UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE
FACULDADE DE FARMÁCIA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS APLICADAS A
PRODUTOS PARA SAÚDE
DISSERTAÇÃO
Desenvolvimento de sistema autonanoemulsificante de Ibuprofeno e
avaliação do perfil de liberação in vitro
LORENA ROLIM FEITOSA
NITERÓI
2015
LORENA ROLIM FEITOSA
DESENVOLVIMENTO
DE
SISTEMA
AUTONANOEMULSIFICANTE
DE
IBUPROFENO
E
AVALIAÇÃO
DO
PERFIL
DE
LIBERAÇÃO
IN
VITRO
Dissertação apresentada ao Curso de Pós-graduação em Ciências Aplicadas a Produtos para Saúde da Faculdade de Farmácia da Universidade Federal Fluminense como requisito para obtenção do grau de Mestre
Orientadora:
PROF
ªDR
ªDEBORAH
QUINTANILHA
FALCÃO
Co-Orientadora:
PROF
ªDR
ªSAMANTA
CARDOZO
MOURÃO
Niterói, RJ
2015
LORENA ROLIM FEITOSA
DESENVOLVIMENTODESISTEMAAUTONANOEMULSIFICANTEDE
IBUPROFENOEAVALIAÇÃODOPERFILDELIBERAÇÃO INVITRO
BANCA EXAMINADORA
______________________________________________________________________ Profª Drª Deborah Quintanilha Falcão - Orientadora
Universidade Federal Fluminense – UFF
______________________________________________________________________ Profa Dra Samanta Cardozo Mourão – Coorientadora
Universidade Federal Fluminense - UFF
______________________________________________________________________ Prof. Dr. Caio Pinho Fernandes
Universidade Federal do Amapá – UNIFAP
___________________________________________________________________ Profa. Dra. Vania Emerich Bucco de Campos
Universidade Federal do Rio de Janeiro – UFRJ
______________________________________________________________________ Profa. Dra.Adriana Passos de Oliveira - Revisora
Universidade Federal do Rio de Janeiro – UFRJ
Niterói 2015
AGRADECIMENTOS
Agradeço em primeiro lugar, sempre, a Deus, por ser a minha força, por me abençoar e por me mostrar sempre o melhor caminho. Em tudo na minha vida sinto Sua presença, e na conclusão de mais essa etapa não foi diferente.
A meus pais, Márcia e Willys e à minha irmã Júlia, meus maiores incentivadores. Obrigada pelo amor incondicional, pelo carinho, pelo apoio e por terem me feito perceber desde muito cedo o valor da educação e dos estudos. Vocês me ensinaram a lutar pelos meus sonhos e nunca desistir. Dedico este trabalho a vocês!
Ao meu namorado Gabriel, pela compreensão, parceria, pelo incentivo, cuidado e por todo amor.
A toda minha família, meus avós, tiose primos, pela união, pela torcida e por todo suporte. É muito bom termos uns aos outros, em todos os momentos da vida.
Às minhas orientadoras Deborah Falcão e Samanta Mourão. Obrigada por todo aprendizado, pela paciência, pela convivência, e por terem me recebido com tanto carinho e boa vontade de volta à UFF.
À Universidade Federal Fluminense, e a todos os professores que tive aqui. Todo o meu respeito, carinho e gratidão á esta instituição, que fez e faz parte da minha formação, desde a graduação.
Aos amigos do laboratório, em especial a aluna de iniciação científica Taís Rocha, pela colaboração ao longo de todo o projeto. Obrigada pela dedicação, parceria, amizade, responsabilidade e maturidade. Sua colaboração foi fundamental para a realização desse trabalho.
Aos meus queridos amigos, Anna Carolina, Aline, Lívia, Laís, Bruna, Renata, Karynna, Claudinha, Luciana, Ana Clara, Dalila, Raísa e André, pelo apoio, pelos conselhos, pela compreensão nos momentos de ausência e pela amizade sincera. Vocês trazem luz para minha vida!
Ao Laboratório Multiusuário de Caracterização de Materiais (LAMATE) do IQ-UFF, em especial à Prof.ª Dr.ª Célia Machado Ronconi pela disponibilização do aparelho de espalhamento dinâmico de luz e potencial zeta (DLS).
Aos membros da banca examinadora, Prof. Dr.Caio Pinho Fernandes, Prof.ª Dr.ª Vânia Emerich Bucco de Campos por terem aceitadoo convite, e a Prof.ª Dr.ª Adriana Passos Oliveira por ter atendido ao convite e pela revisão.
À Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) pelo apoio financeiro.
RESUMO
Os sistemas autoemulsificantes são misturas da fase oleosa, tensoativos e co-tensoativos, que após diluição em meio aquoso, formam um sistema emulsionado, que por sua vez, é classificado como nanoestruturado caso formem partículas tão diminutas quanto às consideradas pertencentes a essa classe. Este sistema oferece uma alternativa viável e eficiente para veicular fármacos de baixa solubilidade, como o Ibuprofeno (IBF), melhorando sua performance de dissolução e, assim, seu desempenho biofarmacotécnico. O teste de dissolução é o método oficial de avaliação do comportamento in vitro de fármacos. Os ensaios in vitro são realizados no sentido de predizer o desempenho dos fármacos in vivo. O presente estudo objetivou desenvolver sistemas autoemulsificantes contendo altas doses de IBF incorporado em capsulas gelatinosas, bem como comparar o perfil de dissolução do sistema obtido com o do IBF em pó e com os produtos comerciais Motrin® e Advil® (cápsulas líquidas contendo 200 e 400 mg de IBF, respectivamente). Inicialmente, procedeu-se um estudo de solubilidade, para identificar as matérias primas potencialmente candidatas para comporem a formulação. A solubilidade do IBF nos diferentes meios foi determinada por metodologia analítica desenvolvida por espectrofotometria UV-Vis. Após a seleção das matérias-primas candidatas, obteve-se o diagrama pseudoternário, de modo a identificar as proporções entre fase oleosa e tensoativo/cotensoativo que gerem formulações autoemulsificantes, que em seguida foram submetidas ao teste de incorporação do IBF, com a adição do fármaco em concentrações crescentes (100, 200, 300 e 400mg). A distribuição de tamanho e o potencial zeta das partículas foram avaliados, respectivamente, pelas técnicas de espalhamentodinâmico da luz e mobilidade eletroforética. Duas formulações foram selecionadas, e preparadas com 200 e 400mg de IBF, nomeadas como 1C, contendo 50% do óleo (MOD®) e 50% dos tensoativos (Tween® 80 e Span® 80, sendo a proporção entre eles de 60,3% e 39,7%, respectivamente), de modo a atender o equilíbrio hidrófilo-lipófilo (EHL) requerido pelo óleo de 10,75, e 3C, contendo os mesmos componentes, adicionado o etanol como cossolvente a 10% na fase oleosa. Estas formulações foram avaliadas quanto ao teste de desintegração e de dissolução. A desintegração das cápsulas das formulações autoemulsificantes ocorreu em menor tempo do que os produtos comerciaisMotrin® e Advil®, o que contribui para uma potencial otimização do perfil de dissolução, no que diz respeito à velocidade de liberação a partir da forma farmacêutica. Os sistemas autoemulsificantes desenvolvidos apresentaram ainda perfil de liberação in vitrootimizado quando comparados ao fármaco puro em pó e às formulações comerciais Motrin® e Advil®, quanto aos parâmetros T50%, Q30min, e eficiência de dissolução (ED). Não
foi possível descrever a cinética de liberação do fármaco a partir das formulações desenvolvidas com os modelos matemáticos estudados, pois a liberação de todo o conteúdo do fármaco ocorreu de forma imediata, sendo observada nos primeiros minutos do ensaio do perfil de dissolução. O tamanho médio de partícula das formulações desenvolvidas ficou entre 44 e 124nm, sendo classificadas como sistemas autonanoemulsificantes (SNEDDS), o que provavelmente justifica a otimização do perfil de dissolução alcançado com estas formulações. Observou-se ainda que, a inclusão do cossolvente etanol (10% da fase oleosa) à formulação proporcionou maior capacidade de solubilização do IBF.Estes resultados evidenciam o potencial do sistema autoemulsificante desenvolvido em veicular de maneira eficiente altas concentrações de IBF e otimizar o perfil de liberação do fármaco a partir desses sistemas, quando comparado ao IBF em pó e a produtos comerciais disponíveis no mercado.
Palavras-chave: Ibuprofeno, sistemas autoemulsificantes, SEDDS, nanoemulsões, solubilidade, dissolução
ABSTRACT
Self-emulsifying systems are mixtures of oil phase, surfactants and co-surfactants, that after dilution in aqueous media form an emulsified system, which is classified as nanostructured, if forms particle, so small as the ones classified in that category. This system offers an effective alternative to carry low-solubility drugs, such as Ibuprofen (IBF), improving its dissolution performance and thus thebiopharmacotechnical performance. The dissolution test is the official method of evaluation of the in vitro drug performance. In vitrotests are conducted in order to predict the drug performance in vivo. The present study aimed to develop self-emulsifying systems containing high doses of IBF incorporated into gelatin capsules and compare the dissolution profile of the obtained formulation with powder IBF and commercial products Motrin® and Advil® (liquid capsules containing 200 and 400 mg of IBF, respectively).Initially, it was performed a solubility study, to identify potential candidates vehicles to compose the formulation. IBF solubility in different media was determined by analytical methodology developed by UV-Vis spectrophotometry. After selecting the candidates vehicles, it was obtained a pseudo ternary diagram, in order to identify the proportions between oil phase and surfactants /co-surfactants, that generate self emulsifying formulations, which were then conducted to IBF incorporation test, with the addition of increasing drug concentrations (100, 200, 300 and 400mg).The size distribution and zeta potential of the particles were evaluated respectively by dynamic light scattering techniques and electrophoretic mobility. Two formulations were selected and prepared with 200 and 400 mg IBF, named as 1C, containing 50% of oil (MOD®) and 50% of surfactants (Tween® 80 and Span® 80, the ratio between them 60.3 % and 39.7%, respectively), to meet the hydrophile-lipophile balance (HLB) required by the Oil of 10.75, and 3C, containing the same components, included 10% of ethanol as co-solvent in the oil phase. These formulations were evaluated for disintegration and dissolution test. Disintegration of the capsules withself emulsifying formulations occurred in less time than commercial products Motrin® and Advil®, that contributes to a potential optimization of dissolution profile, concerning the speed release from the pharmaceutical form. The self-emulsifying systems developed additionally presented optimized release profile in vitro, when compared to the pure powder drug and commercial formulations Motrin and Advil®, for the parameters T50% Q30min and
dissolution efficiency (ED). It was not possible to describe the drug release kinetics from the developed formulations with the mathematical models studied, as the release of the whole drug content immediately occurred, and was observed during the first minutes of the dissolution profile test. The average particle size of the developed formulations was between 44 and 124nm, thatis classified as self-nanoemulsifyingsystems (SNEDDS), which probably explains the optimization of the dissolution profile achieved with these formulations. It was also observed that the inclusion of co-solvent ethanol (10% of oil phase) to the formulation provided higher IBF solubilization capacity. These results demonstrate the potential of the developed self-emulsifying system for efficiently carryof high concentrations IBF and optimize the drug release profile from these systems, comparing with IBF powder and commercial products available in the market.
Key words: Ibuprofen, self-emulsifying systems, SEDDS, nanoemulsions, solubility, dissolution
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1: Absorção oral de um medicamento a partir da forma farmacêutica sólida (BONAMICI, 2009) ... 33 Figura 2: Estrutura química do Ibuprofeno. ... 39 Figura 3: Foto recente do pesquisador Dr Stewart Adams. (Fonte: HALFORD, 2012) ... 40 Figura 4:Medicamento Advil® (Pfizer), disponível em http://www.advil.com.br/sobre-advil/beneficios-de-advil. Acesso em 14/09/15. ... 44 Figura 5:Medicamento Motrin® (Johnson & Johnson), comercializado no Canadá. Disponível em: http://www.motrin.com/products/motrin-ib-liquid-gels. Acesso em 14/09/15. ... 45 Figura 6:Proporção de fase oleosa e tensoativos das formulações consideradas no diagrama de fases (A-70:30 ; B-60:40, C-50:50, D-40:60, E-30:70) ... 53 Figura 7: Espectro de absorção obtido na região do ultravioleta do ibuprofeno em etanol 99,5% PA. ... 60 Figura 8: Curva de calibração absorbância x concentração (mg/mL) do ibuprofeno em etanol 99,5% PA obtida por espectrofotometria UV-VIS a 264nm. Média de três curvas distintas. . 61 Figura 9: Curva de calibração absorbância x concentração (mg/mL) do Ibuprofeno em tampão pH 6,8 obtida por espectrofotometria UV-VIS a 264nm. ... 62 Figura 10: Curva de calibração absorbância x concentração (mg/mL) do sistema autoemulsificante obtida por espectrofotometria UV-VIS a 264nm. ... 63 Figura 11: Curva de calibração absorbância x concentração (mg/mL) do medicamento Motrin® obtida por espectrofotometria UV-VIS a 264nm. ... 64 Figura 12: Curva de calibração absorbância x concentração (mg/mL) do medicamento Advil® obtida por espectrofotometria UV-VIS a 264nm. ... 64 Figura 13: Diagrama pseudoternário de sistemas tensoativo-cotensoativo-óleo. Evidenciadas em amarelo (1B), vermelho (1C), verde (2E), azul (3C) e roxo (3D) as áreas de autoemulsificação das respectivas formulações. ... 68 Figura 14: Teste de incorporação de concentrações crescentes do Ibuprofeno. ... 71 Figura 15: Formulações desenvolvidas após 3 dias de preparo. 1) 1C branco; 2) 1C-200mg de IBF; 3) 1C-400mg de IBF; 4) 3C branco; 5) 3C-200mg de IBF; 6) 3C-400mg de IBF. ... 72 Figura 16: Formulações autoemulsificantes desenvolvidas após a diluição em água Mili-Q: 1) 1C-Branco 2) 1C-200mg de IBF 3) 1C-400mg de IBF 4) 3C-Branco 5) 3C-200mg de IBF 6) 3C-400mg de IBF ... 73 Figura 17: Perfis de dissolução das formulações contendo 200mg de ibuprofeno -Ibuprofeno em pó, Motrin®, sistemas autoemulsificantes (SEDDS) 1C e 3C. ... 75 Figura 18: Perfis de dissolução das formulações contendo 400mg de ibuprofeno -Ibuprofeno em pó, Motrin®, sistemas autoemulsificantes (SEDDS) 1C e 3C. ... 76
LISTA
DE
TABELAS
Tabela 1: Exemplos de produtos farmacêuticos disponíveis no mercado formulados como
SEDDS. ... 24
Tabela 2: Sistema de classificação biofarmacêutica (SCB). ... 29
Tabela 3: Composição das formulações consideradas no diagrama de fases... 53
Tabela 4: Composição das formulações consideradas no teste de incorporação de ativo. ... 54
Tabela 5: Formulações 1C e 3C. ... 56
Tabela 6: Condições dos ensaios de dissolução. ... 58
Tabela 7. Modelos matemáticos comumente utilizados para descrever as curvas de dissolução de substâncias ativas. ... 59
Tabela 8: Solubilidade do Ibuprofeno em diferentes matérias primas. ... 65
Tabela 9: Valores de tamanho médio das partículas, índice de polidispersão (IP) e tendência à emulsificação das formulações autoemulsificantes obtidas para construção do diagrama de fases. ... 67
Tabela 10. Comportamentos cinéticos de liberação in vitro do Ibuprofenoa partir das formulações estudadas. Modelos matemáticos e seus respectivos parâmetros: Coeficiente de determinação (R2), constante de velocidade de liberação (k) e expoente de liberação (n). ... 76
Tabela 11: Parâmetros analisados nos perfis de dissolução (T50%, Q30min e ED). ... 78
Tabela 12: Valores de tamanho médio das partículas e índice de polidispersão (IP) das formulações avaliadas no ensaio de dissolução. ... 81
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
AINE ANVISA A/O AP AS AUC BP BS Cmax CIVIV COX DLS DOPE DPR DSPC ED EHL PG IBF IUPACAnti Inflamatório não-esteroidal
Agência Nacional de Vigilância Sanitária Água/óleo
Alta Permeabilidade Alta Solubilidade Área sob a curva Baixa Permeabilidade Baixa Solubilidade Concentração Máxima Correlação in vitro-in vivo Cicloxigenase
Dynamic Light Scattering Dioleilfofatidiletanolamina Desvio Padrão Relativo Diestearilfosfatidilcolina Eficiência de dissolução Equilíbrio Hidrófilo-Lipófilo Prostaglandina
Ibuprofeno
International Union of Pure and Applied Chemistry IV MOD O/A Infravermelho Miristato de Octildodecila Óleo/água PIC p/p Rename SEDDS SMEDDS SNEDDS SCB TA/CoTA Tmáx TGI USP
Método de Inversão de Fase - Phase Inversion Method Peso/peso
Relação Nacional de Medicamentos Essenciais Sistema autoemulsificante
Sistema automicroemulsificante Sistema autonanoemulsificante
Sistema de Classificação Biofarmacêutica tensoativo/ cotensoativo
Tempo máximo Trato gastrointestinal UnitedStates Pharmacopeia UV - Vis Ultravioleta – visível
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO ... 13
2. EMBASAMENTO TEÓRICO ... 15
2.1. EMULSÕES ... 15
2.1.1 NANOEMULSÕES ... 18
2.1.2 SISTEMAS AUTOEMULSIFICANTES (SEDDS)... 21
2.1.2.1 COMPOSIÇÃO DOS SISTEMAS AUTOEMULSIFICANTES (SEDDS) ... 25
2.1.2.1.1 LIPÍDEOS ... 25 2.1.2.1.2 TENSOATIVOS ... 26 2.1.2.1.3 COSSOLVENTES ... 28 2.1.2.1.4 FASE AQUOSA ... 29 2.1.2.1.5 FÁRMACO ... 29 2.1.2.2 PROCESSO DE AUTOEMULSIFICAÇÃO ... 30 2.2 ENSAIOS DE DISSOLUÇÃO ... 32 2.3 IBUPROFENO ... 39 2.3.1 CARACTERÍSTICAS FÍSICO-QUÍMICAS ... 40 2.3.2 FARMACODINÂMICA ... 41 2.3.3 FARMACOCINÉTICA ... 42 2.3.4 EFEITOS COLATERAIS ... 43
2.3.5 FORMAS FARMACÊUTICAS COMERCIAIS CONTENDO IBUPROFENO E NOVAS ABORDAGENS TERAPÊUTICAS ... 43 3. OBJETIVO ... 47 3.1 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ... 47 4. METODOLOGIA ... 48 4.1. MATERIAL ... 48 4.1.1. MATÉRIAS-PRIMAS E REAGENTES... 48 4.1.2. EQUIPAMENTOS E ACESSÓRIOS ... 48 4.1.3 PRODUTOS FARMACÊUTICOS ... 49 4.2 MÉTODOS ... 49
4.2.1 DESENVOLVIMENTO DE METODOLOGIA ANALÍTICA PARA QUANTIFICAÇÃO DO IBUPROFENO ... 49
4.2.1.1 QUANTIFICAÇÃO DO IBUPROFENO PARA OS TESTES DE SOLUBILIDADE 49 4.2.1.2 QUANTIFICAÇÃO DO IBUPROFENO PARA OS ENSAIOS DE DISSOLUÇÃO . 49 4.2.1.2.1 QUANTIFICAÇÃO DO IBUPROFENO PARA A DISSOLUÇÃO DO FÁRMACO EM PÓ ... 50
4.2.1.2.2 QUANTIFICAÇÃO DO IBUPROFENO PARA A DISSOLUÇÃO DOS SISTEMAS AUTEMULSIFICANTES DESENVOLVIDOS ... 50
4.2.1.2.3 QUANTIFICAÇÃO DO IBUPROFENO PARA A DISSOLUÇÃO DOS PRODUTOS COMERCIAIS ADVIL® E MOTRIN® ... 50
4.2.3 DESENVOLVIMENTO DOS SISTEMAS AUTOEMULSIFICANTES ... 51
4.2.4 TESTES DE INCORPORAÇÃO DO ATIVO ... 53
4.2.5 CARACTERIZAÇÃO DOS SISTEMAS AUTOEMULSIFICANTES DESENVOLVIDOS ... 54
4.2.5.1 DISTRIBUIÇÃO DO TAMANHO DE PARTÍCULA E POTENCIAL ZETA ... 54
4.2.5.2 OBSERVAÇÃO VISUAL ... 55
4.2.6 DESENVOLVIMENTO DE SISTEMAS AUTOEMULSIFICANTES CONTENDO IBUPROFENO ... 55
4.2.7 ESTUDO DE DESINTEGRAÇÃO ... 56
4.2.8 AVALIAÇÃO DA CONDIÇÃO SINK ... 57
4.2.9 ESTUDOS DE DISSOLUÇÃO ... 57
4.2.10 ANÁLISE ESTATÍSTICA ... 59
5. RESULTADOS E DISCUSSÃO ... 60
5.1. DESENVOLVIMENTO DA METODOLOGIA ANALÍTICA PARA QUANTIFICAÇÃO DO IBUPROFENO ... 60
5.1.1 QUANTIFICAÇÃO DO IBUPROFENO NOS TESTES DE SOLUBILIDADE ... 61
5.1.2 DESENVOLVIMENTO DE METODOLOGIA ANALÍTICA PARA QUANTIFICAÇÃO DO IBUPROFENO NOS ENSAIOS DE DISSOLUÇÃO ... 61
5.1.2.1 QUANTIFICAÇÃO DO IBUPROFENO NA DISSOLUÇÃO DO FÁRMACO EM PÓ ... 62
5.1.2.2 QUANTIFICAÇÃO DO IBUPROFENO NA DISSOLUÇÃO DOS SISTEMAS AUTEMULSIFICANTES DESENVOLVIDOS ... 62
5.1.2.3 QUANTIFICAÇÃO DO IBUPROFENO NA DISSOLUÇÃO DOS PRODUTOS COMERCIAIS MOTRIN® E ADVIL® ... 63
5.2 ENSAIO DE SOLUBILIDADE ... 65
5.3 DESENVOLVIMENTO DOS SISTEMAS AUTOEMULSIFICANTES ... 66
5.4 TESTES DE INCORPORAÇÃO DO ATIVO ... 70
5.5 DESENVOLVIMENTO DE SISTEMA AUTOEMULSIFICANTE CONTENDO IBUPROFENO ... 72
5.6 ESTUDO DE DESINTEGRAÇÃO ... 74
5.7 ESTUDOS DE DISSOLUÇÃO ... 74
5.7.1 AVALIAÇÃO DA CONDIÇÃO SINK ... 74
5.7.2 ENSAIOS DE DISSOLUÇÃO ... 75
6. CONCLUSÕES ... 84
1. INTRODUÇÃO
O ibuprofeno (IBF) foi o primeiro anti-inflamatório não-esteroidal (AINE) derivado do ácido propiônico comercializado no mundo. Hoje em dia é um dos AINEs mais utilizados em nível mundial. Possui atividade anti-inflamatória, analgésica e antipirética. É indicado para combater a dor em situações diversas como em traumatismos, luxações, fraturas, dismenorreias (dores menstruais), dor de dente, entre outras. Além destas atividades já conhecidas, o IBF tem demonstrado tratar-se de um agente promissor contra certos tipos de câncer (AKRAMI; AMINZADEH; FALLAHI, 2014) ; ENDO et al, 2014), Doença de Parkinson (GAO et al, 2011) , Doença de Alzheimer (CHOI et al, 2014; DONG et al, 2014). Mais recentemente, descobriu-se ainda que o IBF apresenta uma potencial atividade antimicrobiana (OBAD et al, 2015).
Assim como os outros AINEs, o IBF atua pela inibição da produção de prostaglandinas, substâncias químicas produzidas pelo corpo que causam inflamação e contribuem para a percepção de dor pelo cérebro (GROSSER; SMITH; FITZGERARD, 2012).
A Relação Nacional de Medicamentos Essenciais (Rename) inclui o IBF sob forma de comprimidos (200, 300 e 600 mg) e solução oral (50 mg/ml) (BRASIL, 2010a). No Brasil, o fármaco encontra-se disponível comercialmente nas formas farmacêuticas de comprimidos, cápsulas, suspensão oral, creme e gel de uso tópico (ROSA et al, 2010).
O IBF pertence à classe II do Sistema de Classificação Biofarmacêutica (SCB)(KOCBEK; BAUMGARTNER; KRISTL, 2006), a qual inclui fármacos com baixa solubilidade aquosa e alta permeabilidade (PARK & CHOI, 2006), sendo praticamente insolúvel em água destilada. A solubilidade é uma característica essencial para a efetividade de um fármaco, independente da forma de administração. O desenvolvimento de medicamentos contendo substâncias pouco hidrossolúveis, com adequada biodisponibilidade, utilizando técnicas convencionais costuma ser um desafio (KOCBEK; BAUMGARTNER; KRISTL, 2006).
Várias estratégias vêm sendo estudadas com o objetivo de melhorar a dissolução de fármacos, por meio do aumento da solubilidade, do aumento da área superficial, da melhora das características de molhabilidade, entre outras. São exemplos destas técnicas: micronização das partículas, desenvolvimento de nanosuspensões, modificação do estado cristalino e estudo do polimorfismo das substâncias, uso de carreadores específicos como ciclodextrinas ou tensoativos (LEUNER; DRESSMAN, 2000). Estes últimos, por sua vez, dependendo da
formulação, podem constituir diferentes formas de sistemas, incluindo as nanoemulsões e os sistemas autoemulssificantes.
O uso de estratégias para melhorar a biodisponibilidade pressupõe, primeiramente, a execução dos estudos de dissolução. A avaliação da dissolução, por meio dos estudos in vitro, tornou-se requisito fundamental para entendimento do desempenho in vivo, bem como para estabelecer as especificações de um determinado produto e assegurar sua qualidade. A absorção de fármacos a partir de formas farmacêuticas administradas por via oral depende da liberação e da dissolução do fármaco em condições fisiológicas e de sua permeabilidade através das membranas do trato gastrointestinal (BRASIL, 2013a). A velocidade em que ocorre o processo de dissolução do fármaco é o que irá determinar seu perfil de liberação e absorção (CHORILLI et al, 2010)
O desenvolvimento de formulações autoemulsificantes contendo IBF foi previamente descrito na literatura por alguns autores, que obtiveram sucesso em seus resultados (WANG et al, 2009; ZHAO et al, 2015; SHARMA et al 2011, SHARMA et al, 2012SARITHA et al, 2014) No entanto, a dose máxima de IBF incorporada nas formulações desenvolvidas nos trabalhos supracitados foi de 200mg. Encontra-se disponível no mercado mundial um medicamento chamado Solufen®, sendo sua formulação um sistema autoemulsificante contendo também 200mg de IBF
A análise do presente cenário incita a necessidade de desenvolver formulações autoemulsificantes que sejam capazes de incorporar altas concentrações do fármaco. É preciso ainda que, as formulações desenvolvidas apresentem liberação do ativo otimizada, quando comparada aos produtos comercialmente disponíveis no mercado.
Partindo-se dessa perspectiva, o presente trabalho foi delineado a fim de desenvolver um sistema autoemulsificante contendo altas doses IBF e estudar o perfil de dissolução in vitro do produto obtido, comparando com o desempenho do IBF puro (matéria-prima), e dos produtos comerciais Advil® (IBF 400 mg em cápsulas gelatinosas moles) e Motrin® (IBF 200mg em cápsulas gelatinosas moles).
2. EMBASAMENTO TEÓRICO
2.1. EMULSÕES
A palavra emulsão deriva do latim emulgeo, que significa mungir, aplicando-se de modo geral, a todas as preparações de aspecto leitoso com as características de um sistema disperso de duas fases líquidas (PRISTA et al, 2002). O emprego de emulsões como veículo para preparações de uso tópico deriva do primeiro “cold cream” criado por Galeno, sendo historicamente a forma mais antiga de aplicação cosmética (MORAIS, 2006).
De acordo com a IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry), emulsões são definidas como uma dispersão de partículas de um líquido em outro líquido, totalmente imiscível no primeiro (ISRAELACHVILI, 1994). A fase dispersa também é chamada de fase interna, enquanto a fase dispersante é chamada de fase externa ou fase contínua (ALLEN-JR, POPOVICH, ANSEL, 2007). Se a fase interna é lipolífica, e encontra-se dispersa em uma faencontra-se externa hidrofílica, a emulsão obtida encontra-será do tipo óleo em água (O/A). Portanto, uma emulsão do tipo água em óleo (A/O) será obtida quando a fase hidrofílica estiver dispersa em uma fase contínua lipofílica (BAREL, 2005). Além das emulsões O/A e A/O, desde 1978 dois tipos de emulsões, chamadas de emulsões múltiplas, têm sido destaque nos estudos na área. As emulsões múltiplas podem ser dos tipos óleo em água, em óleo (O/A/O) ou água em óleo, em água (A/O/A) (LACHMAN ;LIEBERMAN; KANIG, 2001).
Além da fase oleosa e aquosa as emulsões são compostas usualmente pelos tensoativos, moléculas que apresentam duas partes distintas, que interagem com as duas fases do sistema: Uma parte é hidrofóbica (ou lipofílica) e a outra é hidrofílica (ou lipofóbica). Baseado nesta característica, este grupo de substâncias é conhecido como anfifílicos (isto é, com afinidade tanto para substâncias aquosas como substâncias oleosas) (LACHMAN; LIEBERMAN; KANIG, 2001; ALLEN-JR, POPOVICH, ANSEL, 2007).
Dependendo dos constituintes, a viscosidade das emulsões pode variar bastante, podendo ser líquidas ou semissólidas. Com base na sua composição e aplicação para a qual foram desenvolvidas, as emulsões líquidas podem ser empregadas por via oral, topicamente ou por via parenteral. As emulsões semissólidas são empregadas para uso tópico (ALLEN-JR, POPOVICH, ANSEL, 2007).
Uma das grandes vantagens do uso das emulsões nas preparações farmacêuticas é, de modo geral, a boa aceitação do usuário. Muitos fármacos possuem textura ou sabor
desagradável, tornando-se mais facilmente aceitáveis quando estão incorporados em um sistema emulsionado (LACHMAN; LIEBERMAN; KANIG, 2001). Além disso, alguns fármacos são absorvidos mais facilmente quando se encontram incorporados em sistemas emulsionados (MORISHITA et al, 1998; ONUKI; MORISHITA; TAKAYAMA, 2004). O tamanho reduzido dos glóbulos do óleo pode torná-lo mais digerível e de fácil absorção (ALLEN-JR, POPOVICH, ANSEL, 2007).
As emulsões do tipo O/A são quantitativamente mais utilizadas, devido ao seu aspecto menos oleoso e mais agradável aplicação tópica (MORAIS, 2006). São também bastante aplicadas como base nas formulações cosméticas (LACHMAN; LIEBERMAN; KANIG, 2001).
O processo de emulsificação consiste essencialmente em dividir uma das fases do sistema heterogêneo em pequenos glóbulos, o que resulta em um aumento considerável da superfície de contato. Tal objetivo é contrariado pela tensão superficial que os líquidos possuem (PRISTA et al, 2002). Todos os líquidos têm a tendência de assumir a forma que produza a menor área superficial. Deste modo, uma gota de um determinado líquido apresenta forças internas que tendem a promover a associação das moléculas. Se duas ou mais gotas de um mesmo líquido entram em contato, a tendência é que elas se juntem ou coalesçam, formando uma gota maior, apresentando área superficial menor do que a soma das áreas das gotas individuais. Quando a superfície do líquido está em contato com o ar, essa propriedade é denominada tensão superficial do líquido. Quando o líquido estiver em contato com um segundo líquido no qual é imiscível e insolúvel, a força de resistência desses líquidos à fragmentação em gotículas menores é chamada de tensão interfacial (ALLEN-JR, POPOVICH, ANSEL, 2007).
Os agentes emulsificantes desempenham papel fundamental no processo de emulsificação, uma vez que atuam reduzindo a tensão interfacial entre os líquidos, diminuindo, assim, a energia necessária para dispersar um líquido no outro. Apresentam ainda papel igualmente relevante na estabilização das emulsões, pois possuem a propriedade de formação de um filme interfacial (PRISTA et al, 2002).
Para serem úteis em uma preparação farmacêutica esses agentes devem ser compatíveis com os demais componentes da formulação e não interferir na estabilidade ou eficácia do agente terapêutico (ALLEN-JR, POPOVICH, ANSEL, 2007). Os tensoativos apresentam uma região apolar e outra polar em sua estrutura molecular e, dependendo da predominância desses grupos, levam à formação de emulsões água em óleo (A/O) ou óleo em água (O/A).
O equilíbrio apresentado entre as partes apolar e polar do emulsionante empregado é denominado tecnicamente de Equilíbrio Hidrófilo-Lipófilo (EHL). Por esse sistema, atribui-se a cada tensoativo um valor ou número de EHL, indicando a sua polaridade. Embora os valores tenham sido estabelecidos até 40, a faixa usual situa-se entre 1 e 20 (ALLEN-JR, POPOVICH, ANSEL, 2007; BEDIN, 2011). As substâncias de EHL muito baixos são altamente lipolílicas, e chamados de agentes antiespuma (PRISTA et al, 2002). As substâncias cujo valor de EHL vai de 3 a 6 possuem ainda características lipofílicas, constituem os agentes emulsificantes A/O; enquanto as substâncias com EHL de cerca de 8 a 18 produzem emulsões O/A (ALLEN-JR, POPOVICH, ANSEL, 2007).
Qualquer que seja a finalidade a que se destine uma emulsão, a mesma deve manter-se estável durante um determinado prazo (PRISTA et al, 2002). Todavia, por vezes algumas alterações podem ocorrer na preparação emulsionada, e essas alterações podem ser agrupadas nas categorias descritas a seguir:
a. floculação é a reunião de vários glóbulos que guardam sua individualidade sem que ocorra modificação no tamanho. Trata-se de um fenômeno reversível por agitação, porém denota uma estabilidade precária que pode se transformar em coalescência (LACHMAN; LIEBERMAN; KANIG, 2001).
b. cremagem consiste na agregação dos flóculos previamente originados, que passam a constituir uma camada disposta na superfície ou no fundo da emulsão (PRISTA et al, 2002).
c. coalescência é um fenômeno mais destrutivo para a emulsão que ocorre devido à fusão de diversas gotículas dispersas até levar à separação das fases. A separação da fase interna da emulsão é chamada de quebra, e a emulsão é descrita como separada ou quebrada (ALLEN-JR, POPOVICH, ANSEL, 2007).
d. inversão de fase é um fenômeno brusco pelo qual uma emulsão água/óleo transforma-se em uma óleo/água, ou vice-versa (PRISTAet al, 2002).
O tamanho das gotículas da fase dispersa define a aparência e o aspecto da emulsão. Nas emulsões com aparência opaca e/ou branca, o raio das gotículas emulsionadas varia entre 0,25 e 10 mm. Quando as gotículas dispersas apresentam diâmetro inferior a ¼ do comprimento de onda da luz visível, ou seja, menos do que 120nm, não há refração da luz, e por isso são transparentes ao olhar humano. As emulsões formadas por estas gotículas tão infimamente pequenas dão origem às emulsões submicrônicas, nas quais as nanoemulsões estão inseridas (LACHMAN; LIEBERMAN; KANIG, 2001).
2.1.1 NANOEMULSÕES
As nanoemulsões têm sido empregadas há mais de 40 anos como fonte de calorias e ácidos graxos essenciais e, mais recentemente, como sistemas de liberação de fármacos. (BRUXEL et al., 2012). Assim como as emulsões grosseiras, são sistemas bifásicos, no qual o tamanho das gotículas dispersas é extremamente pequeno (ZHANG et al, 2013).
Podem ser definidas como um meio líquido, no qual se encontra intimamente disperso um outro líquido, imiscível, sob a forma de pequenas gotículas, e que apresentam partículas em escala nanométrica (usualmente entre 20 – 200 nm) (MAESTRO et al, 2008; ZHANG et al, 2013; SOLANS et al, 2005).
As nanoemulsões não são termodinamicamente estáveis, porém possuem longa estabilidade cinética devido ao pequeno tamanho das partículas e a baixa polidispersão do sistema, o que significa dizer que as partículas do sistema nanoemulsionado praticamente não aumentam de tamanho por longos períodos de tempo (MAESTRO et al, 2008). Suas propriedades físico-químicas são influenciadas pela composição, tanto qualitativa quanto quantitativa, e pelas condições de preparação, que devem ser rigorosamente controladas, no sentido de garantir a estabilidade do sistema (BRUXEL et al., 2012).
As nanoemulsões são transparentes ou translúcidas quando observadas a olho nu, mostrando um reflexo azulado oriundo da difusão da luz por estas estruturas muito pequenas, conhecido como efeito Tyndall. Todas essas peculiaridades conferem às nanoemulsões maior estabilidade, principalmente contra sedimentação e cremagem (SOLANS et al, 2005).
A formação das nanoemulsões, em geral, não é espontânea e faz-se necessária uma contribuição de energia ao sistema. Este processo pode ocorrer por métodos que empreguem alta ou baixa energia de emulsificação. Os métodos que empregam alta energia utilizam dispositivos mecânicos para obter uma taxa de cisalhamento capaz de deformar a gotícula, o que geralmente é alcançado pelo uso de geradores de ultrassom ou homogeneizadores de alta pressão. A grande energia aplicada gera forças que podem romper as gotas da fase dispersa, de modo que a diferença entre as pressões interna e externa da gota seja compensada (Lei de Young-Laplace) (KOURNIATIS ; SPINELLI ; MANSUR, 2010).
Os métodos que empregam baixa energia de emulsificação utilizam a inversão espontânea da curvatura do tensoativo para obter partículas reduzidas. Esta mudança na curvatura que ocorre no método de baixa energia pode ser alcançada de duas formas: mantendo a composição do sistema constante, enquanto aplicam-se alterações na temperatura (Temperatura de Inversão de fases – PIT - Phase Inversion Temperature) ou mantendo a
temperatura constante, com alterações na composição do sistema (Método de Inversão de Fase - PIC - Phase Inversion Composition Method) (MAESTRO et al, 2008).
Nanoemulsões são compostas pela fase oleosa, fase aquosa e pelos surfactantes. Uma grande variedade de fármacos com características hidrofóbicas podem ser retidos pela fase oleosa do sistema (ZHANG et al, 2013).
A fase oleosa das nanoemulsões geralmente é selecionada em função da solubilidade da substância a ser incorporada, e também na estabilidade da formulação que será desenvolvida (BRUXEL et al., 2012). É normalmente composta por triglicerídeos ou glicerídeos diversos (mistura de mono, di e triglicerídeos), formados por ácidos graxos de cadeia longa ou média (CERPNJAK et al, 2013).
A escolha do tensoativo adequado é uma etapa crucial do processo de obtenção das nanoemulsões. Um emulsificante adequado deve ser capaz de formar mono ou multicamadas ao redor das gotículas oleosas, de modo a reduzir a tensão superficial e/ou aumentar a repulsão entre as gotículas. Este é um dos principais pontos relacionados à estabilidade do sistema nanoemulsionado (BRUXEL et al., 2012). A seleção do surfactante torna-se limitada na preparação de formulações orais, uma vez que poucas substâncias desta classe são indicadas para tal uso. A segurança e toxicidade são também características a serem consideradas na escolha de um tensoativo (CERPNJAK et al, 2013).
Os tensoativos mais empregados no preparo de sistemas de liberação lipídicos podem ser oriundos de fontes naturais, como as lecitinas, muito utilizadas devido à sua biocompatibilidade (FRONZA; CAMPOS; TEIXEIRA, 2004) ou, ainda, semissintéticos, como diestearilfosfatidilcolina (DSPC) e dioleilfofatidiletanolamina (DOPE) (BRUXEL et al., 2012). Como a composição das lecitinas é bastante heterogênea, a estabilidade das nanoemulsões obtidas pode variar de modo significativo. Por isso, a combinação da lectina com tensoativos sintéticos tem sido utilizada na preparação de nanoemulsões (FRONZA; CAMPOS; TEIXEIRA, 2004).
De modo geral, os tensoativos de característica não iônica são bastante utilizados no desenvolvimento de nanoemulsões. Apresentam-se mais seguros e menos tóxicos, quando comparados aos tensoativos aniônicos e catiônicos. Alguns tensoativos desta classe são utilizados, inclusive, em formulações parenterais e orais. Além disso, tensoativos não iônicos conferem maior estabilidade ao sistema, pois são menos sensíveis a adição de eletrólitos ou a variações de pH, e apresentam maior grau de compatibilidade com diversas substâncias, quando comparados aos tensoativos aniônicos e catiônicos. Destacam-se nesta classe os polissorbatos (como por exemplo, polissorbato 80) e derivados do polietileno glicol (como
por exemplo, PEG 40 e óleo de rícino hidrogenado) (WADHWA et al, 2011; BEDIN, 2011; CERPNJAK et al, 2013).
Tensoativos não iônicos do grupo dos poloxâmeros e polioxietileno-sorbitanos (polissorbatos) têm se mostrado muito promissores quando combinados com os fosfolipídeos, pois promovem a formação de filmes mistos compactos, o que confere maior estabilidade ao sistema. Os tensoativos aniônicos, como por exemplo, o ácido oléico, pode ser adicionado à formulação com o objetivo de conferir carga negativa à interface, e consequentemente, maior repulsão eletrostática entre as gotículas do sistema. É possível também incluir na formulação lipídeos catiônicos, como por exemplo, estearilamina e oleilamina (BRUXEL et al., 2012).
Na fase aquosa da emulsão, é possível incluir na formulação agentes conservantes, agente de tonicidade e reguladores de pH. O agente conservante pode ser adicionado, uma vez que o sistema é potencialmente vulnerável à contaminação microbiológica (BRUXEL et al., 2012). Os conservantes mais comumente utilizados para o preparo de nanoemulsões são o álcool benzílico, os parabenos (Nipagin® e Nipazol®) e o clorambucol. Tais conservantes são muito adequados ao uso, uma vez que são substâncias químicas não iônicas, característica essa que não promove a desestabilização do sistema nanoemulsionado (BEDIN, 2011).
As nanoemulsões vêm sendo empregadas em produtos destinados para uso pelas vias oral, parenteral, oftálmica, tópica e transdérmica (BRUXEL et al., 2012 ; FRONZA; CAMPOS; TEIXEIRA, 2004; SONNEVILLE-AUBRUN; SIMONNET; ALLORET, 2004). As nanoemulsões podem ser facilmente absorvidas pela pele. Ademais, devido à sua característica de transparência, este sistema de liberação de fármacos vem sendo bastante utilizadas na área de cosméticos, uma vez que a transparência confere a sensação de refrescância, pureza e simplicidade (SONNEVILLE-AUBRUN; SIMONNET; ALLORET, 2004).
Os sistemas nanoemulsionados são capazes de compartimentalizar fármacos, otimizando a solubilização e o potencial de absorção. Geralmente apresentam comportamento reológico do tipo newtoniano, sua viscosidade compara-se a da água, mesmo em altas concentrações de gotículas. Em termos de potencial de solubilização de substâncias, as nanoemulsões mostram-se mais eficientes do que as soluções micelares, e por isso vem sendo amplamente estudadas como meio de melhorar o perfil de solubilidade e absorção de fármacos lipofílicos (BEDIN, 2011).
O direcionamento do fármaco a determinados tecidos pode ocorrer de forma ativa e/ou passiva. O direcionamento passivo ou natural é baseado no fato das nanoemulsões serem reconhecidas como corpos estranhos ao organismo e serem captadas por grupos celulares
específicos, permitindo assim o direcionamento ao sistema fagocítico mononuclear; ou ainda, no fato de alguns tecidos apresentarem espaços intercelulares epiteliais relativamente maiores, permitindo a passagem e o acúmulo das nanoemulsões injetadas na circulação. Por outro lado, a inclusão de determinados ligantes à superfície das gotículas pode alterar esse perfil de distribuição como, por exemplo, por meio do reconhecimento por receptores das células alvo, caracterizando o direcionamento ativo do fármaco (BRUXEL et al, 2012).
Diversos parâmetros podem influenciar as propriedades físico-químicas das nanoemulsões obtidas, entre eles, as condições de emulsificação empregadas e a composição qualitativa e quantitativa das formulações. Tem-se, portanto, a necessidade e importância dos estudos da influência dos componentes na formulação (BRUXEL et al., 2012).
Estudos recentes descrevem a possibilidade de redução de toxicidade, aumento de atividade e da biodisponibilidade de fármacos incorporados às nanoemulsões (WANG et al, 2009 ; SHAFIQ et al, 2007 ; TAMILVANAN, 2004; DATE & NAGARSENKER, 2004).
Shafiq e colaboradores (2007) desenvolveram nanoemulsões estáveis de Ramipril, um potente fármaco anti-hipertensivo, altamente lipofílico, com o objetivo de aumentar a solubilidade, estabilidade e biodisponibilidade oral. Foi observada uma melhora da velocidade de dissolução do sistema quando comparado às formulações do mercado o que refletiu em um resultado positivo no estudo de biodisponibilidade relativa em modelo animal. Os resultados verificados são promissores e apontam o potencial uso futuro de nanoemulsões de Ramipril, especialmente para pacientes pediátricos e geriátricos (SHAFIQ et al, 2007).
Em estudo publicado por Tran e colaboradores (2014), foi desenvolvido um sistema nanoemulsionado utilizando a quercetina. Este flavonóide apresenta alto poder protetor a alguns tipos de cânceres, no entanto, possui baixa solubilidade aquosa e também é pouco absorvido pelo trato gastrointestinal (TGI). O sistema desenvolvido com óleo de rícino, polissorbato 80®, PEG 40 óleo de rícino hidrogenado e PEG 400 também demonstrou resultados satisfatórios quanto às características de estabilidade, dissolução e biodisponibilidade (TRAN et al, 2014).
Os sistemas autoemulsificantes (SEDDS - self-emulsifying drug delivery systems) são um tipo de formulação lipídica, definidos como um tipo de emulsão pré-concentrada, livre de água (anidra), que ganharam notoriedade por demonstrarem alta eficiência na incorporação de fármacos pouco solúveis em meio aquoso. Trata-se de uma mistura isotrópica (homogênea) de óleos (naturais ou sintéticos), tensoativos, e, opcionalmente, cossolventes e cotensoativos (KOHLI,2010 ; WADHWA et al, 2011).
Ao ser submetido à suave agitação, seguida de diluição em meio aquoso, os SEDDS formam, espontaneamente, uma fina emulsão do tipo óleo em água (O/A). Quando administrados por via oral espalham-se rapidamente pelo trato grastrointestinal (TGI), e a motilidade do estômago e do intestino promovem a agitação necessária para que ocorra a autoemulsificação espontânea do sistema (GURSOY; BENITA, 2004 , SHARMA at al 2012 , VILLAR et al, 2012).
Com base no tamanho das gotículas geradas nesta fina emulsão, os SEDDS são classificados em sistemas automicroemulsificantes (SMEDDS - self-microemulsifying drug delivery systems), ou em sistemas autonanoemulsificantes (SNEDDS - self-nanoemulsifying drug delivery systems) (KOHLI et al,2010 ; ZHAO et al 2015). Há certa divergência na literatura quanto a esta classificação. Cerpnjak e colaboradores consideram a divisão em apenas duas categorias: SEDDS, quando formam gotículas de tamanho menor do que 300nm, e SMEDDS, quando as gotículas são menores do que 100nm. Wadwa e colaboradores (2011) e Hauss (2007) também classificam os sistemas apenas em SEDDS e SMEDDS, porém com outros limites de tamanho: segundo tais pesquisadores, ocorre a formação de SEDDS quando formam gotículas maiores do que 100nm, e SMEDDS quando as gotículas são menores do que 50nm. Os SMEDDS contêm maiores concentrações de tensoativos em sua formulação e são chamadas de microemulsões pré-concentradas (CERPNJAK et al, 2013).
Teoricamente, não seria correto nomear estes sistemas como automicroemulsificantes. Por definição, microemulsões são sistemas termodinamicamente estáveis, que são formados espontaneamente. No entanto, as emulsões formadas a partir de um sistema autoemulsificante podem não ser, necessariamente, termodinamicamente estáveis, e precisam da injeção de certa energia para que ocorra (por exemplo, a motilidade gastrointestinal, quando in vivo). Neste contexto, há uma tendência em nomear apenas os SNEDDS como aqueles que, após diluição em meio aquoso, geram emulsões com gotículas de tamanho de até 200nm (CERPNJAK et al, 2013). Esta será a definição considerada no presente trabalho, embora, seja sabido que há
ainda muitas divergências a respeito desta terminologia, que certamente, ainda precisa ser esclarecida.
Diferente das emulsões e das suspensões, os SEDDS podem ser termodinamicamente estáveis e apresentam alta capacidade de solubilizar e carrear fármacos lipossolúveis (TRAN, 2014). Formulações do tipo SEDDS podem ser veiculadas diretamente em cápsulas gelatinosas. A formulação pode ser preparada por mistura e pré-solubilização do fármaco no sistema, seguida do preenchimento de cápsulas de tamanho adequado com o conteúdo preparado da formulação. A pré-solubilização minimiza a etapa limitante inicial da dissolução do fármaco em meio aquoso. Estas características tornam este sistema bastante promissor no desenvolvimento de novos produtos farmacêuticos (NAWALE; SALUNKE; JADHAV, 2015).
A veiculação de fármacos insolúveis ou pouco solúveis em água em formulações do tipo SEDDS pode melhorar a eficiência de liberação do fármaco, absorção e biodisponibilidade. A teoria que explica as propriedades e vantagens deste sistema de liberação de fármacos baseia-se, principalmente, no diminuto tamanho da gotícula obtida a partir de um pequeno volume de formulação. SEDDS podem promover uma melhora na permeação do fármaco pelas membranas e melhor distribuição do ativo no TGI. Possibilita ainda uma redução da variabilidade do perfil farmacocinético entre os indivíduos e minimiza a influência dos alimentos na velocidade de absorção do fármaco (VILLAR et al, 2012 ; GURSOY; BENITA, 2004).
Em formulações do tipo SEDDS, a maneira como o fármaco alcança a circulação sistêmica não é necessariamente pela veia porta. É possível evitar o efeito de primeira passagem pelo fígado através do transporte direto para circulação sistêmica pelo sistema linfático intestinal (VILLAR et al, 2012; GURSOY; BENITA, 2004).
Dependendo da escolha dos componentes da formulação, acredita-se que os SEDDS sejam capazes de diminuir e até inibir a glicoproteína-P, que atua como uma bomba de efluxo, expulsando o fármaco das células (KOMMURU et al, 2011 ; WADHWA et al, 2011).
Considerando que a área superficial das gotículas de uma emulsão é inversamente proporcional ao seu diâmetro, quanto menor forem as gotículas, maior será a área superficial. O caminho da difusão de um fármaco irá diminuir com a redução do diâmetro das gotículas da emulsão (SHAH et al, 1994). O aumento da área superficial, alcançado pela incorporação do ativo em um sistema SNEDDS aumenta a eficiência e melhora o perfil de liberação do mesmo, possibilitando uma redução de dose e/ou de frequência na administração do medicamento em questão (ZHAO et al 2015). As diminutas gotículas formadas passam mais
rapidamente pelo estômago e por todo TGI, o que proporciona uma ampla distribuição e minimiza a irritação causada pelo contato prolongado da substância com a mucosa do TGI (OBITTE et al, 2015; HAUSS, 2007).
Vale ressaltar que melhoras no perfil farmacotécnico e farmacocinético, obtidas através da incorporação em um SEDDS estão condicionadas à conservação do ativo solubilizado na formulação, até que seja absorvido pelo TGI. Isso ocasionalmente pode não ocorrer, e o fármaco acaba por precipitar in vivo, após a diluição da formulação em meio aquoso. Todos esses fatores e possibilidades devem ser considerados no estudo e desenvolvimento de uma formulação SEDDS (HAUSS, 2007).
É notório o crescimento da aplicação dos sistemas autoemulsificantes nos últimos anos. Estudos recentes provaram que SEDDS podem veicular de maneira eficiente muitos fármacos lipofílicos, como por exemplo, Coenzima Q10 (KOMMURU et al, 2001) e Genfibrozil (VILLAR et al, 2012). A viabilidade comercial de formulações do tipo SEDDS é demonstrada pelo grande número de produtos comerciais já disponíveis no mercado atualmente (Tabela 1)
Tabela 1: Exemplos de produtos farmacêuticos disponíveis no mercado formulados como SEDDS.
Nome
comercial Fármaco Empresa Indicação terapêutica
Neoral® Ciclosporina A Novartis Imunossupressor
Norvir® Ritonavir Abbott Antiviral (HIV)
Fortovase® Saquinavir Hoffmann - La Roche Antiviral (HIV) Agenerase® Amprenavir GalxoSmithKline Antiviral (HIV) Convulex Ácido Valpróico Pharmacia Anticonvulsivante
Lipirex® Fenofibrato Genus Anti-hiperlipoproteinemia
Sandimmune Ciclosporina A Novartis Imunossupressor
Targretin® Bexaroteno Ligand Antineoplásico
Rocaltrol® Calcitriol Roche Regulador de cálcio
Gengraf® Ciclosporina A Abbott Imunossupressor
2.1.2.1 COMPOSIÇÃO DOS SISTEMAS AUTOEMULSIFICANTES (SEDDS)
A formulação básica de um SEDDS é composta pelo óleo, tensoativos, e, eventualmente cotensoativos e cossolventes. A concentração e a proporção correta entre esses componentes estão diretamente relacionadas com a capacidade de autemulsificação do sistema e com o tamanho da partícula obtida a partir desta determinada formulação (KOHLI et al, 2010).
Existem muitas possíveis combinações de óleos e tensoativos que poderiam ser escolhidas para a formulação de um SNEDDS, e selecionar adequadamente estes componentes é essencial. A solubilidade do fármaco no óleo e nos tensoativos é um fator importante e deve ser considerado. No entanto, para avaliar e comparar as formulações deve-se considerar, principalmente: a eficiência de emulsificação, a obtenção de um diagrama de fases, de modo que seja possível avaliar a distribuição de tamanho das gotículas geradas na emulsão advinda de um sistema autoemulsificante, e, ainda, a avaliação do efeito sinérgico proporcionado pela presença do tensoativo na formulação (ZHAO et al 2015 ; VILLAR et al, 2012).
2.1.2.1.1 LIPÍDEOS
A seleção do lipídeo como parte da composição de uma formulação SEDDS é uma etapa muito importante, visto que suas propriedades físico-químicas (viscosidade, polaridade, etc) afetam de forma significativa a solubilidade do fármaco, o tamanho das gotículas obtidas da emulsão, e até a espontaneidade do processo de formação do sistema autoemulsificante (WADHWA et al, 2011).
O lipídeo escolhido para uma formulação SEDDS é, geralmente, um éster de ácido graxo ou triglicerídeos, saturados ou parcialmente insaturados, nas formas líquida, semissólida ou sólida em temperatura ambiente (SHARMA et al, 2012).
Alguns exemplos de óleos comumente empregados em formulações SEDDS incluem óleo mineral, óleo vegetal (como por exemplo, óleo de amendoim e óleo de rícino), silicone, lanolina, óleo refinado animal e mono-/di-/triglicerídeos (NAWALE; SALUNKE; JADHAV, 2015; SHARMA et al, 2014; SHARMA et al, 2011)
Os triglicerídeos de cadeia média e curta, ou aqueles que apresentem baixo peso molecular, como os ésteres de ácidos graxos (como por exemplo, Oleato de etila), mostram
uma maior facilidade de emulsificação, quando comparados aos triglicerídeos de cadeia longa (WADHWA et al, 2011; CERPNJAK et al, 2013). No entanto, os triglicerídeos de cadeia longa podem também aumentar a biodisponibilidade oral de fármacos pela formação de quilomicrons (80 a 1000nm) nos enterócitos durante a digestão e absorção dos lipídeos, o que facilita e estimula o transporte direto da circulação linfática para a sistêmica, evitando assim o metabolismo hepático (SHARMA et al, 2012).
Os óleos naturais (não modificados sinteticamente) agregam um caráter de naturalidade ao sistema e em geral não apresentam problemas quanto à segurança e toxicidade em seu uso. Porém, esses óleos, geralmente, apresentam uma baixa capacidade de solubilizar grandes quantidades do fármaco hidrofóbico, além de apresentarem certa dificuldade em autoemulsionar o sistema de maneira eficiente. Estas características tem limitado o uso de óleos naturais (não sintéticos) em formulações do tipo SEDDS (NAWALE; SALUNKE; JADHAV, 2015).
Por muito tempo, os triglicerídeos de cadeia média foram os mais frequentemente escolhidos para compor uma formulação tipo SEDDS, devido às suas características de fluidez, alta capacidade de solubilização de fármacos e de autoemulsificação. Atualmente, os óleos semissintéticos de cadeia média vêm progressivamente substituindo os triglicerídeos convencionalmente empregados em SEDDS (WADHWA et al, 2011; SINGH et al, 2012).
Pode ser difícil encontrar um óleo que apresente todas as propriedades idealmente requeridas para a eleição do mesmo como parte da composição de uma formulação, em se tratando, principalmente, da sua capacidade de emulsificação e veiculação do fármaco. Em muitos casos, uma mistura de óleos pode ser empregada (WADHWA et al, 2011).
O lipídeo a ser empregado em uma formulação do tipo SEDDS deve solubilizar o fármaco a ser incorporado, pelo menos até determinada quantidade. É um dos excipientes mais importantes da formulação (NAWALE; SALUNKE; JADHAV, 2015).
2.1.2.1.2 TENSOATIVOS
A seleção adequada dos tensoativos é muito importante para o sucesso da formulação. As propriedades do tensoativo, como por exemplo, o valor do EHL, viscosidade e afinidade pela fase oleosa, possuem grande influência no processo de emulsificação e no tamanho da gotícula obtida (WADHWA et al, 2011).
As duas fases da emulsão (fase oleosa e fase aquosa) tendem a se separar à medida que a área interfacial é reduzida. Como descrito anteriormente, os tensoativos atuam justamente na interface óleo/água, reduzindo a energia interfacial das gotículas emulsionadas, evitando a coalescência do sistema. Os tensoativos são anfifílicos por natureza, ou seja, apresentam uma parte hidrofílica e outra hidrofóbica e são capazes de solubilizar grandes quantidades do fármaco, o que evita sua precipitação na luz do TGI (NAWALE; SALUNKE; JADHAV, 2015; SINGH et al, 2012).
Muitas substâncias apresentam certa propriedade tensoativa, e poderiam, em teoria, ser selecionadas para o desenvolvimento de uma formulação. No entanto, na prática, a lista dos tensoativos a serem empregados em formulações autoemulsificantes é bastante limitada. Os tensoativos mais recomendados para este tipo de formulação são do tipo não iônico como os polissorbatos (como por exemplo, polissorbato 80) e derivados do polietileno glicol (como por exemplo, PEG-40 óleo de rícino hidrogenado) (WADHWA et al, 2011).
A concentração de tensoativos varia, geralmente, na faixa de 30 a 60% da formulação como um todo. Tensoativos que possuem alto valor de EHL levam a formação de emulsões óleo em água (O/A), que se espalham rapidamente no meio aquoso (SINGH et al, 2012).
Além do tensoativo principal é bastante comum o emprego de um cotensoativo na formulação de um SEDDS, empregado em menor quantidade do que o tensoativo principal,é capaz de potencializar sua ação e promover maior estabilidade ao sistema (NAWALE; SALUNKE; JADHAV, 2015).
Outra importante característica a ser considerada em formulações autoemulsificantes é a quantidade de tensoativo empregada. Quantidades maiores de tensoativo na formulação podem causar irritação gastrointestinal. Além de haver uma tendência dos tensoativos tornarem as cápsulas mais vulneráveis e menos resistentes, devido a sua ação desidratante. As formulações com maior proporção de óleo do que de tensoativos devem ser preferencialmente escolhidas (VILLAR et al, 2012; KOHLI et al,2010 ; ZHAO et al 2015; WADHWA et al, 2011).
Em termos de SEDDS, ao utilizar tensoativos que apresentem EHL menor do que 10- 12 observa-se a formação de emulsões com gotículas maiores. Enquanto nas formulações que incluem tensoativos mais hidrofílicos, com valor de EHL maior do que 10 - 12, obtêm-se sistemas autonanoemulsificantes, com a formação de emulsões mais finas e uniformes (WADHWA et al, 2011). Porém, Kommuru e colaboradores (2001) ressaltam que, para maioria dos casos, é preferível e mais adequado optar por uma mistura de tensoativos com EHL alto e baixo.
Existe uma relação direta, comumente observada, entre o tamanho das gotículas formadas na emulsão e a concentração empregada de tensoativo. O aumento da concentração de tensoativos leva à formação de gotículas menores, o que pode ser explicado pela estabilização das gotículas promovida pela presença do tensoativo na interface óleo-água (WADHWA et al, 2011). No entanto, em alguns casos observa-se o efeito contrário, um aumento do tamanho das gotículas à medida que se aumenta a quantidade de tensoativo na formulação. Esse fenômeno pode ser atribuído à ruptura da camada interfacial provocado pelo aumento exacerbado da penetração de água nas gotículas de óleo, desencadeado pela elevada concentração de tensoativo no sistema, levando à ejeção das gotículas de óleo para a fase aquosa (WADHWA et al, 2011; KOMMURU et al., 2001; CRAIG et al, 1995). Zhao e colaboradores (2015) observaram ainda que, ao utilizar mais de 50% de tensoativos em uma formulação, o fenômeno da autoemulsificação não ocorreu, confirmando que a eficiência de emulsificação não está relacionada unicamente à concentração de tensoativos, mas sim ao sinergismo entre os componentes da formulação.
2.1.2.1.3 COSSOLVENTES
A inclusão de um cossolvente em sistemas autoemusificantes (SEDDS) é opcional, sendo indicado, principalmente, nas formulações que empregam altas concentrações de tensoativos e/ou ativos. Os cossolventes atuam provendo uma maior solubilização do fármaco na formulação e/ou uma melhor miscibilidade do tensoativo no sistema, podendo ainda otimizar o perfil de liberação do fármaco. Os cossolventes podem, ainda, assumir o papel de cotensoativos em alguns casos (NAWALE; SALUNKE; JADHAV, 2015; SINGH et al, 2012).
Os compostos mais comumente utilizados para tal função são: etanol, propilenoglicol, polietilenoglicol, polioxietileno, dentre outros. Existe certa limitação no uso de etanol e outras substâncias voláteis como cossolventes, uma vez que podem evaporar e levar à precipitação do fármaco. Deve-se ter em mente também que, algumas vezes, a inclusão de um cossolvente na formulação pode tornar o processo de produção mais complexo (WADHWA et al, 2011; CERPNJAK et al, 2013). Por outro lado, a eficiência de dissolução de formulações sem etanol em sua composição é notadamente mais limitada. (SINGH et al, 2012)
2.1.2.1.4 FASE AQUOSA
Os sistemas autoemulsificantes (SEDDS) são, por definição, preparações lipídicas, que não possuem a água como parte de sua composição. Como descrito anteriormente, a formulação SEDDS será diluída em meio aquoso sob suave agitação, e neste momento ocorrerá de fato a autoemulsificação espontânea do sistema (GURSOY; BENITA, 2004, SHARMA at al 2012 , VILLAR et al, 2012).
O tamanho das gotículas obtidas e a estabilidade da emulsão formada dependem diretamente da natureza da fase aquosa na qual a formulação SEDDS será introduzida. O pH fisiológico no organismo varia de 1,2 (estômago) a 7,4 (plasma e intestino). A presença de eletrólitos no meio fisiológico e a variação de pH têm grande impacto nas características verificadas na emulsão obtida a partir de um SEDDS. É muito importante que tais fatores sejam considerados no desenvolvimento e na avaliação de uma formulação SEDDS (NAWALE; SALUNKE; JADHAV, 2015; WADHWA et al, 2011; DATE et al, 2010).
2.1.2.1.5 FÁRMACO
Em 1995, Amidon e colaboradores (1995) propuseram o Sistema de Classificação Biofarmacêutica (SCB), que assume que, tanto a solubilidade, quanto a permeabilidade são parâmetros chaves que controlam a absorção dos fármacos. A partir desses parâmetros, os fármacos foram divididos em 4 classes biofarmacêutica: classe I: fármacos que apresentam alta solubilidade e alta permeabilidade; classe II: fármacos com baixa solubilidade e alta permeabilidade; classe III: fármacos com alta solubilidade e baixa permeabilidade e classe IV: fármacos com baixa solubilidade e baixa permeabilidade (Tabela 2)
Tabela 2: Sistema de classificação biofarmacêutica (SCB).
Classe Característica
I alta solubilidade (AS) e alta permeabilidade (AP) II baixa solubilidade (BS) e alta permeabilidade (AP); III alta solubilidade (AS) e baixa permeabilidade (BP) IV baixa solubilidade (BS) e baixa permeabilidade (BP)
Os principais fármacos candidatos à incorporação em sistemas autoemulsificantes (SEDDS) são, em geral, os que apresentam dificuldade de serem veiculados em preparações farmacêuticas convencionais. Trata-se de substâncias lipofílicas, com baixa solubilidade aquosa, e que apresentam uma baixa velocidade de dissolução (SINGH et al, 2015). No entanto, Kohli e colaboradores (2010) ressaltam que a aplicação de SEDDS pode ser estendida para todas as quatro categorias do SCB. A incorporação de ativos em formulações tipo SEDDS pode ajudar a solucionar outros problemas subestimados de qualquer uma das classes biofarmacêuticas.
Vale lembrar que o fármaco a ser veiculado na formulação desenvolvida também tem impacto nas características da emulsão obtida, como por exemplo, no comportamento das fases oleosa e aquosa, e no tamanho da gotícula obtida. Características específicas como o pKa, estrutura e peso molecular, presença de grupos químicos ionizáveis, têm impacto considerável no comportamento do SEDDS que veicula tal substância. A presença do ativo na formulação pode, até certo ponto, modificar a relação considerada ótima de óleo e tensoativos. É possível ainda que este interfira no processo de autoemulsificação, resultando em uma mudança na distribuição de tamanho das gotículas, que pode variar em função da sua concentração. As emulsões de formulação complexa, compostas por gotículas pequenas, são mais suscetíveis a alterações causadas pela presença do fármaco no sistema. Nesse contexto, os estudos de pré-formulação de solubilidade da substância e a obtenção de um diagrama de fases tornam-se muito importantes para o sucesso da formulação (SINGH et al, 2015; GURSOY; BENITA, 2004 ).
2.1.2.2 PROCESSO DE AUTOEMULSIFICAÇÃO
A preparação de sistemas autoemulsificantes (SEDDS) é bastante simples, consiste basicamente em dissolver o fármaco a ser veiculado pelo sistema na mistura de óleo, tensoativo(s) e cossolventes (SINGH et al, 2015).
O processo de autoemulsificação ocorre quando a variação de entropia que favorece a dispersão é maior do que a energia necessária para aumentar a área de superfície da dispersão. A energia livre da emulsão convencional é uma função direta da energia requerida para criar uma nova superfície entre as fases oleosa e a aquosa (WADHWA et al, 2011; NAWALE; SALUNKE; JADHAV, 2015). Com o passar do tempo, as duas fases da emulsão tendem a se separar, reduzindo a área interfacial, sendo, portanto, importante o uso de tensoativos.
Pode-ser afirmar que, no caso dos SEDDS, o processo de emulsificação ocorre espontaneamente porque a energia livre necessária para formar a emulsão é baixa. Para que ocorra a emulsificação, a estrutura interfacial não deve apresentar resistência à divisão de superfície das gotículas. A facilidade no processo de emulsificação está relacionada com a facilidade com que a água penetra no sistema, formando a interface fase oleosa – fase aquosa, com a obtenção de uma fase líquida cristalina. A suave agitação à qual o sistema é submetido facilita a rápida penetração da água pelos poros aquosos, levando ao rompimento da interface e formação das gotículas (WADHWA et al, 2011 ; KOMMURU et al, 2001)
A inspeção visual das emulsões formadas a partir de um SEDDS possibilita avaliar a aparente espontaneidade de emulsificação do sistema. A tendência à emulsificação espontânea é considerada “satisfatória” quando se obtém uma emulsão fina, com gotículas que se espalham rapidamente em todo sistema. Esta tendência é julgada “insatisfatória” quando se observam pouca ou nenhuma formação de emulsões, com imediata coalescência do sistema, principalmente ao cessar-se a agitação. Geralmente, o emprego de concentrações mais elevadas de tensoativos facilita o processo de emulsificação espontânea do sistema. O tensoativo (principalmente se em grandes quantidades) possibilita uma intensa penetração da água na fase oleosa, levando a uma ruptura maciça da camada interfacial, formando as gotículas da emulsão. No entanto, quantidades muito elevadas de tensoativos em um SEDDS pode reduzir o limite de solubilidade do fármaco no sistema, causando precipitação (KOMMURU et al, 2001).
As faixas de concentrações ótimas de óleo, tensoativo e cotensoativo necessárias para promover a autoemulsificação do sistema são determinadas pela construção de um diagrama de fases pseudoternário, que deve também levar em consideração o efeito da incorporação do fármaco na eficiência de autoemulsificação do sistema (HAUSS, 2007).
A performance dos SEDDS depende principalmente de dois fatores: (1) a capacidade da mistura autoemulsificante em gerar emulsões finas, com gotículas pequenas e distribuição uniforme no sistema; e (2) a polaridade das gotículas da emulsão formada de modo que favoreça a rápida liberação do fármaco na fase aquosa. Ambas as propriedades influenciam na liberação do ativo da fase oleosa para o meio aquoso (SHAH et al, 1994).
A polaridade das gotículas formadas na emulsão a partir de um SEDDS é definida pelo balanço entre os seguintes fatores: EHL requerido pelo óleo, tamanho da cadeia e grau de insaturação do ácido graxo, peso molecular da porção hidrofílica e concentração de tensoativos na formulação. As emulsões com gotículas pequenas e polaridade apropriada
