Faculdade de Farmácia Mestrado em Tecnologia Farmacêutica
PREPARAÇÃO, CARACTERIZAÇÃO E APLICAÇÃO DE COMPLEXOS DE INCLUSÃO DE MICONAZOL COM METIL-β-CICLODEXTRINA: ADMINISTRAÇÃO
BUCAL
Andreza Maria Ribeiro
Porto 2008
PREPARAÇÃO, CARACTERIZAÇÃO E APLICAÇÃO DE COMPLEXOS DE INCLUSÃO DE MICONAZOL COM METIL-β-CICLODEXTRINA: ADMINISTRAÇÃO
BUCAL
Dissertação de Mestrado apresentada ao Programa de Pós-Graduação da Faculdade de Farmácia da Universidade do Porto, como parte dos requisitos necessários à obtenção do título de Mestre em Tecnologia Farmacêutica, sob orientação do Prof. Dr. Delfim Fernando Gonçalves dos Santos e co-orientação do Prof. Dr. Francisco Veiga.
Porto 2008
por possibilitarem a realização de todos meus sonhos, pelo amor e apoio. As minhas irmãs Emileine e Georgia, e ao meu sobrinho Leonardo a meus grandes amigos, por todas as risadas, pelo carinho e pela paciência.
Dedico.
Agradeço à Deus pela presença constante;
Ao Prof. Dr. Delfim Fernando Gonçalves Santos pelos conhecimentos, dedicação e amizade, transmitidos durante toda orientação deste trabalho;
Ao Prof. Dr. Francisco Veiga, pela possível realização deste trabalho, pela sua orientação e exemplo profissional, pela confiança sempre depositada em mim, amizade e agradável convivência;
Ao Laboratório de Tecnologia Farmacêutica da Faculdade de Farmácia da Universidade de Coimbra por toda a estrutura que possibilitou a realização desse trabalho;
Ao programa de pós-graduação do Curso de Mestrado em Tecnologia Farmacêutica em especial a Prof.ª Dr.ª Fernanda Bahia, prezada coordenadora, pela oportunidade proporcionada viabilizando este trabalho de pesquisa;
Às amigas do Laboratório de Tecnologia Farmacêutica da Faculdade de Farmácia da Universidade de Coimbra, Rita, Claudia, Jucimara, Alexandra e Felipe, entre outros, em especial e com muito carinho a Camile e a Cristina por momentos de distracção entre um experimento e outro, pela amizade e orientações;
À Rita Figueiras, com muito carinho, por toda a sua ajuda desde o início deste trabalho científico, pela amizade e sua sempre disposição à orientação;
A Janssen Pharmaceutica (Beerse-Bélgica), pelo fornecimento do Miconazol e a Roquettte (Lestrem, France) pelas ciclodextrinas;
A Profª. Dr.ª Maria Teresa Vieira do Instituto Pedro Nunes (IPN) pela assistência técnica para realização das técnicas de RX e SEM;
Aos professores do mestrado em Tecnologia Farmacêutica da Faculdade de Farmácia da Universidade do Porto em especial a Profª. Drª Maria Helena Amaral pela sua sempre disposição e carinho;
Aos meus queridos avós, meus tios e primos, que formam minha amada família, por todo carinho e apoio;
Às minhas amigas de graduação pelos momentos mais felizes da faculdade, e a todos meus amigos pelos óptimos finais de semana;
Aos meus amigos Eloiso e Lilian pelo apoio, confiança e carinho para que este sonho fosse realizado;
A todos que directa ou indirectamente colaboraram na execução deste trabalho.
Agradecimentos iv
Resumo vi
Abstract ix
Abreviaturas xii
Índice de Figuras xiii
Índice de Tabelas xv
Índice Geral xvi
As substâncias activas, na sua maioria, não possuem solubilidade suficiente em água e as formulações tradicionais para fármacos insolúveis envolvem uma combinação de solventes orgânicos, tensioactivos, e condições extremas de pH, que frequentemente podem causar irritações ou outras reacções adversas. Sabe-se que um fármaco tem que ter um determinado nível de solubilidade em água para ser prontamente libertado na membrana celular, mas necessita ser bastante hidrofóbico para atravessar a membrana.
Uma das propriedades das ciclodextrinas é a sua capacidade de promover a libertação dos fármacos através das membranas biológicas. As moléculas de ciclodextrinas são relativamente grandes e com uma superfície exterior hidratada. Em condições normais as moléculas de ciclodextrinas permeiam as membranas biológicas com considerável dificuldade.
As ciclodextrinas têm sido utilizadas em formulações semi-sólidas para aumentar a solubilidade e a estabilidade das substâncias em água, bem como promover a libertação de fármacos em membranas biológicas.
As membranas biológicas por serem relativamente lipofílicas, apresentam uma baixa afinidade para as moléculas de ciclodextrinas hidrofílicas e, consequentemente estas tendem a permanecer sob a membrana, por exemplo, em bases aquosas (tais como cremes ou geles hidrófilos) saliva ou fluido lacrimal. Os promotores de permeação convencionais, tais como os álcoois e os ácidos gordos, desorganizam as camadas lipídicas da barreira biológica. As ciclodextrinas, por outro lado, agem como promotores de absorção aumentando a disponibilidade do fármaco na superfície da barreira biológica.
As leveduras são fungos oportunistas responsáveis pela maior parte das infecções fúngicas nos seres humanos. A Candida albicans é considerada uma das leveduras mais patogénicas para o ser humano, causando um grande número de
normalmente usam próteses dentárias e em imunodeprimidos. Os agentes antifúngicos imidazólicos, como o Miconazol (MCZ) são usados nesta terapêutica, e são activos contra todos os fungos causadores de infecções superficiais de pele e mucosas. A acção principal de um fármaco imidazólico é localizada ao nível de membrana celular. A via citocromo P-450, dependente de C14 lanosterol dimetilase, é inibida, e esta é a responsável pela produção de ergosterol que é um componente necessário á constituição da parede celular do fungo. A maioria das micoses superficiais mucocutâneas pode ser tratada com medicamentos tópicos.
Numa primeira parte do trabalho, o objectivo foi complexar o antifúngico, miconazol, que é insolúvel em água, com uma ciclodextrina modificada, Metil-β- ciclodextrina (MBCD), e caracterizar os complexos obtidos.
Numa segunda parte, foi desenvolvida uma formulação semi-sólida hidrófila com uma maior adesividade, usando como promotor de libertação, uma ciclodextrina, A formulação final destina-se ao tratamento da candidiase oral, facilitando a administração desse medicamento em pessoas utilizam proteses dentárias. Desta forma avaliou-se a inclusão do MCZ na β-ciclodextrina modificada, as características reológicas do gel e a difusão do fármaco bem como a influência da ciclodextrina como promotora de absorção
Os complexos de inclusão no estado líquido foram preparados pelo método de solubilidade de fases, segundo Higuchi & Connors, (1965). A estequiometria obtida para o complexo de inclusão formados em solução foi de 1:1 e 1:2 e as constantes de estabilidade calculadas foram de 124,84 M-1 e 11,47 M-1, demonstrando uma adequada associação do fármaco com a ciclodextrina escolhida, tornando-se possível promover a solubilização em água do MCZ pela inclusão na cavidade da ciclodextrina seleccionada. As técnicas de malaxagem, co-evaporação, atomização e liofilização foram utilizadas para a obtenção dos complexos sólidos e as técnicas de calorimetria
varrimento e o espectroscopia de infravermelho, permitiram a caracterização físico- química dos complexos formados por inclusão do MCZ em MBCD.
A cedência de formulações tópicas ou libertação in vitro pode ser determinada por estudos em células de difusão equipadas com membranas sintéticas. O teste é recomendado pela agência americana, Food and Drug Administration (FDA), para determinação de equivalência entre duas formulações após mudanças específicas, como fornecedor e equipamentos. A sua aplicação na determinação de uniformidade entre lotes e no desenvolvimento de formulações também é amplamente aceite.
A quantidade de fármaco presente nas camadas da mucosa dependerá da eficiência relativa dos processos de libertação do fármaco da formulação semi-sólida que o contém e de penetração da substância activa.
A difusão do MCZ da formulação desenvolvida e de uma formulação existente no mercado foi avaliada in vitro, utilizando células de difusão de Franz modificadas.
Dos resultados obtidos, é possível concluir que o hidrogele formulado com o complexo MCZ/MCD, através do método de liofilização, garante uma quantidade semelhante de MCZ disponível no local de acção, quando comparado com a formulação disponível no mercado Português.
Most drugs do not have sufficient solubility in water and the traditional formulations for insoluble drugs involve a combination of organic solvents, surfactants, and extreme conditions of pH, which often can cause irritation or other adverse reactions. It is known that a drug needs to have a certain level of solubility in water to be promptly released in the cell membrane and yet hydrophobic enough to cross the membrane.
One of the most interesting properties of the cyclodextrins is their ability to promote the release of drugs through biological membranes. The molecules of cyclodextrins are relatively large and with an outer surface hydrated. Hence, under normal conditions the molecules of cyclodextrins permeate the biological membranes with considerable difficulty.
The lipophilic membrane has a relatively low affinity for the molecules of hydrophilic cyclodextrins and therefore they are outside the membrane, for example, in aqueous bases (such as creams or gels hydrophilics) saliva or fluid tear. Promoters of conventional penetration, such as alcohols and fatty acids, disrupt the lipid layers of biological barrier.
The cyclodextrins, on the other hand, act as promoters to the absorption, by increasing the availability of the drug on the surface of the biological barrier. The cyclodextrins have been used in semi-solid formulations to increase the solubility and stability of the substances in water, as well as promote the release of drugs through biological membranes.
The yeasts are opportunistic fungi responsible for most of fungal infections in humans. A Candida albicans is considered one of the most pathogenic yeasts to humans, causing a large number of opportunistic infections.
prostheses and in immuno-compromised. The imidazolic antifungal agents such as Miconazole (MCZ) are active against all fungi that cause infections of the skin and mucosal surface. The main action of these imidazolic agents is located at the cell membrane. Route cytochrome P-450, dependent on C14 lanosterol dimetilase is inhibited, and this is responsible for the production of ergostero, an essential component of the fungus cell wall. Most mycoses mucocutaneous surface can be treated with topical medications.
In the first part of the present work, the water insoluble and antifungal drug, miconazole was complex with a modified cyclodextrin; methyl-β-cyclodextrin (MBCD), followed by the characterisation ofthe attained complex.
In the second part, a hydrophilic semi-solid formulation with a greater adhesiveness was prepared, which incorporated the cyclodextrin as promoter.
This formulation was intended for the treatment of oral candidiase, facilitating the administration of the miconazole to people who make use of dental prostheses.
Thus evaluate the inclusion of MCZ in β-cyclodextrin modified to methyl-β-cyclodextrin (MBCD), the rheological characteristics of the gel and the spread of the drug as well as the influence of cyclodextrin as a promoter of absorption
The complexes of inclusion of MCZ in cyclodextrins were prepared by the method of solubility of phases, according Higuchi & Connors, (1965). The stechiometry obtained for the complex was 1:1 and 1:2 and stability constant was calculated from 124.84 M-1 and 11.47 M-1, demonstrating an appropriate combination of the drug with the chosen cyclodextrin, allowing the water solubilization of the MCZ.
The techniques of kneaded, co-evaporation, atomization and lyophilization were used to produce the complex solid and the techniques of differential scanning calorimetry (DSC), the X-ray diffraction (RX), and scanning electron microscopy (SEM) and fourier transform infrared spectroscopy (FITR), allowed the characterization physic chemistry of the inclusion complex MCZ / MBCD formed.
through studies in diffusion cells equipped with synthetic membranes. The test is recommended by the American agency, Food and Drug Administration (FDA) for the determination of the equivalence between two formulations after specific changes, Its application in the determination of the uniformity between lots and in the development of formulations is also widely accepted.
The total amount of drug present in the mucosa layers depends on the efficiency with which the drug is released from the semi-solid formulation and of the penetration of the active substance.
The aim of the in vitro evaluation here used was to evaluate the MCZ diffusion from both formulations, optimized and commercially available, using modified Franz cells.
The results obtained with this technique showed that the gel formulated with the complex MCZ/MCD by lyophilisation demonstrated a similar amount of available MCZ at the target site, when compared to the commercially available formulation, containing the non-complexed MCZ.
Lista de Abreviaturas e Siglas Carb – Carbopol
CD – Ciclodextrina CDs – Ciclodextrinas
CGTase – Ciclodextrina-α-glicosiltransferase COE – Co-evaporado
DIMEB – Dimetil-β-ciclodextrina
DSC – Calorimetria Diferencial de Varrimento EHL – Equilíbrio hidrófilo/lipófilo
FDA - Food and Drug Administration
FTIR - Espectroscopia de Infravermelho com transformadas de Fourier (“Fourier transform infrared spectroscopy”)
HIV – Vírus da imunodeficiência HPβCD - Hidroxipropil-β-ciclodextrina KS – Constante de estabilidade LF – Liofilização
MCZ – Miconazol MLX – Malaxagem
MβCD - Metl-β-ciclodextrina
P407 – Polaxamero 407, (Pluronic F127®) PBS – Tampão fosfato/salina
RDC – Grau relativo de cristalinidade RMβCD - Randomil-β-ciclodextrina RX – Difracção de Raio-X
SBEβCD – Sulfobutileter-β-ciclodextrina
SEM - Microscopia electrónica de varrimento (“scanning electron microscopy”) SIDA – Síndrome da imunodeficiência adquirida
SP – Secagem por pulverização TRIMEB –Trimetil-β-ciclodextrina USP - United States Pharmacopoeia
Figura 01 Possíveis mecanismos através dos quais a quimioterapia agrava a candidiase oral.
19 Figura 02 Factores locais de risco no desenvolvimento de candidiase orofaringea. 21 Figura 03 Factores sistémicos de risco no desenvolvimento de candidiase orofaringea. 21
Figura 04 Estrutura do Miconazol. 25
Figura 05 Início do artigo de Villier em Comptes Rendus da Academia de Ciências de 1891.
29 Figura 06 A capa do livro de Friedrich Cramer “Einschlussverbindungen” (compostos de
inclusão), publicado em Berlim em 1954, onde são descritos vários tipos de compostos que podem formar complexos de inclusão, incluindo ciclodextrinas.
30
Figura 07 A primeira página das duas primeiras patentes de ciclodextrinas intitulada “ Métodos para preparação de compostos de inclusão de compostos orgânicos fisiologicamente activos”. As patentes foram submetidas a 5 de Novembro de 1953 na Alemanha por Karl Freudenberg Friedrich Cramer and Hans Plieninger.
31
Figura 08 Estrutura química da β-Cyclodextrina. 33
Figura 09 Estrutura geral da ciclodextrinas. Os derivados alfa, beta e gama são definidos por n - 1, 2 e 3, respectivamente.
37 Figura 10 Representação esquemática da estrutura tridimensional das CDs, mostrando as
características estruturais definidas pelo arranjo das unidades de glicose.
37 Figura 11 Diferentes dimensões da α-Cyclodextrina, β-Cyclodestrina e γ-Cyclodextrina. 38
Figura 12 Complexo de inclusão fármaco-α-ciclodextrina. 46
Figura 13 Representação esquemática da formação do complexo de inclusão. O ácido salicílico é a molécula hóspede.
49 Figura 14 Permeação do fármaco através da membrana biológica em veículo aquoso da
ciclodextrina (C – Ciclodextrina; D – Fármaco).
59
Figura 15 Representação do Diagramas de Fases. 70
Figura 16 Modelos cinéticos que se estabelecem durante a formação, em solução, de complexos de inclusão. S0 e Sc correspondem respectivamente a solubilidade da molécula hóspede na ausência de CD e o limite de solubilidade do complexo formado. Kc representa a constante de estabilidade do complexo formado.
71
Figura 17 Eficiência de complexação de um complexo fármaco-CD de estequiométrica 1:1.
72 Figura 18 Diagrama de solubilidade de fases do sistema MC/MCZ em água destilada. 77 Figura 19 Diagrama de solubilidade de fases do sistema HPCD/MCZ em água destilada. 78 Figura 20 Microscopia electrónica de varrimento: (a) MCZ; (b) MCD; (c) MF; (d) MLX; (e)
COE; (f) SP e (g) LF.
92 Figura 21 Termograma de DSC: (a) MCZ; (b) MCD; (c) MF; (d) MLX; (e) COE; (f) SP e
(g) LF.
94
Figura 22 Perfil do espectro de FTIR do Miconazol. 98
Figura 23 Perfil dos espectros de FTIR da (a) MCD, (b) MF; (c) MLX; (d) COE; (e) SP e (f) LF.
99 Figura 24 Difractogramas de raio X: (a) MCZ; (b) MCD; (c) MF; (d) MLX; (e) COE; (f) SP
e (g) LF.
100
Figura 25 Solubilidade aquosa do MCZ. 103
Figura 26 Solubilidade do MCZ em PBS 6.8. 103
Figura 27 Termograma de DSC dos polímeros (a) Carbopol; (b) Pluronic; (c) Carb0,5%Plur20%; (d) Carb1%Plur20% e (e) Carb1,5%Plur20%.
119
Mistura Carb1,0%Plur20% e Complexo Liofilizado.
Figura 29 Gráfico da reologia dos hidrogéis de (a) Carbopol 1%; (b) Pluronic 20%; (c) Pluronic 20%:Carbopol 0,5% e (d) Pluronic 20%:Carbopol 1,0%.
121
Figura 30 Viscosidade do Hidrogele de Carbopol 1%. 122
Figura 31 Viscosidade do Hidrogele de Pluronic 20%. 122
Figura 32 Viscosidade do Hidrogele de Pluronic 20%:Carbopol 0,5%. 123 Figura 33 Viscosidade do Hidrogele de Pluronic 20%:Carbopol 1%. 123 Figura 34 Gráfico da firmeza dos hidrogeles base a 25 ±2ºC. 126 Figura 35 Gráfico da adesividade dos hidrogeles base a 25 ±2ºC. 126 Figura 36 Gráfico da firmeza dos hidrogeles base a 37 ±2ºC. 127 Figura 37 Gráfico da adesividade dos hidrogeles base a 37 ±2ºC. 127
Figura 38 Gráfico da firmeza dos hidrogeles a 25 ±2ºC. 129
Figura 39 Gráfico da adesividade dos hidrogeles a 25 ±2ºC. 129
Figura 40 Gráfico da firmeza dos hidrogeles a 37 ±2ºC. 130
Figura 41 Gráfico da adesividade dos hidrogeles a 37 ±2ºC. 130
Figura 42 Aspectos dos hidrogeles. 131
Figura 43 (A)Ilustração esquemática da célula de Franz; (B) compartimento dador padrão, (C) compartimento dador célula de Franz modificada.
138 Figura 44 Esquema do sistema fechado de retirada de amostra. 144 Figura 45 Perfil de Libertação in vitro dos hidrogeles em Membrana de Diálise. 148 Figura 46 Perfil de Libertação in vitro do hidrogele em Membrana de Polietersulfona 148 Figura 47 Curva de calibração “A”, de miconazol em etanol/água (1:1), a 272 nm. 156 Figura 48 Curva de calibração “B” de miconazol em PBS/etanol (1:1), a 273 nm. 156 Figura 49 Gráfico distribuição do erro residual, curva “A”. 160 Figura 50 Gráfico distribuição do erro residual, curva “B”. 160
INDICE DE TABELAS
Tabela 01 Características das principais formas de candidiase. 22 Tabela 02 Especialidades farmacêuticas contendo complexos de inclusão fármaco
-CD.
36 Tabela 03 Características físico químicas da α-, β- e γ-ciclodextrina. 39 Tabela 04 Exemplos da utilização de ciclodextrinas em transdérmicos. 56 Tabela 05 Exemplos de utilização de derivados de ciclodextrinas em transdémicos. 59 Tabela 06 Solubilidade máxima do MCZ atingido nas soluções de CDs.Parâmetros
derivados dos respectivos diagramas de fases.
79 Tabela 07 Número de onda experimental e teórica (FTIR) do miconazol. 97 Tabela 08 Intensidade dos picos e valores de RDC para os sistemas MCZ/MβCD. 101 Tabela 09 Solubilidade aquosa dos complexos com MCZ a 25ºC ±1 após 48 horas. 103 Tabela 10 Solubilidade dos complexos, em PBS 6.8, a 25ºC ±1 após 48 horas. 103
Tabela 11 Formulação dos hidrogeles I. 116
Tabela 12 Formulação hidrogeles II. 117
Tabela 13 Valores comparativos de (f1) e (f2). 147
Tabela 14. Valores de Eficiência de Dissolução. 147
Tabela 15 Dados utilizados e obtidos para a verificação da precisão do método de UV para análise do MCZ, para curva A, (Etanol/água).
158 Tabela 16 Dados utilizados e obtidos para a verificação da precisão do método de UV 159
INTRODUÇÃO...18
PATOLOGIA...18
ANTIFÚNGICOS...23
Mecanismo de acção...24
MICONAZOL...25
FARMACODINÂMICA...25
Farmacocinética do gel oral de miconazol...26
CICLODEXTRINAS...29
Generalidades...32
Propriedades das Ciclodextrinas...37
Factores que influenciam a formação do complexo de inclusão...39
Considerações Toxicológicas...42
Derivados das ciclodextrinas...44
Derivados metilados...44
Formação de Complexos de Inclusão...45
Formação de complexos de inclusão em solução...51
Degradação, Absorção e Metabolismo das Ciclodextrinas...52
Ciclodextrinas na administração dérmica...53
Ciclodextrinas como promotores de absorção...55
OBJECTIVOGERAL...60
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS...61
FORMAÇÃO DOS COMPLEXOS DE INCLUSÃO EM SOLUÇÃO...69
INTRODUÇÃO...69
MATERIAL E MÉTODOS...75
MATERIAL...75
MÉTODOS...75
Doseamento espectrofotométrico do MCZ...75
Diagrama de solubilidade de fases...76
Detecção no ultravioleta...76
RESULTADOS E DISCUSSÃO...77
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS...82
PREPARAÇÃO E CARACTERIZAÇÃO FÍSICO-QUÍMICA DOS COMPLEXOS DE INCLUSÃO NO ESTADO SÓLIDO...84
INTRODUÇÃO...84
MATERIAL E MÉTODOS...85
MATERIAL...85
MÉTODOS...85
Mistura física...85
Malaxagem...85
Co-evaporação...85
Secagem por pulverização...86
Liofilização...86
Solubilidade dos complexos de inclusão...87
MÉTODOS DE CARACTERIZAÇÃO FÍSICO-QUIMICA...87
Microscopia electrónica de varrimento (SEM)...87
Calorimetria diferencial de varrimento (DSC)...88
Difracção de raios X (RX)...88
Espectroscopia de infravermelho com transformadas de Fourier (FTIR)...89
RESULTADOS E DISCUSSÃO...89
Preparação dos complexos no estado sólido...89
Microscopia electrónica de varrimento (SEM)...90
Calorimetria diferencial de varrimento (DSC)...93
Espectroscopia de infravermelho com transformadas de Fourier (FTIR)...95
Difracção de raios X (RX)...99
Solubilidade aquosa dos complexos de inclusão...102
CONCLUSÃO...104
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS...105
DESENVOLVIMENTO E ESTUDO REOLOGIA DE UMA FORMULAÇÃO PARA APLICAÇÃO BUCAL...109
INTRODUÇÃO...109
GELES...111
PLURONIC...113
CARBOPOL...114
OBJECTIVO...115
MATERIA E MÉTODOS...115
Material...115
Métodos...115
Preparação dos Hidrogeles...115
Hidrogele de Carbopol (A)...115
Hidrogele Pluronic (B)...115
Hidrogele Pluronic-Carbopol (C1; C2; C3)...116
Hidrogeles [MCZ 2% (D);MBCD (E), Mistura Física (F) e Complexo (G)]...116
Estudo da compatibilidade dos excipientes presentes nos hidrogeles...117
Caracterização da Viscosidade...117
Análise da Textura...118
Análise estatística...118
RESULTADOS E DISCUSSÃO...119
Calorimetria diferencial de varrimento (DSC)...119
Viscosidade...120
Análise da textura dos hidrogeles base...123
Textura dos hidrogeles...127
Aspecto...130
CONCLUSÃO...133
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS...134
ESTUDO DE LIBERTAÇÃO...136
MATERIAL...141
MÉTODOS...142
LIBERTAÇÃOINVITROATRAVÉSDEMEMBRANASINTÉTICA...142
Meio receptor...142
Curva de Calibração...142
Preparação das membranas sintéticas...143
Membrana de diálise Visking ®...143
Membrana de polieterssulfona...143
Montagem das células de difusão de Franz...143
Análise dos dados da libertação...144
RESULTADOS E DISCUSSÃO...145
CONCLUSÃO...149
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS...150
ANEXO I...155
ANEXO II...161
ANEXO III...165
ANEXO IV...168
INTRODUÇÃO Patologia
As leveduras são fungos oportunistas, que se apresentam sob a forma unicelular, responsáveis pela maior parte das infecções fúngicas nos seres humanos. Durante as últimas décadas, emergiram gerando um aumento da incidência de mortes, especialmente em doentes com o sistema imunitário comprometido como é o caso dos doentes com SIDA, doentes à espera de um transplante e que estão passando por algum tipo de quimioterapia com anti-tumorais (Chang, 2003).
Os factores de risco (Figuras 01, 02 e 03) que predispõem os doentes a este tipo de infecções incluem a diabetes mellitus, o uso de antibióticos de largo espectro e os fármacos psicotrópicos, os tratamentos de quimioterapia de duração prolongada, o uso crónico de corticoterapia por inalação oral, a imunossupressão do sistema imunitário seguido de um transplante de órgãos, os procedimentos cirúrgicos resultantes de tratamentos hospitalares intensivos e prolongados, a hemodiálise e a diálise interperitoneal em doentes imunocomprometidos.
A infecção por leveduras tem também estado associada à utilização de dispositivos médicos tais como implantes, cateteres vasculares, próteses dentárias, lentes de contacto, bypasses para o coração, ligações artificiais, discos intervertebrais, entre outros (Brajtburg, 2003).
Autópsias efectuadas em doentes imunocomprometidos revelaram que pelo menos metade, estavam infectados com espécies de Cândida sp. Das leveduras mais patogénicas a Candida albicans é considerada a mais crítica para o ser humano, causando um grande número de infecções oportunistas que em doentes imunocomprometidos podem ser fatais. A candidíase oral é uma das mais comuns e tratáveis das infecções da mucosa oral observadas em pessoas com infecções humanas pelo Vírus da imunodeficiência (HIV) ou infecção da Síndrome de
imunodeficiência adquirida (SIDA) e pode ser uma fonte significativa de frequente desconforto oral, dor, perda do paladar, e aversão aos alimentos (Patton, 2001).
Esta levedura é um organismo comensal estando presente no ser humano sem causar infecções, coexistindo com o hospedeiro. Normalmente atinge os extremos da faixa etária (crianças e idosos). Pode colonizar o tracto intestinal, oral, vaginal, respiratório, urinário, sanguíneo, entre outros. Contudo, num paciente imunocomprometido, esta levedura pode causar sérias infecções nas mucosas, que incluem candidiases vaginais e infecções orais ou sistémicas (O'Sullivan, 2000).
Figura 01. Possíveis mecanismos através das quais a quimioterapia agrava a candidiase oral (Adaptado: Samaranayake, 1990).
Doença maligna Quimioterapia
Medula óssea
Mucosa Oral Antibioterapia
Neutropenia
↓ Proliferação celular
Redução da flora normal
Atrofia celular
↑ Candidiase
Inflamação e ou ulceração da mucosa
↑ Susceptilidade à Candidiase
A candidiase representa a condição patológica mais frequente, dentro do grupo de lesões brancas da mucosa oral (Goodman e Gilman, 1996). A candidiase oral é muito comum também em pessoas idosas que normalmente usam próteses dentárias. Num estudo realizado na Dinamarca demonstrou-se que, cerca de 60% dos indivíduos com mais de 60 anos portadores de placas dentárias sofriam de estomatites dentárias associadas a candidiase oral (Ellepola, 1998). Estas lesões brancas na orofaringe e esofaringe, conhecidas popularmente como “sapinho”, podem ser acompanhadas da queilite angular e glossite oral (Budtz-Jorgensen, 1990a).
A queilite angular é uma variante da candidíase que atinge as comissuras labiais. É frequente em pacientes idosos que fazem uso de prótese dentária por perda da dimensão vertical dos lábios. Caracteriza-se clinicamente por presença de áreas de atrofia e hiperemia das comissuras labiais, às vezes acompanhadas de dor ardor e sangramento local. O tratamento é feito com antifúngicos de uso tópico, como o miconazol em gel, e pela correcção da dimensão vertical bucal com melhor adaptação da prótese dentária (Epstein, 1990).
Os recém nascidos são mais susceptíveis a candidiase orofaríngea em virtude do seu sistema imunitário ser ainda imaturo. A infecção geralmente é adquirida durante o parto pela mãe que pode estar com candidíase vaginal, manifestando-se na primeira semana após o nascimento. A exposição à Candida albicans pelos recém nascidos pode também ocorrer devido a biberons infectados pela pele das enfermeiras ou da mãe levando assim a obtenção da candidiase orofaringea. Essa infecção geralmente é benigna e, em geral, pode ser tratada de forma eficaz com agentes tópicos (Epstein, 1998).
Clinicamente pode apresentar-se nas formas pseudomembranosa, forma mais comum, atrófica aguda e crónica e hiperplásica. A candidíase mucocutânea manifesta- se como a forma pseudomembranosa com característica familiar autossômica recessiva. A tabela 1 caracteriza as principais formas de candidíase.
Figura 02. Factores locais de risco no desenvolvimento de candidiase orofaringea (Adaptado Budtz-Jorgensen, 1990b)
Figura 03. Factores sistémicos de risco no desenvolvimento de candidiase orofaringea (Adaptado Budtz-Jorgensen, 1990b)
FACTORES LOCAIS
Xerostomia por:Radioterapia; Quimioterapia e Síndrome de Sjogren’s
Antibioterapia de largo espectro e esteróides
Dieta com alto teores de hidratos de carbono
LeucoplasiaCancro oral
Próteses dentárias
Tabagismo
FACTORES SISTÉMICOS
Recém nascidos Idade avançada
Leucemia Agranulocitose
Imunosupressão (Síndrome da Imunodeficiência Adquirida, uso de esteróides)
Deficiência nutricional (vitamina B12, folato, ferro) Diabetes
Diversos agentes sistémicos e não-sistémicos (tópicos) estão disponíveis para tratar candidíase orofarígea. Agentes tópicos são o principal elemento da terapia, especialmente em casos simples. Sempre que possível as preparações tópicas devem ser utilizadas antes dos fármacos antifungicos sistémicos (Datry, 1993).
Tabela 01: Características das principais formas de candidiase (Adaptado: Goodman e Gilman, 1996).
Tipo de Lesão Aspectos clínicos Factores associados
Pseudomembranosa Placas brancas e aderentes sobre a mucosa, destacáveis, deixando o leito com sangue. Ocorrem principalmente em mucosa de cavidade oral, orofaringe e porção lateral do dorso da língua.
Raramente dolorosa.
Factores locais e sistémicos
Atrófica aguda Eritema local ou difuso, doloroso. Áreas de despapilação e desqueratinização em dorso da língua, deixando-a dolorosa, edemaciada e eritematosa.
Antibioterapia
Atrófica crónica Eritema difuso com superfície aveludada, associada à forma pseudomembranosa, ou como queilite angular.
Afecta 65% da população geriátrica com prótese
dentária.
Hiperplásica Infecção crónica, aspecto leucoplásico, espessado, não destacável em mucosa oral, palato e língua (principalmente)
Não apresentam factores associados
Antifúngicos
Os agentes antifúngicos eram pouco conhecidos até 1970, e apresentavam muitas restrições relativamente ao seu uso, devido à toxicidade, estreito espectro de actividade, baixa actividade farmacológica e dificuldades na administração parenteral.
Os imidazólicos, uma nova classe de agentes antifúngicos, foi introduzida na terapêutica, pela sua versatilidade de administração, baixa toxicidade e abrangente espectro de actividade, sendo pouco frequente, a resistência desenvolvida pelos fungos a estes agentes (Fitzpatrick et al., 1997).
Os agentes imidazólicos possuem actividade e espectro similar, são activos contra todos os fungos causadores de infecções superficiais de pele e mucosas. São muito eficazes, poucos tóxicos e com baixos níveis de resistência (Fuchs, 1998).
A acção principal de um fármaco imidazólico é localizada ao nível de membrana celular. A via citocromo P-450, dependente de C14 lanosterol dimetilase, é inibida, e esta é a responsável pela produção de ergosterol que é componente necessário na constituição da parede celular do fungo (Vanden, 1985).
A terapia com fármacos imidazólicos está comercialmente disponível para uma variedade de vias de administração: parenteral, intravenosa, oral ou tópica.
Os vários imidazóis e vias de administração, apresentam no entanto diferentes indicações e toxicidades, dependendo da severidade e do tipo de dermatófito. A maioria das micoses superficiais mucocutâneas pode ser tratadas com medicamentos tópicos, sendo necessários produtos sistémicos, apenas em algumas situações (Pershing, 1994).
Actualmente existem vários tipos de imidazóis tais como o tiabendazol, miconazol, clotrimazol, econazol, sulconazol e o cetoconazol (Martindale, 1993).
O antifúngico miconazol mostrou-se ser eficaz em pacientes com candidiases orofaríngea e esofaríngea (Goldstein, 1993). Quando os agentes tópicos não podem controlar eficazmente a candidíase orofaríngea, combina-se a terapia tópica com um agente sistémico, assegurando uma dose mais baixa e menor tempo de tratamento (Epstein, 1990).
Os compostos imidazólicos, são os mais preferidos nas micoses cutâneas e de mucosas, mas, uma efectiva terapia requer que a substância activa seja libertada no sítio de infecção numa adequada concentração para produzir um efeito farmacológico eficaz (Fuchs, 1998).
Mecanismo de acção
Os azóis têm como alvo a membrana celular dos fungos. Os polienos ligam-se a uma porção esterol, basicamente o ergosterol, presente na membrana de fungos sensíveis, formando poros ou canais. O resultado é um aumento na permeabilidade da membrana que permite o extravasamento de diversas moléculas pequenas, levando à morte celular. Os azóis são compostos totalmente sintéticos. O mecanismo de acção destes fármacos baseia-se na inibição da esterol-14-α-desmetilase, um sistema enzimático microssomal dependente do citocromo P450, prejudicando a síntese do ergosterol na membrana citoplasmática e levando a uma acumulação de 14-α- metilesteróis. Esses metilesteróis não possuem a mesma forma e propriedades físicas que o ergosterol e levam à formação da membrana com propriedades alteradas, que não desempenha as funções básicas necessárias ao desenvolvimento do fungo. Os azóis causam menos reacções adversas que a anfotericina B, mas são menos potentes que esta. Podem ter acção fungistática ou fungicida. O uso excessivo dos azóis levou ao aparecimento de resistência em espécies susceptíveis. Além disso, os azóis ainda apresentam a desvantagem da resistência cruzada (Goodman e Gilman, 1996; Williams e Lemke, 2002).
Miconazol
O Miconazol (MCZ) apresenta-se como um pó branco cristalino, muito pouco solúvel na água e muito solúvel no clorofórmio, com ponto de fusão entre 83º a 87º (British Pharmacopoeia, 1998). Possui forma molecular C18H14Cl4N20 e peso molecular de 416,13 g/mol (Merck Index, 2001). O grupo imidazólico presente na sua estrutura está sujeito a protonação, com pka de aproximadamente 6,7. A sua estrutura está representada na Figura 04.
Figura 04.Estrutura do Miconazol
A designação comum do miconazol é 1-[2-(2,4-Diclorofenil)-2-[(2,4-diclorofenil)- metoxi]-etil]-1H-imidazol (Merck índex, 2001).
Farmacodinâmica
O Miconazol possui atividade antifúngica contra os dermatófitos e leveduras comuns assim como actividade antibacteriana contra certos bacilos e cocos gram- positivos.
A sua actividade é traduzida pel inibição da biossíntese de ergosterol nos fungos e na mudança da composição dos componentes lipídicos das membranas, resultando em necrose da célula fúngica.
Farmacocinética do gel oral de miconazol Absorção
O miconazol possui absorção sistémica após administração sob a forma de gel oral. A administração da dose de 60 mg de miconazol em gel oral resulta em pico de concentração plasmática de 31 a 49 ng/mL, ocorrendo aproximadamente duas horas após a aplicação.
Distribuição
O miconazol absorvido liga-se às proteínas plasmáticas (88,2%), principalmente à albumina sérica e células vermelhas (10,6%).
Metabolismo e eliminação
A porção absorvida de miconazol é extensivamente metabolizada; menos de 1% da dose administrada é excretada na urina inalterada. A semi-vida final de miconazol no plasma é de 20 - 25 horas na maioria dos pacientes. A semi-vida de eliminação é similar nos pacientes com insuficiência renal. A concentração plasmática de miconazol é reduzida moderadamente (aproximadamente 50%) durante a hemodiálise.
Interacções medicamentosas
O Miconazol pode inibir o metabolismo de fármacos metabolizados pelo sistema de enzimas CYP3A4 e CYP2C9 podendo resultar num aumento e/ou prolongamento dos seus efeitos, incluindo efeitos adversos.
O Miconazol utilizado por via oral é contra-indicado em co-administração com as seguintes drogas que são metabolizadas pelo CYP3A4:
- Substâncias que prolongam o intervalo QT: astemizol, bepridil, cisaprida, dofetilida, halofantrina, mizolastina, pimozida, quinidina, sertindola e terfenadina;
- Alcalóides de ergot; - inibidores de HMG-CoA redutase como sinvastatina e lovastatina; - triazolam e midazolam oral.
Quando o Miconazol por via oral é co-administrado com os seguintes medicamentos, deve-se ter cuidado com um possível aumento ou prolongamento dos efeitos terapêuticos e/ou efeitos adversos. Se necessário, as doses devem ser reduzidas e, se apropriado, os níveis plasmáticos monitorados:
- Produtos sujeitos ao metabolismo do CYP2C9
- Anticoagulantes orais, como varfarina;
- Hipoglicemiantes orais, como sulfoniluréias;
- Fenitoína.
- Outros medicamentos sujeitos ao metabolismo pelo CYP3A4:
- Inibidores da protease do HIV, como saquinavir,
- Certos agentes antineoplásicos, como alcalóides da vinca, busulfan e docetaxel;
- Certos bloqueadores de canal de cálcio, como diidropiridinas e verapamil;
- Certos agentes imunossupressores: ciclosporina, tacrolimus e sirolimus (rapamicina);
- Outros: alfentanila, alprazolam, brotizolam, buspirona, carbamazepina, cilostasol, disopiramida, ebastina, metilprednisolona, midazolam IV, reboxetina, rifabutina, sildenafil e trimetrexato (Bulário E. Anvisa, 2008)
O miconazol é administrado também por via vaginal, sistémica, dérmica e quando oral para tratamento das infecções do tracto gastrintestinal. Possui semi-vida plasmática curta e deve ser administrado de oito em oito horas. Atinge concentrações terapêuticas nos ossos, nas articulações e no tecido pulmonar, mas não no sistema nervoso central. É inactivado pelo fígado. Os efeitos adversos são relativamente raros, e os mais comuns consistem em distúrbios gastrintestinais.
Ciclodextrinas
A primeira descrição relacionada com o isolamento de substâncias hoje conhecidas por ciclodextrinas (CDs) de que há memória data de 1891, tendo sido realizada por Villiers (Villiers, 1891), (Figura 05. Este investigador francês isolou uma pequena quantidade de um composto cristalino, a partir de um meio de cultura de Bacillus amylobacter contendo amido, o qual designou por “cellullosine” devido a forte semelhança desta substância isolada com a celulose.
Figura 05. Início do artigo de Villier em Comptes Rendus da Academia de Ciências de 1891 (Fonte: Loftsson e Duchêne, 2007)
Quinze anos mais tarde, um microbiologista austríaco, Franz Schardinger, (Schardinger, 1903) deu um impulso no desenvolvimento das ciclodextrinas, ao caracterizar a substância cristalina isolada por Villier como sendo uma mistura de dois oligossacarídeos cíclicos, os quais designou por α-dextrina cristalina e β-dextrina cristalina, e foi ainda responsável pela primeira descrição detalhada da preparação e isolamento destes oligossacarídeos cíclicos. Por essa mesma razão, as CDs são também conhecidas por dextrinas de Schardinger, cicloamiloses ou cicloglucanos (Bekers et al., 1991;Mosher e Thompson, 2002).
Havia que esperar pela metade da década de trinta para que Freudenberg e seus colaboradores descrevessem a estrutura cíclica das ciclodextrinas isoladas por Schardinger (Freudenberg e Cramer, 1948).
No início da década de 50 dois grupos liderados por French e Cramer começam a trabalhar intensamente na produção enzimática das ciclodextrinas, no fraccionamento e na caracterização das suas propriedades físicas e químicas.
French (French, 1957) descobriu a existência de ciclodextrinas compostas por um maior número de oligossacarídeos, enquanto o grupo de Cramer (Cramer, 1954) se centrou nos estudos da capacidade de complexação.
No livro “Einschlussverbindungen” (Figura 06), Cramer descreve a estrutura básica e as características físico-químicas da α-, β-, e γ- ciclodextrina, incluindo a estrutura química, tamanho da cavidade, solubilidade, reactividade, capacidade de complexação e o efeito da estabilidade química da molécula hóspede (Loftsson, Duchene, 2007).
Figura 06. A capa do livro de Friedrich Cramer “Einschlussverbindungen” (compostos de inclusão), publicado em Berlim em 1954, onde são descritos vários tipos de compostos que podem formar complexos de inclusão, incluindo ciclodextrinas (Fonte: Loftsson e Duchêne, 2007).
Freudenberg, Cramer e Plininger apresentam o composto em 1953. Esta patente (Figura 07) engloba praticamente os aspectos mais importantes da aplicação
das ciclodextrinas na formulação de medicamentos (Freudenberg et al, 1953). Através de vários exemplos, mostraram que mediante a complexação era possível proteger substâncias da oxidação, aumentar a solubilidade de fármacos insolúveis e reduzir o peso de substâncias voláteis.
Figura 07. A primeira pagina das duas primeiras patentes de ciclodextrinas intitulada “ Métodos para a preparação de compostos de inclusão de compostos orgânicos fisiologicamente activos”. As patentes foram submetidas a 5 de Novembro de 1953 na Alemanha por Karl Freudenberg Friedrich Cramer and Hans Plieninger (Fonte: Loftsson e Duchêne, 2007).
Contudo, até 1970 as CDs apenas eram produzidas, com um baixo grau de pureza, em quantidades muito reduzidas e os elevados custos de produção destas moléculas inibiam a sua aplicação generalizada ao nível industrial. Porém, os avanços biotecnológicos das últimas décadas resultaram numa melhoria significativa na obtenção de CDs naturais e dos seus derivados, em larga escala, com um elevado
grau de pureza e a preços competitivos, fomentando uma forte expansão da sua utilização no sector farmacêutico (Szejtli, 1998).
No final da década de 70 os métodos de preparação das ciclodextrinas em escala de laboratorial, a sua estrutura, as propriedades físicas e químicas, assim como as características da complexação já haviam sido elucidados.
Depois dos estudos toxicológicos adequados provou-se que a toxicidade atribuída às ciclodextrinas deriva das impurezas arrastadas durante o processo de elaboração, de uma inadequa forma de administração e do emprego de doses extremamente altas. Desde então o número de publicações relativas as ciclodextrinas teve um aumento acentuado.
Depois de mais de um século após a sua descoberta e de toda a pesquisa científica que lhes é inerente, as ciclodextrinas existem em formulações farmacêuticas nos mercados dos mais diversos países, tais como o Japão, os Estados Unidos, o Brasil, a Argentina, a Alemanha, a Itália, a França, a Bélgica, a Holanda, a Suiça, a Suécia, a Dinamarca, a Islândia, a Espanha, Portugal, entre outros (Mosher e Thompson, 2002). As CDs apresentam actualmente uma boa aceitação e grandes potencialidades como excipientes nas mais variadas formas farmacêuticas (Loftsson, 1998a).
Generalidades
As ciclodextrinas (CDs) são oligossacarídeos cíclicos (Figura 08), constituídos por um número variável de unidades de glucose e que se obtêm por acção da enzima ciclodextrina-α-glicosiltransferase (CGTase) sobre o amido (Szejtli, 1994). As ciclodextrinas são conhecidas por permitirem a encapsulação molecular de fármacos com características hidrofóbicas, alterando-lhes a solubilidade, aumentando a estabilidade e, em alguns casos, melhorando a biodisponibilidade.
Figura 08. Estrutura química da β-Cyclodextrina (Adaptado de Szejtli, 1994).
A encapsulação molecular de fármacos pelas ciclodextrinas apresenta-se muito vantajosa sob o ponto de vista tecnológico e biológico na medida em que modifica as propriedades físicas, químicas e biofarmacêuticas dos fármacos, sendo facilmente conseguida e menos dispendiosa do que a encapsulação de fármacos por outros métodos. Apesar das variadas aplicações das ciclodextrinas, aqui serão revistas as suas aplicações e as vantagens da sua utilização em tecnologia farmacêutica, em cosmética, na indústria química e alimentar.
As ciclodextrinas têm sido reconhecidas como um novo grupo de excipientes farmacêuticos úteis (Loftsson e Brewster, 1996). As ciclodextrinas e os seus complexos de inclusão podem ser utilizados na preparação de formas farmacêuticas sólidas, líquidas e semi-sólidas com aplicação nas vias de administração oral, parentérica, pulmonar, nasal, bucal, sublingual, rectal, ocular e dérmica (Mosher e Thompson, 2002).
Formas farmacêuticas sólidas
Aumento da velocidade e extensão de dissolução dos fármacos quando complexados com CDs hidrófilas em consequência do aumento da sua solubilidade, molhabilidade e alteração do seu estado cristalino.
Atenuação de sabores e odores desagradáveis dos fármacos.
Formas farmacêuticas líquidas
Aumento da estabilidade física das emulsões e suspensões. As CDs presentes em sistemas termodinamicamente instáveis como as suspensões permitem a diminuição da velocidade de sedimentação das partículas e inibem a recristalização de fármacos em cristais polimórficos de menor solubilidade.
Estão, portanto, na origem de um aumento da estabilidade termodinâmica destes sistemas e exercem também efeitos positivos na deliquescência de substâncias higroscópicas, fotólise, volatilidade, etc.
Controlo da natureza tixotrópica de suspensões.
Formas farmacêuticas semi-sólidas
Modificação das propriedades reológicas, tais como a consistência das pomadas.
Aumento da biodisponibilidade tópica através do aumento da libertação do fármaco a partir da formulação.
Aumento da capacidade absorvente de água das bases oleosas e emulsões do tipo A/O por CDs hidrófilas.
Modificação da capacidade de intumescimento dos geles.
Formas farmacêuticas injectáveis
Redução da irritação muscular e hemólise induzida por determinados fármacos.
Obtenção de produtos solúveis pela preparação de complexos de inclusão por liofilização. O aumento de solubilidade dos fármacos é induzido directamente pelo aumento da sua solubilidade intrínseca, por consequência da sua complexação bem como pela alteração do seu estado cristalino.
Preparação de suspensões para utilização parentérica com redução do tamanho de partícula dos fármacos no complexo de inclusão, nomeadamente pela utilização de técnicas de preparação dos complexos como por exemplo a secagem por pulverização.
A viabilidade comercial das formulações farmacêuticas é de facto inegável.
Existem numerosas especialidades farmacêuticas contendo complexos fármaco- ciclodextrina nos mercados dos Estados Unidos, Japão e Europa (Tabela 02). Para além disso, muitos estudos clínicos estão presentemente em curso, envolvendo produtos farmacêuticos que contêm complexos fármaco-ciclodextrina, pelo que se espera num futuro próximo que o número de formulações farmacêuticas contendo CDs seja ainda francamente superior (Mosher e Thompson, 2002).
Apesar da complexação com CDs resultar geralmente num aumento da estabilidade física e química dos fármacos complexados, existem situações particulares em que as CDs potenciam a degradação dos fármacos complexados.
Assim, alguns autores demonstraram que as CDs podem potenciar reacções de hidrólise de determinados fármacos se os grupos sensíveis da molécula hóspede sofrerem ataque nucleofílico pelos grupos hidroxílicos da CD (Loftsson e Brewster, 1996).
Tabela 02. Especialidades farmacêuticas contendo complexos de inclusão fármaco-CD.
(Adaptada de Brewster e Thompson, 2007; Brewster e Loftsson, 2007).
Complexo fármaco/CD Nome comercial Forma farmacêutica Laboratório/País
Alprostadil/αCD Caverject Dual® Solução I.V. Pfsier, Europa
PGE1/αCD Prostavastin® Solução I.V. Ono, Japão
PG2/βCD Prostamon E® Comprimido sublingual Ono, Japão
OP-1206/γCD Opalmon® Comprimido Schwartz, Alemanha
Piroxicam/βCD Brexin®, Flogene®, Cicladon®,..
Comprimido, solução, granulado, supositório
Chiesi, Itália; Ache, Brasil
Benexate/βCD Ulgut® Cápsula Teikoky, Japão
Meloxicam/ βCD Mobitil® Comprimido, supositório Union Medical
Pharmaceuticals, Egito
Omeprazol/ βCD Omebeta® Comprimido Betafarm, Europa
Iodine/βCD Mena-Gargle® Solução Teikoky, Japão
Dexametasona/βCD Glymesason® Pomada Fulinaga, Japão
Nitroglicerina/βCD Nitropen® Comprimido sublingual Nihon kayaku, Japão
Cefotrima-hexetil/βCD Pansporin T® Comprimido Takeda, Japão
Cefalosporina/βCD Meiact® Comprimido Meiji, Seika, Japão
Ácido tiaprofénico/βCD Surgamyl® Comprimido Roussel-maestrelli, Itália
Difenidramina/βCD Stada-Travel® Comprimido Stada, Alemanha
Cloro-diazepóxido/βCD Trasillium® Comprimido Gador, Argentina
Hidrocortisona/HPβCD Dexocort® Solução Delta, Islândia
Itraconazol/βHPβCD Sporanox® Solução Janssen, Bélgica
Omeprazol/βCD Omebeta® Comprimido Betapharm, Alemanha
Indometacina/HPβCD Indocollyre® Solução oftálmica Chauvin, França Nimesulide/βCD Mesulid Fast®,
Aulin Beta®, …
Supositório, granulado, comprimido
Italfarmaco, Boehringer Mannheim, Itália, …
Aprostadil/αCD Rigidur® Solução I.V. Ferring, Dinamarca
Nicotina/βCD Nicorette® Comprimido sublingual Pharmacia&Upjohn, Suécia
Óleo gárlico/βCD Xund®, Tegra® Drageia Biphax, Hermes, Alemanha
Dextrometorfano/βCD Rynathisol® Xarope Synthelabo, Itália
Cetirizina/βCD Cetirizin® Comprimido LosanPharma, Alemanha
Mitomicina/HPβCD MitoExtra® Solução I.V. Novartis, Suiça
Cloranfenicol/RMβCD Clorocil® Solução oftálmica Oftalder, Portugal
Tc-99 Teobroximeo Cardio Tec® Solução I.V. Bracco (USA)
Diclofenac/HPγCD Voltaren Ophatalmic® Solução oftálmica Ciba Vision, Suiça
17β-estradiol/RMβCD Aerodiol® Spray nasal Servier, França
Cisapride/HPβCD Prepulsid® Supositório Janssen, Bélgica
Aripiprazol/SBEβC Abilitify® Solução Bristol-Myers Squibb (USA);
Otsuka Pharm. (USA)
Maropitant Cerenia® Solução I.V. Pfiser Animal Health (USA)
Ziprasidone/SBEβCD Geodon® Solução I.M. Pfizer, (USA)
Voriconazole/SBEβCD VFend® Solução I.V. Pfizer, (USA)
Propriedades das Ciclodextrinas
As ciclodextrinas são um grupo de sacarídeos estruturalmente relacionados, que são produzidos pela ciclização enzimática do amido, catalizada pela enzima ciclodextrina-glicosil-transferase, formando uma espiral helicoidal de unidades de glicose unidas por ligações α(1,4) (Szejtli, 1988a). Devido à falta de rotação livre à volta das pontes de ligação das unidades de glicose, as CDs não são moléculas cilíndricas, adquirindo a forma tronco-cónica (Figura 09 e 10).
Em consequência da conformação em cadeira das unidades de glicopiranose, todos os grupos hidroxílicos estão orientados para o exterior da molécula, com os grupos hidroxilo primários localizados no lado mais estreito e os secundários no lado mais largo da estrutura, conferindo-lhe hidrofilia (Loftsson e Brewster, 1996; Saltão e Veiga, 2001).
A cavidade apresenta características hidrofóbas devido ao carácter apolar determinado pelos dois anéis dos grupos C-H e pelo anel de átomos de oxigénio incluídos nas ligações glicosídicas. Esta estrutura molecular invulgar confere as ciclodextrinas propriedades únicas.
Figura 09. Estrutura geral da ciclodextrinas. Os derivados alfa, beta e gama são definidos por n - 1, 2 e 3, respectivamente. Figura 10. Representação esquemática da estrutura tridimensional das ciclodextrinas, mostrando as características estruturais definidas pelo arranjo das unidades de glicose. (Adaptado de Gerbras, 2007).
As ciclodextrinas naturais mais comuns são a α-ciclodextrina (ciclomato- hexanose), a β-ciclodextrina (ciclomato-heptanose), a γ-ciclodextrina (ciclomalto- octanose), contendo respectivamente 6, 7 e 8 unidades de ligações glicopiranose α- 1,4 (Figura 11). Destes três derivados, a β-ciclodextrina (β-CD) parece ser a mais vantajosa para utilização farmacêutica como agente complexante, devido, entre outras propriedades, ao tamanho da sua cavidade, disponibilidade e baixo custo (Thompson, 1997).
A complexação ocorre quando uma molécula hóspede preenche totalmente ou
em parte a cavidade interna da ciclodextrina. O interior da cavidade das ciclodextrinas é relativamente apolar quando comparado com a água, o que propicia às ciclodextrinas a facilidade em formar complexos de inclusão com compostos orgânicos (Hodi, 1991).
Segundo Pszczola (1988), devido à sua estrutura, as ciclodextrinas facilmente formam complexos com compostos sólidos, líquidos e gasosos. Um dos critérios para complexação é o tamanho da molécula a ser encapsulada, que deve ser compatível com a cavidade da ciclodextrina. Outro critério é a polaridade da molécula encapsulada e a sua competição com os restantes compostos presentes no meio. Os complexos de inclusão são relativamente estáveis e facilmente separados das soluções devido à sua cristalinidade (Pszczola, 1988).
Figura 11. Diferentes dimensões da α-Cyclodextrina, β-Cyclodestrina e γ-Cyclodextrina.
(Adaptado de Uyar, 2005)
Os três tipos de ciclodextrinas são produzidos industrialmente como substâncias cristalinas homogéneas (Rendleman Jr., 1992). De entre as ciclodextrinas, a γ-ciclodextrina é a que apresenta menor solubilidade em água. A solubilidade das ciclodextrinas varia com a adição das mais diversas misturas de água e solventes orgânicos (Delbourg, 1991). Os solventes orgânicos foram a primeira alternativa usada para aumentar a solubilidade das ciclodextrinas, mas não podem ser empregues na indústria alimentar ou farmacêutica (Saenger, 1980).
Tabela 03: Características físico químicas da α, β e γ-ciclodextrina. (Adaptado de Mosher e Thompson, 2002).
Factores que influenciam a formação do complexo de inclusão
A formação dos complexos de inclusão fármaco-ciclodextrina está condicionada em grande parte com a estrutura e propriedades físico-químicas do fármaco e da própria ciclodextrina (Loftsson e Brewster, 1997). Para que um complexo de inclusão se forme, a molécula de fármaco tem que se ajustar total ou parcialmente ao interior hidrofóbico da cavidade da ciclodextrina. Alguns factores podem intervir no processo de complexação, como o tamanho da cavidade da ciclodextrina. Para que ocorra a complexação, o tamanho da cavidade da CD deve ser apropriado para acomodar uma molécula de fármaco de tamanho particular. A α-CD apresenta uma cavidade demasiado pequena para a inclusão de moléculas com anéis aromáticos como o naftaleno, enquanto que a γ-CD pode acomodar moléculas com estruturas de tamanho comparável à do antraceno. Logo, a α-CD pode ter aplicação para complexar
α β γ
Número de unidades de glicose 6 7 8
Peso molecular 972 1135 1297
Diâmetro da cavidade, Å 4,7 – 5,3 6,0 – 6,5 7,5 – 8,3 Solubilidade a 25ºC (g/100mL):
Água 14,5 1,85 23,2
Metanol i I >0,1
Metanol solução à 50% 0,3 0,3 208
Etanol I i >0,1
Etanol solução à 50% >0,1 1,3 2,1
2-Propanol i I >0,1
Dimetilsulfoxide 2 35
Propilenoglicol 1 2
Glicerina I 4,3
Solubilidade em água (g/100g):
20ºC 0,90 1,64 1,85
25ºC 1,27 1,88 2,56
30ºC 1,65 2,28 3,20
35ºC 2,04 2,83 3,20
40ºC 2,42 3,49 3,90
45ºC 2,85 4,40 4,60
50ºC 3,47 5,27 5,85
55ºC 6,05
moléculas de tamanho reduzido ou cadeias laterais de moléculas volumosas, como é o caso das prostaglandinas. Por sua vez, a β-CD é muito útil na complexação de moléculas que possuam pelo menos um anel aromático. As CDs formadas por mais de oito unidades glucopiranósidicas, têm menor capacidade complexante que a β-CD e, portanto, menor interesse do ponto de vista farmacêutico. (Loftsson e Brewster, 1997).
Nos últimos anos foram desenvolvidos diferentes derivados químicos de ciclodextrinas naturais, mediante a substituição de algumas ligações de hidrogénio que formam os grupos hidroxílicos, melhorando assim as propriedades das ciclodextrinas naturais como a solubilidade, a actividade hemolítica e a nefrotoxicidade.
Entre os derivados hidrofílicos das ciclodextrinas naturais podemos distinguir dois grupos: as ciclodextrinas neutras (como a HPβCD) e as ionizadas (como a SBEβCD). De uma forma geral, a eficácia de complexação é maior para as ciclodextrinas derivadas, relativamente às naturais. As derivadas com menor grau de substituição apresentam um maior efeito solubilizante e os derivados ionizados podem ser bons agentes solubilizantes se a carga da molécula estiver na posição mais afastada da cavidade hidrofóbica (Loftsson e Brewster, 1996).
Comparando com as CDs neutras, a complexação pode ser melhor quando a CD e o fármaco carregam cargas opostas, mas pode diminuir quando carregam a mesma carga. Para muitos fármacos ácidos que dão origem a aniões, (2-hidroxi-3- [trimetilamônio] propil) -β-CD catiónica agiu como um excelente solubilizante (Loftsson e Brewster, 1996). No caso de fármacos ionizáveis, a presença da carga pode ter um papel significativo na complexação de fármacos/CD e uma mudança de pH na solução pode variar a constante de complexação. Em geral, os fármacos na forma iónica formam complexos mais fracos do que na forma não-iónica.
As mudanças de temperatura podem afectar a complexação do fármaco/CD.
Na maioria dos casos, aumentar a temperatura diminui o valor da constante aparente de estabilidade do complexo, e este efeito foi relatado como sendo um possível resultado da redução das forças de interacção fármaco/CD, tais como as Van der
Waals e as forças hidrofóbicas provocada pelo aumento da temperatura. Entretanto, mudanças de temperatura podem ter um efeito insignificante quando a interacção fármaco/CD está predominantemente associada a uma entropia dirigida. O método de preparação, pode afectar a complexação do fármaco/CD. A eficácia de um método depende da natureza do fármaco e em muitos casos, a secagem por pulverização, e a liofilização demonstraram ser os mais eficazes para o complexação de fármacos.
Os polímeros ou os agentes iónicos emparelhados devido à sua participação directa na complexação do fármaco melhoram as propriedades farmacêuticas e biológicas dos complexos fármaco/CD, independente das propriedades físico-químicas do fármaco.Determinados aditivos podem competir com as moléculas do fármaco para cavidades da CD e assim diminuir a constante de estabilidade aparente do complexo.
Com relação ao grau de substituição sabe-se que as propriedades físico- químicas das CDs, incluindo a sua habilidade de complexação, podem ser extremamente afectadas pelo tipo, pelo número e pela posição dos substituintes na molécula de CD. O “grau de substituição” por si mesmo não caracteriza excepcionalmente um derivado da β-CD tal como a HP-β-CD. Quando produzidas sob diferentes condições, as propriedades físico-químicas de amostras de HP-β-CD com o mesmo grau de substituição também são distintas devido à ocupação possível de grupos hidroxipropil em diferentes posições na molécula da CD (Rajeswari, 2005).
Considerações Toxicológicas
O perfil de segurança das três mais comuns ciclodextrinas naturais e alguns dos seus derivados tem sido recentemente revisto. Em geral, as ciclodextrinas naturais e os seus derivados hidrofílicos, podem somente permear membranas biológicas lipofílicas, tais como a córnea do olho, com considerável dificuldade. Mesmo tendo um carácter lipofílico a β-ciclodextrina metilada aleatoriamente não permeia membranas lipofílicas embora interaja mais prontamente com membranas do que os outros derivados de ciclodextrinas hidrofílicas. Todos os estudos de toxicidade têm
demonstrado que as ciclodextrinas administradas oralmente são praticamente atóxicas devido a não absorção pelo trato gastrintestinal. Além disso, um número de avaliações de segurança têm demostrado que a γ-ciclodextrina, a 2-hidroxipropil-β-ciclodextrina, a sulfobutileter β-ciclodextrina, o sulfato β-ciclodextrina e a maltosil β-ciclodextrina apresentam segurança mesmo quando administradas pela via parenteral. Entretanto, os estudos toxicológicos têm mostrado que a α e a β-ciclodextrina e β-ciclodextrina metilada não são apropriadas para administração parenteral (Del Valle, 2004).
α – Ciclodextrina
Trata-se de uma ciclodextrina relativamente irritante por administração intramuscular. Liga-se a alguns lípidos e origina uma ligeira irritação ocular. Foi absorvida entre 2 – 3 % de uma dose oral administrada em ratos, não sofrendo metabolização no tracto intestinal superior, sofrendo hidrólise somente pela flora intestinal do ceco e cólon. A excreção depois da administração oral em ratos foi de:
60% como CO2 (não se determinou o CO2 exalado em animais criados em ambientes estéreis), 26 – 33% como metabólitos incorporados e 7 -14% como metabólitos em fezes e urina. Após administração intravenosa excreta-se principalmente por via renal inalterada com t1/2 ratos =25min, DL50 oral ratos> 10.000mg/Kg, DL50 iv,ratos = 500-700 mg/Kg (Del Valle, 2004).
β–Ciclodextrina
É menos irritante que as α-ciclodextrinas por administração intramuscular. Liga- se ao colesterol e apresenta uma absorção muito reduzida (1-2%) no tracto intestinal superior após administração oral. Não sofre metabolismo no tracto intestinal superior, e é metabolizada por bactérias do ceco e do cólon. Actualmente, é a ciclodextrina mais empregada em formulações farmacêuticas assim como a mais estudada em humanos.
