Composição e caracterização estrutural

As nanopartículas lipídicas, i.e., as SLN e os NLC apresentam uma matriz lipídica que é sólida à temperatura ambiente e corporal [72]. De acordo com Müller e Mader [73], o tamanho médio destas nanopartículas varia entre os 50 e os 1000 nm.

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As nanopartículas lipídicas são dispersões aquosas constituídas essencialmente por lípidos, agentes tensioativos e água. A fase lipídica das SLN é formada apenas por lípidos sólidos, contrariamente aos NLC que apresentam na sua composição lípidos sólidos misturados com lípidos líquidos [62]. A presença dos agentes tensioativos na formulação é essencial, uma vez que estes compostos revestem os lípidos e permitem estabilizar as partículas. Dependendo do tipo e da concentração do lípido, a concentração do(s) agente(s) tensioativo(s) pode variar entre os 0,5 e os 5% [74, 75]. A seleção criteriosa destes excipientes possibilita a preparação de partículas apropriadas ao fármaco a veicular e à via de administração a ser utilizada [62]. As Tabelas 1 e 2 apresentam, respetivamente, alguns exemplos de lípidos e agentes tensioativos utilizados na preparação de nanopartículas lipídicas.

Tabela 1 - Exemplos de lípidos utilizados para a preparação de nanopartículas lipídicas para administração oral.

Lípidos Ponto de fusão Referências

Triglicerídeos Trimiristina (Dynasan® 114) 55-58ºC [76, 77] Tripalmitina (Dynasan® 116) 61-65ºC [76-79] Tristearina (Dynasan® 118) 70-73ºC [77, 80] Witepsol® 85E 42-44ºC [81] Ácidos gordos Ácido esteárico 67-72ºC [80, 82] Ácido palmítico 61-64ºC [83] Ácido oléico - [80, 82]

Misturas de mono, di e triglicerídeos

Monoestearato de glicerilo (Imwitor® 900) 54-64ºC [84-86] Behenato de glicerilo (Compritol® 888 ATO) 65-77ºC [81, 86-88] Palmito estearato de glicerilo (Precirol® ATO 5) 50-60ºC [81, 89, 90] Ceras

Palmitato de cetilo 54ºC [91, 92]

Cera de abelha 62-65ºC [93, 94]

Cera de carnaúba 80-88ºC [94]

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Tabela 2 - Exemplos de agentes tensioativos e co-tensioativos utilizados para preparar nanopartículas lipídicas para administração oral.

Agentes tensioativos e co-tensioativos Concentração Referências

Poloxâmero 188 1% (m/v) 1,5% (m/v) 2% (m/v) 2,5%; 5% (m/m) [77, 92, 95] [79, 95] [95] [86] Poloxâmero 188 e Myverol 18-04K

(monoglicerídeos ácido palmítico)

2,68% + 0,2% (m/m) [90] 2,4% + 0,2% (m/m) [96] Poloxâmero 407 2% (m/v) [81, 91] Polissorbato 80 (Tween® 80) 2% (m/v) 2,5%; 5% (m/m) [81, 95] [86] Polissorbato 80 (Tween® 80) e lecitina 1% + 2% (m/m)

1,5% + 2% (m/m) 2% + 2% (m/m) 0,5% + 0,5% (m/v) [97] [97] [97] [94] Polissorbato 20 (Tween® 20) 1,5% (m/v) [82]

Tagat® S (monoestearato de polioxietileno glicerol) e Colato de sódio

2,5% + 0,5% (m/m) [85, 98]

As SLN derivam das emulsões óleo/água (O/A) nas quais se substitui o lípido líquido (óleo) por um lípido sólido. A matriz resultante da preparação destas nanopartículas tende a formar uma estrutura cristalina relativamente perfeita (Figura 5a) diminuindo o espaço no qual o fármaco se pode acomodar. Por sua vez, os NLC são constituídos por uma mistura de lípidos estruturalmente diferentes - lípido sólido e lípido líquido, originando uma matriz lipídica com imperfeições (Figura 5b).

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Figura 5 - Estrutura cristalina da matriz lipídica: a) formação de uma estrutura “quase perfeita” nas SLN; b) matriz cristalina com várias imperfeições nos NLC. Adaptado de Müller et al. [72].

3.1.1. Influência da composição dos constituintes na formulação das nanopartículas

A composição da formulação (isto é, fase aquosa com agente(s) tensioativo(s), lípido(s) e fármaco), bem como a técnica e as condições de preparação (e.g. o tempo, a temperatura, a pressão, o equipamento, o número de ciclos, a esterilização e a liofilização) influenciam a estabilidade das dispersões de nanopartículas lipídicas [67]. A seleção do material lipídico depende das propriedades de solubilidade do fármaco. Desta forma, para obter uma elevada eficácia de encapsulação (Encapsulation Efficiency, EE) e capacidade de carga (Load Capacity, LC), o fármaco deve ser dissolvido ou disperso na fase lipídica fundida. Como referido anteriormente, a mistura de lípidos com estruturas distintas possibilita uma maior capacidade de carga, em virtude das imperfeições que se criam na matriz lipídica. No entanto, a mistura de lípidos quimicamente muito diferentes pode originar os designados supercooled melts [99]. Estas estruturas serão abordadas posteriormente no subcapítulo 3.4.3.

3.1.1.1. Influência do material lipídico

A preparação das nanopartículas lipídicas é influenciada por parâmetros que variam consoante o material lipídico, como por exemplo, a composição, o comportamento de cristalização do lípido e a hidrofobicidade que, por sua vez, afeta a forma, a superfície específica e as propriedades autoemulsionantes dos cristais lipídicos [67].

De uma forma geral, os lípidos são constituídos por uma mistura de vários compostos químicos, cuja composição pode variar entre os diversos fabricantes ou, inclusive, entre diferentes lotes do mesmo fabricante. Uma pequena variação na composição do lípido pode ter um impacto significativo nas propriedades das nanopartículas produzidas,

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como por exemplo, no tamanho e na estabilidade da formulação durante o armazenamento, uma vez que pode provocar alterações no valor do potencial zeta (Zeta Potential, ZP) [62, 67] e acelerar ou retardar o processo de cristalização [100].

Relativamente à influência dos lípidos sobre o tamanho das nanopartículas, Rai et al. [67] refere que lípidos com ponto de fusão mais elevados podem originar um aumento no tamanho das partículas de SLN. Verificou-se ainda que os lípidos com cadeias mais curtas de ácidos gordos e quantidades consideráveis de mono e diglicerídeos originam SLN com tamanho de partículas menor [67]. Adicionalmente, um aumento de 5-10% no conteúdo lipídico origina partículas de tamanho maior (inclusive a formação de micropartículas) e uma distribuição mais ampla do tamanho das partículas, isto é, um aumento no valor do índice de polidispersão (Polidispersity Index, PI) [62]. Este facto pode estar relacionado com o aumento da viscosidade do sistema e com o consequente decréscimo na eficácia da etapa de homogeneização que, por sua vez, possibilita a agregação das partículas [101, 102]. Deste modo, formam-se partículas com maior tamanho e maior índice de polidispersão [103].

3.1.1.2. Influência dos tensioativos

A seleção do(s) agente(s) tensioativo(s) e a sua concentração também afeta a estabilidade das nanopartículas lipídicas e as vias de administração da formulação. Tal como apresentado na Tabela 2, são vários os agentes tensioativos que têm sido utilizados na preparação de dispersões de nanopartículas lipídicas, incluindo os fosfolípidos, sais biliares, poloxâmeros e outros iónicos e não iónicos [62, 67, 104]. De uma forma geral, diminuindo a concentração do agente tensioativo ocorre o aumento do tamanho das partículas durante o armazenamento. Por sua vez, o aumento da concentração do agente tensioativo reduz a tensão de superfície e facilita a partição das partículas durante a etapa de homogeneização, promovendo a diminuição do tamanho das nanopartículas e o aumento da superfície específica das mesmas [62, 67, 105]. No entanto, a utilização de concentrações elevadas de tensioativos pode atribuir alguma toxicidade ao sistema de nanopartículas lipídicas [106].

A combinação de agentes tensioativos na formulação previne mais eficazmente a agregação das nanopartículas, conferindo-lhes uma maior estabilidade durante o armazenamento [62, 67].

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