos futuros.

GG and P are promising materials to be used in the development of colon specific drug delivery systems, since they are resistant to enzymes found in the upper GIT, however, they are specifically degraded by enzymes produced by colonic microbiota. In addition, both present mucoadhesiveness, which allows the adhesion of the system to the mucus, a promising strategy to prolong the time that the system remains at the target site as well as to establish a more intimate contact with the mucosa, both factors that may potentiate the therapeutic effect. Resveratrol (RES) is a polyphenol with recognized antioxidant properties and has shown other activities, such as prevent or delay the onset of tumors and inflammation, promising characteristics for the treatment of diseases that affect the distal portion of the GIT, such as colonic cancer and colitis. However, it is rapidly absorbed and metabolized in the upper portions of the GIT, the amount that reaches the colon is insufficient to promote the desired effects. Ms are a multiparticulate system that presents some advantages, such as protection of the encapsulated drug and targeting to a specific site, and were used to encapsulate RES. It is possible to prepare Ms through ionotropic gelation, a simple technique that does not use organic solvents and with the possibility of industrial scale production. The aim of the present study was to prepare dual-crosslinked Ms of GG:P through ionotropic gelation and to characterize them, intending the colon-specific release of RES. Aluminium chloride (AlCl3) and glutaraldehyde (Glu) were used as ionic and covalent crosslinkers, respectively. A saturated factorial design 27-4 was performed in order to evaluate the effects of polymer ratio (G:P), concentrations of polymer, AlC3, Glu and drug, and crosslinking time in AlC3 and in Glu on responses such as size, shape and drug release in acid media. Photomicrographs showed the drug dispersed through the polymer matrix and the Ms rough surface, that presented average diameter between 765.3 and 921.2 µm, circularity indexes between 0.737 and 0.819, demonstrating their approximately spherical shape, and homogeneous size distribution, evidenced by the low Span index values (0.15 to 0.24). The size was influenced by drug and polymer concentrations, followed by concentrations of the crosslinkers Glu and AlC3, and the largest was the M 8 formulation. The circularity was more influenced by concentration of polymers, by polymer ratio G:P and by drug concentration, and the more circular microspheres were those from M 4, M 7 and M 8 formulations. High encapsulation efficiency values were achieved for all formulations (96.3 to 98.7%). The high liquid uptake and swelling capacities of the particles were evidenced, while the lower swelling in acid medium (30% lower than in pH 6.0 and 24% lower than in pH 7.4) demonstrated the pH-dependent behavior of the developed microspheres. The liquid uptake in pH 1.2 was approximately 11% lower than in pH 6.0 and approximately 25% lower than in pH 7.4. The erosion varied between 8.4 and 12.1%, and it was not influenced by the pH. The solubility of RES in 0.1N HCl (pH 1.2) and in sodium phosphate buffer (pH 6.8), both containing 1% of surfactant, was 169.5 and 249.8 µg/mL, respectively, ensuring the sink conditions for the dissolution test. In water and in TC199 buffer, both without surfactants, the solubility was 42.7 and 44.3 µg/mL, respectively. The percentage of drug released after 120 minutes in acid medium varied between 15.7 and 26.9%, and it was more influenced by the drug concentration and polymer ratio G:P. The microspheres showed high mucoadhesiveness, evidenced by the in vitro interaction with mucin and ex vivo tests using porcine intestinal tissue. Based on the results of size, circularity and drug release in acid medium, the four variables chosen for the full factorial design 24 were polymer ratio G:P, and concentrations of AlC3, Glu and drug, that had their values varied in three different levels (-1, 0 and +1). The polymer concentration, crosslinking times in AlC3 and in Glu had their values fixed on the lower level (-1). Dual-crosslinked Ms, capable of controlling the release of RES, were successfully obtained through ionotropic gelation technique and characterized, and the factorial design performed allowed evaluating, with a reduced number of formulations, the effect of seven different variables on characteristics of the developed systems and selecting the most influent factors to future studies.
Mucoadhesive micro/nanoparticles of gellan gum and pectin intended for colon-specific release of resveratrol
Keywords: microesferas; nanopartículas; goma gelana; pectina; geleificação ionotrópica; resveratrol; planejamento fatorial; microspheres; nanoparticles; gellan gum; pectin; ionotropic gelation; factorial design; resveratrol