Solubilidade e dissolução

A melhoria de solubilidade aquosa é o parâmetro mais citado na literatura dos cocristais. A dissolução dos fármacos em meio aquoso é uma etapa determinante na absorção dos fármacos por via oral, e para que ocorra essa dissolução as drogas devem apresentar certo grau de solubilidade aquosa. Os testes de dissolução in vitro podem ser usados para estimar uma relação com os resultados que podem ser obtidos in vivo, através da avaliação do perfil de dissolução dos fármacos em diferentes meios fisiologicamente simulados. Esses testes in vitro normalmente correlacionam-se com os resultados obtidos na avaliação da solubilidade aquosa (AULTON; TAYLOR, 2016). Uma estimativa é que 40% das drogas existentes e 90% das novas drogas em estudo apresentem solubilidade aquosa limitada (KALEPU; NEKKANTI, 2015). Nesse contexto se entende o grande número de estudos relacionados à melhoria desses parâmetros.

A solubilidade é um processo termodinâmico no qual ocorre o equilíbrio entre soluto e solvente, já a dissolução é um processo cinético que pode ser compreendido em termos de velocidade de taxa de dissolução a qual o soluto chega em equilíbrio (BERRY; STEED, 2017). Como se deseja correlacionar as respostas com resultados in vivo é comum que a avaliação da solubilidade e dissolução sejam realizadas em meios que simulem o pH do estômago, duodeno e intestino. Zhou et al. (2016b)

avaliaram a solubilidade de cocristais de resveratrol em diferentes meios aquosos e obtiveram melhor resposta que o fármaco isolado. Cocristais de hidroclorotiazida com aerosil apresentaram dissolução superior ao fármaco isolado em meio de pH 1,2 (EL- GIZAWY, 2015). Já em pH 4,5, cocristais de dapaglifozina com ácido cítrico apresentaram melhor solubilidade que o fármaco isolado. Em pH 6,8, cocristais de carbamazepina com nicotinamida apresentaram melhor perfil de dissolução que o fármaco isolado (PATIL; MODI; BASAL, 2014).

A solubilidade como um processo termodinâmico pode ser entendida em termos de energia livre (entropia), onde maiores valores de energia livre favorecem a interação entre soluto e solvente e posterior solubilização. Um outro fator ligado a solubilidade é a entalpia de hidratação que está relacionada a liberação de energia quando ocorre interações de hidrogênio entre o soluto e o solvente; os sais apresentam maior entalpia de hidratação e isso os favorecem (BABU; NANGIA, 2011). A solubilidade de materiais amorfos é alta, pois possuem maior energia livre devido à desorganização das moléculas gerando maior superfície de contato que melhora a interação com a água. Em teoria, esses materiais possuem maior solubilidade que os cocristais por não necessitarem de energia para quebra da estrutura cristalina, pois não a possuem (HEALY et al., 2017). Comparado aos solvatos, os cocristais não hidratados normalmente apresentam melhor solubilidade pois a energia livre necessária para liberar as moléculas de água dos solvatos os favorece (BABU; NANGIA, 2011).

A solubilidade do cocristal em teoria é menor que a de um material amorfo, uma vez que possuem menor energia livre, dependendo da quebra da rede cristalina e da solvatação dos componentes do cocristal para uma melhor solubilidade. Quanto menor a força da rede mais fácil ocorre a solvatação (WANG et al., 2018). Os cocristais geralmente possuem a força da rede cristalina menor que as dos componentes individuais e consequentemente maior facilidade de solvatação (KARAGIANNI; MALAMATARI; KACHIRIMANIS, 2018). A solvatação é facilitada pela escolha de coformadores mais solúveis que o fármaco de interesse (ROCHA et al., 2016).

A vantagem de solubilidade de materiais amorfos e sais sobre cocristais também não é regra, depende dos componentes os quais se trabalham em ambas as tecnologias, pois na literatura é possível observar que cocristais de diferentes fármacos possuem melhor solubilidade aquosa que outras tecnologias. Remenar et

al. (2003) obtiveram cocristais de itraconazol com o ácido málico e com o ácido tartárico e compararam com a forma amorfa referência já comercializada e observaram que os cocristais apresentaram perfis de dissolução em meio ácido equivalentes a forma amorfa. Sanphui et al. (2013) observaram que cocristais de ácido pimélico apresentaram maior solubilidade em meio ácido aquoso que o citrato de sildenafila. Cocristais de tenoxicam com resorcionol apresentou ter maior solubilidade que o fármaco na forma de sal (BOLLA, SANPHUI, NANGIA, 2013).

3.1.3.2 Compressibilidade e fluxibilidade

A compressibilidade é a capacidade do pó em diminuir seu volume para um estado mais denso e é comum matérias primas farmacêuticas apresentarem uma pobre capacidade de compressão (BERRY; STEED, 2017). Já a fluxibilidade é a habilidade de fluxo do pó, sendo desejável para que pós não sejam aderidos às superfícies das máquinas durante a produção e para que não ocorra o comprometimento do enchimento das matrizes durante a compressão (DE SIMONE et al., 2017). A melhoria desses parâmetros nos cocristais permite a produção de formas sólidas mais facilmente e com menor quantidade de outros excipientes. Normalmente esses parâmetros são avaliados com o cocristal em uma formulação, porém é fácil encontrar estudos desses parâmetros com os cocristais apenas; por exemplo, cocristais de lamotrigina com diversos coformadores apresentaram melhores propriedades de compressibilidade e fluxibilidade que a lamotrigina isolada (THIPPARABOINA et al., 2015).

3.1.3.3 Estudos in vivo

Os estudos in vivo avaliam a biodisponibilidade e diferentes respostas dos fármacos isolados frente aos cocristais. A biodisponibilidade é definida como a extensão do ativo que é absorvida e se torna disponível no sitio de ação, logo, quanto maior a biodisponibilidade maior será o efeito do fármaco. São poucos os estudos clínicos dos cocritais; a maior parte são com animais (WANG et al., 2018). Os estudos com humanos mostram a eficácia terapêutica dos cocristais sem comparar com o fármaco sozinho em relatórios aprovados pelo órgão responsável, como o do Steglatro® aprovado pela Agência Europeia de Medicamentos (EMA, 2018).

São menos numerosos os estudos in vivo com os cocristais comparados aos in vitro, porém é fácil achá-los. Merlos et al. (2018) mostraram que o cocristal de celecoxibe e tramadol obtiveram melhores respostas que os fármacos isolados, sem agravar os efeitos tóxicos, quando avaliaram a alodinia mecânica e hiperalgesia térmica em estudos com ratos. Huang et al. (2014) compararam a biodisponibilidade oral de nanocristais de baicaleina e cocristais de baicaleina e nicotinamida administrados oralmente em ratos e concluíram que os cocristais obtiveram maiores concentrações plasmáticas do que a baicaliena isolada e que seus nanocristais.

3.1.3.4 Estabilidade

A estabilidade pode ser entendida pela capacidade do material de manter sua integridade em períodos e condições variadas. A avaliação da estabilidade em estado sólido inclui protocolos já bem definidos que se baseiam em variar condições de umidade e temperatura, estabilidade acelerada e longa duração por exemplo, fotoestabilidade, bem como também estudos menos comuns, sob pressão de compactação por exemplo (SHAIKH et al., 2018).

Uma das possíveis desvantagens dos cocristais está relacionada com a estabilidade física frente a altas umidades que pode acarretar na dissociação do cocristal. Eddleston et al. (2012) observaram alterações cristalinas no material ao submeter cocristais de cafeína com alguns coformadores a umidades relativas superiores a 90% após algumas semanas ou meses, sendo essas alterações consideradas dissociação do cocristal. Essa desvantagem não é uma regra geral. Em alguns casos os cocristais revertem esse ponto negativo ao diminuir a higroscopicidade, quando comparado as substâncias isoladas, como observado por Chow et al. (2012) que obtiveram cocristais de ibuprofeno e nicotinamida com menor higroscospicidade. Ainda, em contraponto, os cocristais podem ser formados em condições de moderada umidade (KUMINEK et al., 2016). Ervasti et al. (2015) observaram a formação de cocristais de nicotinamida com teofilina a partir de misturas físicas armazenadas a 75% de umidade relativa.

Com relação ao processo de fabricação de formas farmacêuticas que venham a conter os cocristais pode ser pensado na inviabilidade de sua produção ao levá-los a processos que entrem em contato com solvente, levando a dissociação, ou a impossibilidade de formá-los ao adicionar excipientes concomitantemente. Porém

estudos mostram que é possível a formação de cocristais nessas condições. Rajbhar et al. (2016) na obtenção de comprimidos adicionaram à formulação cocristais já preparados de claritromicina com ureia e submeteram a granulação por via úmida com alguns excipientes. Walsh et al. (2018) mostraram a formação de cocristais de ibuprofeno com isonicotinamida durante o processo de extrusão por fusão a quente e secagem por aspersão ao adicionar as matérias primas isoladas e excipientes como manitol, xilitol, soluplus e PVP K15.

Apesar da vantagem da solubilidade aquosa a alta energia dos materiais amorfos também faz com que eles sejam termodinamicamente instáveis podendo levar a reversão para a fase cristalina comumente, como relatado por Hu et al. (2014) os quais sintetizaram cocristais, sais e formas amorfas de sulfatiazol e observaram que após 1 mês em condições ambientes o material amorfo já apresentava recristalização enquanto a estabilidade dos cocristais e sais se mantiveram.

São inúmeros os exemplos na literatura de cocristais que mantiveram ou aprimoraram estabilidades quando comparadas aos componentes isolados (SHAIKH et al., 2018). A avaliação da estabilidade acelerada, 40 ºC e 75% de umidade relativa, de cocristais de carbamazepina com ácido cinâmico não mostrou alterações físico- químicas no período de 6 meses (MORADIYA et al., 2014). Lu et al. (2019) avaliaram a estabilidade de cocristais salinos de berberina e ácido cítrico ao submete-lo a diferentes umidades relativas e observou que o cocristal apresentou menor variação de peso se comportando melhor frente a sorção e desorção de água comparado ao fármaco na forma de sal. Deng et al. (2017) avaliaram a estabilidade térmica pela TG e viram que os cocristais de dapaglifozina apresentaram início de degradação aproximadamente 100 ºC após o início de degradação da substância isolada. Cocristais de etravirina com ácido benzenotricarboxilíco apresentou melhor solubilidade e estabilidade que os sais estudados por Rajput et al. (2013).

3.2 ÁCIDO FERÚLICO

O ácido ferúlico (AFE), ou ácido 4-hidroxi-3-metoxicinâmico (figura 3), é um ácido fenólico derivado do ácido cinâmico presente em plantas como a Angelica sinensis, Climinicifuga recemosa e Ligusticum chuangxiong, também encontrado em algumas frutas como tomate e laranja e em maior concentração em cereais como trigo e milho (MANCUSO; SANTANGELO, 2014; PAIVA et al., 2013; SILVA; BATISTA, 2017). É

isolado largamente dessas fontes por meios enzimáticos a fim de sua aplicação na indústria farmacêutica e alimentar devido a suas propriedades farmacológicas por um baixo custo (KUMAR; PRUTHI, 2014; WU et al., 2017).

Figura 3 ‒ Estrutura química do ácido ferúlico

Fonte: autoria própria

Embora os estudos, em sua imensa maioria, não abordem a estereoquímica do AFE, esse existe nas formas de isômeros cis e trans, sendo a trans a mais frequente na natureza (SILVA; BATISTA, 2017). Apesar de não citar quais isômeros estão se trabalhando na maioria do estudos, esses se referem ao isômero trans pois esse é sólido a temperatura ambiente, já o cis é líquido (PAIVA et al., 2013). O AFE possui pKa de 4,6 (DUPOIRON et al., 2017) e é convertido em sua forma cis ao ser exposto a luz UV (HORBURY et al., 2016).

Como a solubilidade das moléculas dependem do meio e da temperatura que está se trabalhando, são vários os valores de solubilidade em meios aquosos do ácido ferúlico na literatura. Em água pH 3 e pH 7,2 a 25 ºC foi visto que a solubilidade do AFE foi de 0,71 e 6,63 mg/mL respectivamente, resultado esperado pois em pH maior o AFE estará ionizado (SAIJA et al., 2000). Mota et al. (2008) obtiveram diferentes valores de solubilidade a depender da temperatura da água, com pH próximo a 3, onde foi visto valores de 2,19 mg/mL próximo a 50 ºC e 0,78 mg/mL próximo a 25 ºC. As farmacopeias americana, europeia e brasileira consideram que para ser muito pouco solúvel a substância precisa ter em torno de 1 a 10 mg/mL, abaixo desse valor as substâncias são consideradas praticamente insolúveis ou insolúveis (AULTON; TAYLOR, 2016; ANVISA, 2010a).

O sistema de classificação biofarmacêutica preconiza que moléculas classe 2 possuem alta permeabilidade e baixa solubilidade aquosa (BAGHEL; CATHCART; O’REILLY, 2016). Alguns autores abordam a classificação biofarmacêutica para o AFE, afirmando-o como classe 2 (FRANKE, 2014), mas essa não é a melhor abordagem, já que não são estabelecidas doses já comercializadas. Para confirmar

se possui baixa solubilidade aquosa de acordo com a CBS é necessário confirmar que a maior dose do fármaco, que é administrada oralmente, não é solúvel em 250 mL de soluções aquosas de pH fisiológico (ANVISA, 2010b; ANVISA, 2011).

A farmacocinética pré-clínica do AFE está sendo estudada. Sabe-se que o AFE não é degradado pelo estômago e após ingestão oral a maior parte do AFE é absorvido por difusão passiva no cólon. Foram vistos estudos que a biodisponibilidade após ingestão oral representou 20% na sua forma inalterada, com picos de concentração plasmática em torno de 30 minutos, sendo excretado na urina na forma inalterada e glicosilada. A toxicidade oral é baixa, apresentando toxicidade subcrônica muito baixa e LD50 de 2,1 e 2,4 g/kg em ratos fêmeas e machos, respectivamente

(MANCUSO; SANTANGELO, 2014; PAIVA et al., 2013; ZHAO; MOGHADASIAN, 2008).

3.2.1 Atividades farmacológicas

São várias as atividades farmacológicas do AFE observadas na literatura, dentre essas é destacado seu potencial antioxidante devido ao seu alto poder de sequestrar radicais livres graças aos grupos hidroxilas presentes em sua estrutura que doam elétrons para o radicais livres, estabilizando-os. Essa neutralização dos radicais livres é importante pois esses são instáveis por possuírem um elétron não pareado, o que permite interações com moléculas como lipídeos e proteínas, acelerando a degradação oxidativa e podendo levar a inflamações. Esse potencial antioxidante do AFE se relaciona com outras atividades como protetor de doenças cardiovasculares e neuroprotetoras, pois depende das células as quais estão sendo afetadas pelos radicais livres (SILVA; BATISTA, 2017; MANCUSO; SANTANGELO, 2014).

São várias as atividades citadas na literatura para o AFE e algumas com possíveis mecanismos de ação abordados, principalmente na avaliação da atividade antitumoral, algumas delas são comentadas a seguir.

Um mecanismo geral antioxidante, além do sequestro de radicais livres, é proposto por Ma et al. (2011), em que o AFE aumentou a expressão do gene e da proteína heme-oxigenase 1, uma enzima com propriedades antioxidantes, pela ativação da quinase regulada por sinal extracelular e do fator nuclear eritroide 2. Em ratos hipertensivos o AFE (50 mg/kg) foi capaz de atenuar a inflamação cardíaca e

renal de ratos ao aumentar os níveis das enzimas superóxido dismutase e catalase, responsáveis pela neutralização de radicais livres (ALAM; SERNIA; BROWN, 2013).

Devido a sua estrutura química apresentar várias insaturações, o AFE é um potencial absorvedor da luz UV que contribui para seu potencial antioxidante contra danos oxidativos às células gerados pela radiação da luz UV (SILVA; BATISTA, 2017; KUMAR; PRUTHI, 2014). Assim, também é aproveitado seu potencial uso em cosméticos na proteção solar, como observado por Lin et al. (2005) que observaram o dobro de fotoproteção ao reduzir eritemas e queimaduras solares em porcos, como isômero trans em uma formulação na concentração de 0,5%. E formulações cosméticas com o AFE já são comercializadas (TEE-NGAM et al., 2013).

Na literatura o relato do efeito sinérgico do AFE com outras moléculas para diversas doenças é bastante promissor. Yogeeta et al. (2006) avaliaram a cardioproteção do AFE (20 mg/kg) junto ao ácido ascórbico (80 mg/kg) administrados oralmente em ratos, onde foi possível reduzir a chance de infartos induzidos por isoproterenol devido a seus mecanismos antioxidantes. Prabhakar et al. (2013) avaliaram o efeito hipoglicemiante do AFE isolado (10 mg/kg) e juntos a metformina e tiazolidinodiana, em que isoladamente o AFE apresentou resultados semelhantes aos outros hipoglicemiantes e sinergicamente reduziram a glicemia a níveis normais em ratos diabéticos. O AFE também apresentou atividade antifúngica in vitro ao induzir apoptose dos fungos Candida albicans e Candida glabrata, tendo resultado mais significativo quando avaliado junto a caspofungina, apresentando efeito sinérgico (CANTURK, 2018). Esse efeito sinérgico é bastante interessante em estudos antitumorais.

No estudo contra o câncer é comum a abordagem de associações de medicamentos tanto para a obtenção de efeitos sinérgicos citotóxicos contra as células cancerígenas quanto para diminuição de efeitos colaterais e reversão da resistência celular aos diferentes fármacos (ZOU et al., 2017).

A problemática das células multidrogas resistentes foi abordada por Muthusamy et al. (2016) ao investigarem a sensibilização de células multidrogas resistentes de adenocarcinoma ao paclitaxel. Foi visto que o AFE diminuiu significativamente a expressão de proteínas de efluxo (ABCB1) de maneira dose dependente e permitiu a permanência do paclitaxel nas células e consequente indução da apoptose. Essas proteínas de efluxo são responsáveis pela resistência ao paclitaxel e a várias outras

drogas, assim é esperado que o AFE também aja sinergicamente com outros fármacos que são afetados por essas proteínas.

Hemaiswarya e Doble (2013) realizaram estudos in vitro e avaliaram a atividade anticancerígena do 5-fluoruracil junto a diferentes fenilpropanoides contra células humanas cancerígenas cervicais, onde foi relatado que o AFE obteve forte sinergia com o 5-fluoruracil, obtendo resultados melhores que outros fenilpropanoides como os ácidos cinâmico, cafeico e clorogênico.

Eitsuka et al. (2014) avaliaram o efeito sinérgico do AFE e do tocotrienol em diferentes linhagens de células cancerígenas (próstata, mama e pâncreas). Embora o AFE não tenha apresentado atividade isoladamente nas concentrações testadas, demonstrou atividade sinérgica em suprimir a proliferação de células cancerígenas pancreáticas. Foi visto que o AFE aumentou a concentração intracelular do tocotrienol e um dos mecanismo sugeridos para essa atividade foi a inibição da enzima CYP4F2, responsável pela metabolização do tocotrienol.