ESTUDO DA LIBERAÇÃO CONTROLADA DE NOVOS DERIVADOS DO COPOLÍMERO PMMA-g-PEG4000 INCORPORADOS COM O FÁRMACO
ERITROMICINA
M. L. S. Azevedo¹*, V. M. R. dos Santos¹ e K. M. Novack¹,2, G. A. Souza.¹
1 – Departamento de Química, Instituto de Ciências Exatas e Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto-UFOP, Ouro Preto – MG,
maluschaefer@hotmail.com 2- REDEMAT, Ouro Preto-MG RESUMO
Os polímeros sintéticos vêm sendo muito estudados em diversas áreas do conhecimento, uma delas é a farmacêutica. O fármaco, quando incorporado à matriz do PMMA-g-PEG 4000, pode produzir menos efeitos colaterais. Neste estudo foi usado o fármaco eritromicina, um antimicrobiano que atua diretamente na síntese proteica bacteriana. Foram realizadas reações de modificação no copolímero, sendo essas de acetilação, halogenação, esterificação e etilação. Posterior a isso, o fármaco foi incorporado ao copolímero. Todas as amostras foram caracterizadas por espectroscopia na região do infravermelho (FTIR), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia na região do ultravioleta para a análise da liberação controlada. Para cada amostra foi preparada uma solução com 25mL de tampão de pH 8,2 (similar ao do intestino). A cada 15 minutos uma alíquota foi avaliada por espectroscopia no ultravioleta, começando pelo tempo de 0 (zero) minuto, até 240 minutos.
Palavras-chave: Polímero, Eritromicina, Liberação controlada.
INTRODUÇÃO
O poli(metacrilato de metila) (PMMA), representado na figura 1, é um polímero termoplástico, transparente e incolor. Além disso, ele possui ótimas propriedades óticas, alta resistência, é leve e fácil de moldar, o que o torna amplamente utilizado para diversos fins. Outro ponto importante é o fato de ser considerado um material não tóxico e não irritante. É um polímero amorfo, o que permite no espectro
eletromagnético uma alta transparência (acima de 90% de transmitância) na faixa do visível. Está inserido entre os polímeros farmacologicamente ativos, ou seja, pode agir tanto como medicamento quanto ser usado como veículo para outros fármacos. O processo de polimerização do PMMA acontece por poliadição, produzindo um polímero linear e solúvel em vários solventes orgânicos, como o clorofórmio, diclorometano e acetona. (1)
O polietilenoglicol (PEG), representado na figura 2, é um polímero hidrossolúvel, e assim consegue aumentar a hidrofilia nas estruturas em que se fixa. Ele também é considerado um polímero farmacologicamente ativo, podendo assim agir como medicamento ou como veículo para outros fármacos, aumentando a meia vida do mesmo. Além disso, ele pode ser usado para aumentar a solubilidade de compostos fracamente solúveis. Sua estrutura química é simples, não iônica, tem ótima solubilidade e é quimicamente inerte. (1)
O copolímero do presente estudo reúne características de ambos polímeros utilizados para produzi-lo. Ele é transparente, resistente, tem boa solubilidade em solventes orgânicos e não é toxico, características já descritas para o PMMA e PEG. Devido a tais propriedades, o copolímero se torna tecnicamente viável para ser utilizado como veículo no Sistema de Liberação de Fármacos (SLF).
O sistema de liberação de fármacos tem como objetivo melhorar a terapêutica do tratamento do paciente tanto no quesito da adesão quanto para melhorar a biodisponibilidade do fármaco no organismo. Esse sistema se torna extremamente útil para fármacos que causam efeitos colaterais de irritação local como efeito adverso. (2)
Figura 1: Estrutura molecular do poli(metacrilato de metila).
O fármaco utilizado neste estudo é o Estolato de Eritromicina (Fig. 3). Segundo a Farmacopeia Brasileira o estolato de eritromicina é um pó branco e cristalino, praticamente insolúvel em água, solúvel em etanol, acetona e clorofórmio. Ele pertence à classe dos macrolídeos, sendo assim um antimicrobiano. Seu mecanismo de ação se dá afim de inibir a multiplicação bacteriana, atuando diretamente na síntese proteica das mesmas. (3,4)
As reações adversas mais pronunciadas deste fármaco são as gastrointestinais como cólica abdominal e mal-estar (3). Com isso, torna-se de grande importância a realização de estudos de sistemas de liberação controlada para esse fármaco.
METODOLOGIA (6)
1. SÍNTESE DO COPOLÍMERO PMMA-G-PEG4000
Em um balão de fundo redondo de 25,00mL foram adicionados cerca de 5,00 gramas de polietilenoglicol 4000 (PEG4000) e dissolvidos em 12,5mL de diclorometano. Adicionou-se, posteriormente, 0,35mL de metacrilato de metila (MMA) e 6,25x10-3 gramas de peróxido de benzoíla. Esse sistema reagiu por seis horas em banho de óleo a 80ºC, sob refluxo e agitação magnética. O conteúdo foi transferido para um béquer de 50,00mL e o diclorometano foi evaporado na estufa a 40ºC.
2. SÍNTESE DO COPOLÍMERO ACETILADO: PMMA-G-PEG4000 ACET
Em um balão de fundo redondo foram adicionados 2,00g do copolímero PMMA-g-PEG4000 e o mesmo foi solubilizado em 10,00mL de diclorometano. Em outro béquer preparou-se uma solução de 5,00mL de anidrido acético em 5,00mL de ácido acético, que foi adicionado ao balão contendo o copolímero. A mistura reacional foi aquecida em um sistema de refluxo em banho-maria por 30 minutos. Ao término da reação, a mistura foi vertida em um béquer com 100,00mL de água gelada. O copolímero modificado solidificou e o mesmo foi separado por filtração simples. A fase orgânica foi recolhida e, após a evaporação do solvente, foi obtido um sólido seco em forma de filme.
3. SÍNTESE DO COPOLÍMERO HALOGENADO: PMMA-G-PEG4000 HAL
Em um balão de fundo redondo foi adicionado 1,00g do copolímero e o mesmo solubilizado em 10mL de diclorometano. Foram adicionados 0,50mL de HCl à mistura. O sistema foi aquecido em sistema de refluxo e banho-maria por 40 minutos. Em seguida a mistura foi vertida em um funil de separação para que a fase orgânica pudesse ser separada da aquosa. Após a separação de fases foram adicionados 5,00mL de NaHCO3 5%. A fase orgânica foi recolhida e o solvente evaporou em estufa a 40ºC, obtendo um produto sólido.
4. SÍNTESE DO COPOLÍMERO ESTERIFICADO: PMMA-G-PEG4000 EST
Em um balão de fundo redondo 2,00g do copolímero foram solubilizados em 10,00mL de diclorometano. Em um béquer foi preparada uma mistura com 0,10mL de ácido sulfúrico concentrado e 7,00mL de ácido acético. Essa mistura foi adicionada ao balão contendo o copolímero solubilizado, que foi colocado em um sistema de refluxo e banho-maria a 40ºC por 65 minutos. Depois de esfriar o conteúdo do balão foi transferido para um funil de separação e foram adicionados
10,00mL de água. A fase orgânica foi recolhida e colocada na estufa para secar a 40ºC.
5. SÍNTESE DO COPOLÍMERO ETILADO: PMMA-G-PEG4000 ETI
Em um balão de fundo redondo foram adicionados 1,00g do copolímero, 10,00mL de hidróxido de sódio dissolvido em igual volume de água destilada e 10,00mL de diclorometano. O balão foi aquecido em banho de óleo com agitação magnética e refluxo por 45 minutos. Foram adicionados 2,40mL de iodeto de etila e a mistura reacional foi mantida sob refluxo e na temperatura de 40ºC por 4 horas. Ao final da reação a mistura foi transferida para um funil de separação e foram adicionados 10,00mL de água, 20,00mL de diclorometano e 10,00mL de NaCl saturado para a separação de fases. A fase orgânica foi coletada e seca com MgSO4 anidro, filtrada e o solvente evaporado em estufa.
6. INCORPORAÇÃO DE ERITROMICINA AOS COPOLÍMEROS
Para o processo de incorporação, esquematizado na Figura 5, foram preparadas duas fases, aquosa e orgânica.
Fase aquosa: em uma chapa aquecedora, colocou-se um béquer de 100,00mL contendo aproximadamente 40,00mL de água e quando esta atingiu a temperatura de aproximadamente 70°C, adicionou-se lentamente 0,12 gramas de polivinil álcool (PVA), sob agitação, até completa dissolução.
Fase orgânica: em outra chapa aquecedora, colocou-se aproximadamente 6,00mL de diclorometano em um béquer de 25,00mL. Quando o solvente alcançou a temperatura de aproximadamente 30ºC, foram adicionados 0,3 gramas do copolímero e 0,10 gramas de eritromicina. Esse sistema foi mantido sob agitação até completa dissolução.
Após o preparo das duas fases, a fase aquosa foi vertida sobre a fase orgânica. A mistura foi submetida à agitação magnética, por quatro horas a uma temperatura de 35°C, sob refluxo. Em seguida, o produto foi levado à estufa a 40°C para evaporação. Após a secagem foi obtido um sólido com característica de filme plástico com massa média de 2,07g de cor branca.
Após a incorporação foi realizado um teste de solubilidade com os produtos obtidos. Os produtos se mostraram solúveis em clorofórmio, diclorometano e parcialmente em etanol.
7. SOLUÇÃO TAMPÃO
O método de liberação usado na literatura emprega a solução-tampão de fosfato de potássio 0,1M; pH 8,0; para o Estolato de Eritromicina. Com isso, utilizou-se uma solução-tampão constituída de fosfato dissódico (Na2HPO4) e fosfato monossódico (NaH2PO4), pH 7,6, medido experimentalmente, com o qual obtiveram-se curvas padrão e curvas de liberação mais satisfatórias.
8. LIBERAÇÃO CONTROLADA
A concentração escolhida para o ensaio de liberação controlada foi de 0,048 mg/mL, uma vez que era um ponto intermediário da curva padrão que foi realizada anteriormente. Dessa forma, pesou-se 0,0012g (1,2 mg) de cada copolímero incorporado para preparação da solução com 25,00 mL de tampão. A cada 15 minutos uma alíquota da solução foi avaliada no espectrofotômetro, começando pelo tempo de 0 (zero) hora. Dessa forma, as soluções de cada copolímero foram preparadas separadamente. Os comprimentos de onda utilizados foram 199nm e 200nm, pois experimentalmente durante a varredura da absorbância foi observado que o pico de absorbância oscilava entre esses dois comprimentos de onda. A liberação controlada foi feita por 4 horas para se ter uma curva de liberação com um perfil melhor de avaliação.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
1. MICROSCOPIA ELETRÔNICA DE VARREDURA (MEV) 1.1. FÁRMACO ERITROMICINA
A fotomicrografia do fármaco puro demonstra o padrão particulado da eritromicina, com formação de pequenos cristais de formato irregular.
Figura 6: Eletromicrografias do PMMA-g-PEG 4000 ACET INCORP. Figura 5: Eletromicrografias do PMMA-g-PEG 4000 ETI INCORP.
1.2. PMMA-G-PEG 4000 ETI INCORP
As fotomicrografias do copolímero PMMA-g-PEG 4000 ETI INCORP demostram a formação de microesferas na amostra, tanto isoladas quanto na superfície sólida. Trata-se de um indicativo de que houve a incorporação do fármaco no polímero.
1.3. PMMA-G-PEG 4000 ACET INCORP
As fotomicrografias do copolímero PMMA-g-PEG 4000 ACET INCORP demostram a formação de esboços de microesferas isoladas na amostra, mas a superfície sólida apresenta-se irregular, sem formas esféricas, indicando que a incorporação não foi satisfatória.
1.4. PMMA-G-PEG 4000 HAL INCORP
As fotomicrografias do copolímero PMMA-g-PEG 4000 HAL INCORP não demostram a formação de microesferas isoladas. A superfície da amostra apresenta
Figura 8: Eletromicrografias do PMMA-g-PEG 4000 EST INCORP.
rugosidades arredondadas que indicam que a incorporação foi insatisfatória. Pelas imagens foi possível perceber pouca interação do fármaco com o copolímero.
1.5 . PMMA-G-PEG 4000 EST INCORP
As fotomicrografias do copolímero PMMA-g-PEG 4000 EST INCORP não trazem nenhum indício de que houve incorporação do fármaco. As partículas isoladas não apresentam formato arredondado e a superfície do sólido não possui esboços de esferas. Percebe-se pouca interação do fármaco com o copolímero.
2. ESPECTROSCOPIA NA REGIÃO DO INFRAVERMELHO Figura 7: Eletromicrografiasdo PMMA-g-PEG 4000 HAL INCORP.
Os espectros das amostras obtidos por FTIR são mostrados nas figuras 11 e 12. A eritromicina foi caracterizada por duas bandas de absorção na região compreendida entre 1700cm−1 e 1735cm−1 que são referentes a deformação do grupo cetona presente na molécula. Nessa mesma região encontra-se a banda de deformação da carbonila do grupo éster, sendo assim difícil de diferenciar as duas. Outra banda característica é a presente em 1100cm−1 referente à deformação do grupo éster.
Já no espectro de infravermelho dos copolímeros modificados e incorporados (figura 12) é possível visualizar bandas referentes ao copolímero de origem, como
Figura 9: Espectro de Infravermelho da Eritromicina.
uma banda larga em 3450cm−1 característica de O-H, em 2800cm−1 referente a C-H alifáticos, um par de bandas em 1200cm−1 e 1150cm−1 referentes a éster que está presente tanto no copolímero quanto no fármaco. Além disso, no espectro do
copolímero halogenado há uma banda em 1400cm−1 que é característica de
halogênio caracterizando, portanto, a modificação da cadeia polimérica. A banda característica da eritromicina não foi tão intensa, mas está presente em 1730cm−1 referente à carbonila de cetona presente em sua estrutura.
LIBERAÇÃO CONTROLADA
Com base na análise das curvas de liberação apresentadas na figura 13, feitas no comprimento de onda 200nm, observa-se que o copolímero PMMA-g-PEG EST INCORP possui maior liberação inicial, oscilando a concentração posteriormente e, após 150 minutos de liberação, apresenta manutenção crescente da concentração.
O copolímero PMMA-g-PEG ETI INCORP, assim como o PMMA-g-PEG ACET INCORP não apresenta um padrão de liberação controlada do fármaco, uma vez a concentração do fármaco foi crescente ao longo de toda a liberação. Ou seja, não apresentou um estágio de concentração constante do fármaco. Portanto, estes copolímeros devem ser liberados durante um tempo maior para observar seus comportamentos.
Os copolímeros PMMA-g-PEG HAL INCORP e PMMA-g-PEG ACET INCORP apresentaram um padrão de liberação controlada, uma vez que há uma manutenção da concentração do fármaco a partir dos 50 minutos até o fim da liberação, embora em uma concentração menor em relação aos copolímeros PMMA-g-PEG ETI Figura 13: Curvas de liberação controlada dos copolímeros modificados e incorporados
INCORP e PMMA-g-PEG EST INCORP. O copolímero PMMA-g-PEG HAL INCORP apresenta maior liberação inicial quando comparado ao copolímero PMMA-g-PEG ACET INCORP.
CONCLUSÃO
O copolímero PMMA-g-PEG ETI INCORP apresenta o melhor resultado no que diz respeito à incorporação do fármaco. Suas fotomicrografias apresentam numerosas esferas que confirmam esse comportamento. Entretanto, seu padrão de liberação não atende, dentro do limite temporal estabelecido de 240 minutos, à liberação controlada. Apesar de as amostras analisadas por MEV não apresentarem microesferas visíveis, os copolímeros Halogenado e Esterificado obtiveram resultados satisfatórios no ensaio de liberação controlada. Tal comportamento pode ser devido a uma interação maior entre o copolímero etilado e o fármaco, dificultando assim que a molécula da eritromicina seja liberada para o meio. São necessários outros estudos comprobatórios da eficácia do sistema com os copolímeros para definir qual seria a melhor modificação a ser usada com esse fármaco.
AGRADECIMENTOS
CNPq, REDEMAT, FAPEMIG, UFOP.
REFERÊNCIAS
[1] OLIVEIRA, R.B. Polímeros na obtenção de Sistemas de Liberação de Fármacos; Revista Eletrônica de Farmácia Vol 3 (2), 29-35, Goiás, 2006.
[2] SANTOS, Viviane Martins Rebello dos. MONTEIRO, Katia Novack. SOUSA, Denise Versiane Monteiro de. OLIVEIRA, Sheila Rodrigues. DONNICI, Claudio Luis. Síntese e caracterização de novos copolímeros fosforilados. Polímeros, São Carlos, Vol 25, 19-24, dez. 2015.
[3] Estolado de eritromicina. Luiz Donaduzzi. Toledo, PR: PRATI, DONADUZZI & CIA LTDA, 2014. Bula de remédio.
[4] BRASIL. Farmacopéia Brasileira, volume 2. Agência Nacional de Vigilância Sanitária. Brasília: Anvisa, 2010. 904p., 2v/il.
[5] Pillai, O., &Panchagnula, R. (2001). Polymers in drug delivery. Current Opinion in Chemical Biology, 5(4), 447-451. http:// dx.doi.org/10.1016/S1367-5931(00)00227-1. PMid:11470609.
[6] V. M. R. Santos; K. M. Novack; B. M. Silveira; J. S. Rosa. Chemistry Modification of PMMA-g-PEG copolymer. Macromolecular Symposia, v. 343, p. 78-87, 2014. [7] Oréfice, R. L., Pereira, M. M., & Mansur, H. S. (2006). Materiais poliméricos: ciência e aplicação como biomateriais. In R. L. Oréfice, M. M. Pereira & H. S. Mansur (Eds.), Biomateriais: fundamentos e aplicações (pp. 83-156). Rio de Janeiro: Cultura Médica.
STUDY OF CONTROLLED RELEASE OF NEW PMMA-g-PEG4000 COPOLYMER DERIVATIVES INCORPORATED WITH THE ERITROMYCIN DRUG
ABSTRACT
Synthetic polymers have been extensively studied in several areas of knowledge, one of which is the pharmaceutical. The drug when incorporated into the PMMA-g-PEG 4000 matrix can produce fewer side effects. The drug used in this study was erithromycin, an antimicrobial that acts directly on bacterial protein synthesis. Modification reactions were performed on the copolymer, these being acetylation, halogenation, esterification and ethylation. Subsequently, the copolymer was incorporated into the drug. All the amsotras were characterized by infrared spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy (SEM) and spectrophotometer analysis in the ultraviolet region. For the controlled release analysis a spectrophotometer was used in the ultraviolet region. For each sample a solution was prepared with 25 ml of pH 8.2 buffer (similar to that of the intestine). Every 15 minutes an aliquot was evaluated by ultraviolet spectroscopy, starting from 0 (zero) minute, up to 240 minutes.
