Materiais biodegradáveis são naturais ou de origem sintética e são degradadas in vivo, quer enzimaticamente ou não enzimaticamente, ou ambos, para produzir sub- produtos biocompatíveis e toxicologicamente seguros que são mais eliminados pelas vias metabólicas normais. O número de tais materiais que são utilizados em ou como adjuntos na liberação controlada de fármacos tem aumentado dramaticamente na última década. A categoria de base de biomateriais utilizados na entrega de fármacos pode ser amplamente classificadas como (1) polímeros sintéticos biodegradáveis, que inclui materiais relativamente hidrofóbicos, tais como os ácidos alfa-hidroxi (uma família que inclui poli (ácido lático-co-glicólico), PLGA), polianidridos, e outros, e (2) os polímeros que ocorrem naturalmente, tais como açúcares complexos (hialuronano), quitosana e inorgânicos (hidroxiapatite) (ANDERSON; SHIVE, 2012; NAIR; LAURENCIN, 2007; UHRICH et al., 1999).
O alento dos materiais utilizados na liberação do fármaco surge a partir da multiplicidade de doenças, gama de dosagem e requisitos especiais que podem ser aplicados. A biocompatibilidade é claramente importante, embora seja importante notar que a biocompatibilidade não é uma propriedade intrínseca de um material, mas depende do ambiente biológico e a tolerabilidade que existe com respeito a interações específicas fármaco/polímero de tecidos (ANDERSON; SHIVE, 2012).
Poliéster PLGA é um copolímero de ácido poli lático (PLA) e poli ácido glicólico (PGA). É o melhor biomaterial definido disponível para entrega de fármacos em relação ao design e desempenho. O ácido poli lático -carbono assimétrico, que é geralmente descrito como a forma D ou L, em termos estereoquímicas clássicos e, por vezes, como R e forma S, respectivamente. Alguns sistemas de liberação controlada utilizando PLGA já estão disponívies para o tratamento do câncer. Alguns exemplos desses sistemas disponíveis no mercado são: o Zoladex®, que consiste em um implante
de PLGA contendo gosserrelina, um análogo sintético da LHRH (Hormônio Liberador do Horônio Luteinizante) utilizado no tratamento do câncer de próstata; o Lupron Depot®
(acetato de leuprorida), Suprecur® MP (acetato de buserelina), Decapeptyl® e Trelstar Tm
depot (pamoato de triptorelina) também desenvolvidos para tratamento de câncer de próstata; e Depocyte®, sistema polimérico para liberação controlada da citarabina no
Trelstar Tm depot (pamoato de triptorelina) também desenvolvidos para tratamento de câncer de próstata; e Depocyte®, sistema polimérico para liberação
controlada da citarabina no tratamento de leucemias.
Como o benznidazol também atua nas espécies reativas de oxigênio, assim como os demais quimioterápicos já disponíveis no mercado para o câncer, sua inserção em nanopartículas possivelmente terá um efeito tanto para as células cancerígenas, quanto para a doença de chagas.
2.4.1 Poli (ácido lático-co-glicólico) (PLGA)
A fim de conceber um melhor dispositivo de liberação controlada, é essencial compreender as propriedades físicas, químicas e biológicas do PLGA. Este é formado por dois monômeros, o PGA que é desprovido de quaisquer grupos laterais metilo e mostra a estrutura altamente cristalina, e o PLA, como mostrado na Figura 1. PLGA pode ser transformado em praticamente qualquer forma e tamanho, e podem encapsular moléculas de praticamente qualquer tamanho. É solúvel em ampla gama de solventes comuns, incluindo solventes clorados, tetra-hidrofurano, acetona ou acetato de etilo(HOUCHIN; TOPP, 2009; SIEGEL et al., 2006). Em água, PLGA degrada-se por hidrólise das suas ligações éster (Figura 3).
Figura 3: Estrutura do poli (ácido lático-co-glicólico) (PLGA)
A presença de grupos laterais de metilo em PLA torna mais hidrofóbico do que o PGA e, portanto, copolímeros de PLGA são menos hidrofílicos, absorvem menos água e, subsequentemente, degradam-se mais lentamente. Devido à hidrólise do PLGA, os parâmetros que são tipicamente considerados descrições invariantes de uma formulação sólida pode alterar com o tempo, tal como a temperatura de transição vítrea (Tg), teor de humidade e peso molecular. O efeito destas propriedades do polímero sobre a taxa de liberação do fármaco a partir de matrizes poliméricas biodegradáveis tem sido amplamente estudado. A mudança nas propriedades de PLGA durante a biodegradação do polímero influencia as taxas de liberação e degradação de moléculas de fármaco incorporada. Propriedades físicas de PLGA têm sido demonstradas que dependem de múltiplos fatores, incluindo o peso molecular inicial, a proporção de ácido lático para glicólico, o tamanho do dispositivo, a exposição a água (forma de superfície) e temperatura de armazenamento (HOUCHIN; TOPP, 2009).
A resistência mecânica do PLGA é afetada por propriedades físicas, tais como peso molecular e índice de polidispersão. Estas propriedades também afetam a capacidade de ser formulados como um dispositivo de liberação de fármacos e podem controlar a taxa de degradação do dispositivo e hidrólise. Estudos recentes descobriram, no entanto, que o tipo de fármaco também desempenha um papel na definição da taxa de liberação (SIEGEL et al., 2006).
A resistência mecânica, o comportamento de intumescimento, a capacidade de se submeter a hidrólise e subsequentemente a taxa de biodegradação do polímero é diretamente influenciada pelo grau de cristalinidade do PLGA, que é mais dependente do tipo e proporção molar dos componentes monoméricos individuais da cadeia de copolímero. PGA cristalino, quando co-polimerizado com o PLA, reduz o grau de cristalinidade de PLGA e, como resultado aumentar a taxa de hidratação e de hidrólise. Como regra, maior teor de PGA leva a taxas mais rápidas de degradação com uma exceção de 50:50 de PLA / PGA, que exibe a degradação mais rápida, com maior teor de PGA levando ao aumento do intervalo de degradação inferior a 50%. O grau de cristalinidade e o ponto de fusão dos polímeros são diretamente relacionados com o peso molecular do polímero. A Tg dos copolímeros PLGA são relatados para estar acima da temperatura fisiológica de 37 ° C e, portanto, são de natureza vítrea, apresentando, assim, a estrutura da cadeia bastante rígida. Foi ainda relatado que a Tg de PLGA diminuir com a diminuição do teor de lático na composição de copolímero e com uma diminuição no
peso molecular (PASSERINI; CRAIG, 2001). Os polímeros de PLGA comercialmente disponíveis são normalmente caracterizados em termos de viscosidade intrínseca, que está diretamente relacionada com os seus pesos moleculares.
2.5 Métodos de obtenção das nanopartículas e de caracterização das nanopartículas
Existe uma diversidade de métodos são empregados para a preparação de nanopartículas poliméricas, como a nanoprecipitação, salting-out, emulsificação com difusão do solvente e emulsificação com evaporação de solvente (DOMINGUES, 2005; SCHAFFAZICK et al., 2003). A emulsificação com evaporação de solvente é certamente o mais consolidado, permitindo usar a quase emulsificação, emulsificação simples ou dupla de acordo com a solubilidade do princípio ativo e do polímero, assim como a razão fármaco/polímero e via de administração (HASMAM et al., 2009).
Este método geralmente inclui o uso de uma fase orgânica contendo um solvente apolar em que o polímero é dissolvido, a qual é emulsificada no interior de uma fase aquosa contendo um agente tensoativo, seguida da evaporação com a co-preciptação das partículas e eliminação dos resíduos de solvente ou tensoativos. Os fármacos não polares são adicionados na fase orgânica, enquanto os fármacos hidrofílicos, peptídeos ou proteínas podem ser adicionados em uma primeira emulsão água em óleo (dupla emulsão) ou adsorvidos na superfície das partículas formadas. Por esta técnica é possível apenas a formação de nanoesferas, pois o fármaco fica disperso na matriz polimérica (ARAÚJO, NATHALIE FERREIRA SILVA DE MELO; RENATO; HENRIQUE; ANDRÉ DE, 2010; SOUTO; SEVERINO; SANTANA, 2012).
Desta forma algumas variáveis importantes devem ser padronizadas na obtenção de nanopartículas por emulsificação com evaporação de solvente como o tipo de polímero, tipo de solvente, razão fármaco/polímero, razão fase interna/ fase externa e o tipo de tensoativo e concentração utilizada. Dentre alguns agentes tensoativos estão o álcool polivinílico (PVA), os poloxâmers ou ainda polissorbatos, monoesteres do sorbitano e os fosfolipídeos (SOUTO; SEVERINO; SANTANA, 2012). O PVA, os polaxamers e os fosfolipídeos possuem a vantagem de uso parenteral devido a menor toxicidade (ARAÚJO, NATHALIE FERREIRA SILVA DE MELO; RENATO; HENRIQUE; ANDRÉ DE, 2010).
Para solubilizar os polímeros por essa técnica, geralmente são utilizados solventes clorados, como o cloreto de metileno (diclorometano), clorofórmio ou mistura destes solventes com outros menos apolares devido a capacidade de solubilização, apolaridade e ao seu baixo ponto de ebulição. A maior desvantagem destes solventes orgânicos reside na sua toxicidade, os quais devem ser removidos totalmente do sistema (SCHAFFAZICK et al., 2003).
A caracterização das nanopartículas é muito importante para prever o comportamento das partículas in vivo e também para se ter conhecimento da sua estabilidade.(HOFFMANN et al., 1997; SCHULZE ISFORT; ROCHNIA, 2009). Diversos fatores podem interferir no modo de liberação da substância ativa, tais como o diâmetro da partícula, o modo de associação do ativo com a matriz polimérica, valor do potencial zeta, tipo tensoativos utilizados. Algumas caracterizações de nanopartículas realizadas são de espectroscopia de absorção UV-VIS; tamanho de partícula, índice de polidispersão e potencial zeta, por meio de Dynamic Ligth Scaterring (DLS); técnicas de microscopia como força atômica (MFA) que fornece informações da estrutura tridimensional e imagens topográficas em escala nanométrica. Para caracterização das nanopartículas sólidas utiliza-se, na maioria das vezes, técnicas de Difração de Raios-X (DRX) para avaliar a cristalinidade do sistema; Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) para avaliar se há interação entre os componentes dos sistemas. Além destas técnicas clássicas, recentemente outras técnicas, como espectroscopia de Raman, eletroforese capilar, potenciometria, calorimetria de titulação isotérmica, dicroísmo circular, entre outras, também vem sendo utilizadas.