microesferas de quitosana/pluronic f127 por spray-drying: um ... - Ipen

MICROESFERAS DE QUITOSANA/PLURONIC ® F127 POR
SPRAY-DRYING: UM NOVO SISTEMA PARA
ENCAPSULAMENTO DA TROXERRUTINA
Igor M. Cavalcante 1* , Flávia de M. L. L. Costa 1 , M. L. C. Gonzaga 2 , Maria E. N. P. Ribeiro 1 , Said G. da C.
Fonseca 3 , Ícaro G. P. Vieira 4 , Edy S. Brito 5 , Nágila M. P. S. Ricardo 1
1* Departamento de Química Orgânica e Inorgânica da UFC, CX 12200 Fortaleza/Ceará -
marques_igor@yahoo.com.br; 2 Departamento de Química da UVA – leonia_gonzaga@yahoo.com.br; 3 Departamento
de Farmácia da UFC - said@ufc.br; 4 Parque de Desenvolvimento Tecnológico; 5 Embrapa Tropical Agroindústria –
edy@cnpat.embrapa.br
Chitosan/Pluronic ® F127 microspheres by spray-drying: a new encapsulation system for Troxerutin
Troxerutin (trox) loaded chitosan (Qt)/Pluronic® F127 microspheres (Mc) were prepared in three different proportions:
Qt:Trox:F127 1:0:0, Qt:Trox:F127 25:5:4 and Qt:Trox:F127 10:5:4. These systems were referred as McQt, McQt-Trox
5:1 and McQt-Trox 2:1, respectively, and characterized by DSC, X-ray diffraction and SEM. The drug release
experiments were made in gastric simulated fluid (FGS) and intestinal simulated fluid (FIS). The absence of the
endothermic peak that accompanied troxerutin crystal melting and the drug X-ray diffraction patterns indicates that a
solid dispersion system was formed. The drug release profile of both Trox microspheres in acidic and alkaline media
showed a fast liberation and the release was more sustained in alkaline medium. The drug release profiles of McQt-Trox
5:1 was more sustained than those from McQt-Trox 2:1, indicating that the first system can be used for oral
administration of Trox in the treatment of chronic venous insufficiency.
Introdução
Quitosana (Qt) é um biopolímero natural obtido pela N-desacetilação da quitina, quer seja
por tratamento com bases fortes, quer seja por métodos microbiológicos. A quitosana tem sido
extensivamente estudada em função de suas aplicações nas áreas biomédica [1], farmacêutica [2,3],
alimentícia [4] e química [5]. Nas áreas química e biomédica, em particular, as atividades
antitumoral [6], antimicrobiana [7,8], antimutagênica [9] e imuno-estimulante [10] da quitosana têm
sido demonstradas.
Na área farmacêutica ela tem sido estudada como matriz polimérica, especialmente na forma
de microesferas, para liberação controlada de fármacos. Dentre as várias técnicas de produção de
microesferas [11], microesferas de quitosana preparadas pela técnica de spray-drying têm
despertado grande interesse como sistemas mucoadesivos de liberação de fármacos [12,13].
Pluronic ® F127 é um copolímero tribloco de óxido de etileno (E) e óxido de propileno (P)
cuja estrutura é E100P65E100. Os blocos de E constituem a porção hidrofílica e o bloco de P a porção
hidrofóbica desse surfactante. F127 possui uma variedade de propriedades biológicas, sendo usado

como componente de imunoadjuvantes, carreadores de fármacos e formulações micelares de
fármacos [14].
Troxerrutina (Trox) é um bioflavonóide natural extraído originalmente da Aesculum
hippocastanum (castanha silvestre ou castanha das Índias) com atividade antioxidante, efeitos de
proteção hepática [15] e normalmente utilizado no tratamento de varizes e hemorróidas.
Visando unir as interessantes propriedades desses materiais, o presente trabalho tem como
objetivo a obtenção e caracterização de um novo sistema encapsulante de troxerrutina para
aplicações biomédicas.
Experimental
A quitosana (MV = 66 kDa e GD 83%) utilizada foi gentilmente cedida pelo PADETEC. A
troxerrutina foi fornecida pela empresa Flora Brasil Ltda. Pluronic ® F127 foi obtido da BASF.
Preparo das microesferas
Preparou-se uma solução a 1% de Qt em HCl 0,5%, adicionando-se F127 e Trox nas
seguintes proporções Qt:Trox:F127 1:0:0, Qt:Trox:F127 25:5:4 e Qt:Trox:F127 10:5:4. As
amostras foram denominadas: McQt, McQt-Trox 5:1 e McQt-Trox 2:1, respectivamente. A
produção das microesferas foi realizada em equipamento Mini Spray-Drier Büchi B-290 com os
seguintes parâmetros experimentais: temperaturas de entrada e saída de 190 e 70 ºC,
respectivamente, e taxa de aspiração de 95%.
Determinação do teor de troxerrutina encapsulado
O teor encapsulado foi determinado em triplicata por espectroscopia UV/Vis
(Espectrofotômetro Hitachi U-2000), após trituração e extração exaustiva das microesferas com
fluido gástrico simulado. A leitura dos valores de absorbância de suas soluções aquosas foi
realizada a 348 nm.
Calorimetria exploratória diferencial (DSC)
Os termogramas de DSC foram obtidos utilizando um equipamento Shimadzu DSC-50.
Foram pesadas aproximadamente 5 mg das amostras em cadinhos de alumínio e lacradas. As
medidas foram obtidas sob taxa de aquecimento de 10 ºC/min e atmosfera de nitrogênio.
Difração de raio-X
Anais do 9 o Congresso Brasileiro de Polímeros

Os difratogramas das amostras foram obtidos utilizando um difratômetro Rigaku, modelo
DMAXB, com uma velocidade de 5º/min.
Microscopia eletrônica de varredura (SEM)
A morfologia das amostras foi observada utilizando-se um microscópio eletrônico de
varredura Philips XL-30 Holland. As micrografias das amostras cobertas de ouro foram feitas nas
magnitudes apropriadas.
Liberação da troxerrutina ‘in vitro’
Os testes de liberação foram feitos em fluidos gástrico simulado (FGS), pH=1,2, e intestinal
simulado (FIS), pH=7,5, ambos sem enzima, preparados de acordo com o procedimento da USP
XXIII. Foi utilizado um dissolutor Nova Ética, modelo 299. Amostras de microesferas contendo 36
mg de Trox foram adicionadas a 900 mL de fluido, a 37 ºC, sob uma rotação de 60 rpm. Para
determinar a quantidade de Trox liberada, alíquotas de 5 mL eram retiradas periodicamente,
filtradas através de membrana de 0,45 µm, e as medidas eram realizadas em um Espectrofotômetro
Hitachi U-2000, a 273 nm. As alíquotas retiradas eram repostas com o correspondente fluido fresco.
Os experimentos foram realizados em triplicata e as curvas de liberação foram reportadas como a
média aritmética das 3 corridas.
Resultados e Discussão
Determinação do teor de troxerrutina encapsulado
Os teores de troxerrutina determinados nas amostras McQt-Trox 5:1 e McQt-Trox 2:1
foram, respectivamente, 14,47% e 24,51%, os quais estão em boa concordância com os valores
teóricos (14,7% e 26,3%), demonstrando uma taxa de encapsulação de 98,4% e 93,2%,
respectivamente. Os valores teóricos foram calculados considerando-se a mistura QT/F127/Trox
como o único conteúdo das microesferas. Portanto, essa diferença entre os valores teóricos e
experimentais para o conteúdo de Trox nas amostras deve-se, principalmente, à presença de
umidade nas microesferas, detectada por DSC.
Calorimetria exploratória diferencial (DSC)
As curvas de DSC das amostras (Fig. 1) apresentam os seguintes eventos endotérmicos:
F127 (57 ºC), Trox (81, 155 e 218 ºC), Qt (87 ºC), McQt (102 e 221 ºC), McQt-Trox 5:1 (52, 92 e
224 ºC) e McQt-Trox 2:1 (48, 99 e 217 ºC). A presença de um evento em torno de 220 ºC nas
Anais do 9 o Congresso Brasileiro de Polímeros

microesferas, inexistente na Qt, indica a fusão de uma estrutura polimérica altamente ordenada
formada durante o processo de spray-drying [16].
Observa-se que as microesferas McQt-Trox 5:1 e McQt-Trox 2:1 apresentam eventos em 52
e 48 ºC, atribuídos à fusão do F127. A ausência do evento de fusão (155 ºC) da Trox em McQt-Trox
5:1 e McQt-Trox 2:1 confirma que o sistema fármaco-carreador formou uma dispersão sólida.
Difração de raio-X
Os difratogramas das amostras (Fig. 2) mostram a ausência dos picos de difração referentes
à Trox livre (7,4º, 13,6º, 17,8º, 19,9º, 24,0º e 25,8º) nas microesferas. Isto revela a total formação de
uma dispersão sólida entre o fármaco e a matriz polimérica, confirmando que a Trox presente está
encapsulada. A discreta presença de dois picos em 19,2º e 23,5º nas microesferas de Trox, referente
ao F127, cuja intensidade aumenta de McQt-Trox 5:1 para McQt-Trox 2:1, revela que parte do
copolímero encontra-se cristalino, sem ter formado uma dispersão sólida com a matriz de quitosana.
Isso pode ter acontecido pois, à temperatura de saída de 70 ºC, durante o spray-drying, o F127
encontrava-se líquido, solidificando apenas após a formação das microesferas, assim parte dele
cristalizou sem formar uma completa dispersão sólida com as microesferas.
1 0 0 2 0 0 3 0 0
T e m p e r a tu r a ( º C )
Figura 1. Curvas de DSC dos sistemas (a) F127; (b) Qt; (c) McQt; (d)
McQt-Trox 5:1; (e) McQt-Trox 2:1 e (f) Trox.
(c)
(a)
(b)
(d)
(e)
(f)
Anais do 9 o Congresso Brasileiro de Polímeros
1 0 2 0 3 0 4 0
2 θ ( g r a u s )
(f)
(e)
(d)
(c)
(b)
(a)
Figura 2. Difratogramas dos sistemas (a) McQt; (b) McQt-Trox 5:1; (c)
McQt-Trox 2:1; (d) Qt, (e) Trox e (f) F127.

Microscopia eletrônica de varredura (SEM)
As microesferas apresentam uma distribuição de tamanho heterogênea, diâmetro menor que
5 µm, e uma superfície esférica irregular rugosa com depressões. He, Davis e Illum estudaram
microesferas de cloridrato de quitosana de baixo grau de viscosidade que também apresentaram
essas mesmas características morfológicas [12].
Não se observa a presença de cristais de Trox nas micrografias das microesferas,
confirmando a sua encapsulação.
(a) (b)
(c)
(d)
Figura 3. Micrografias das amostras: (a) McQt; (b) McQt-Trox 5:1; (c) McQt-Trox 2:1 e (d) Trox.
Anais do 9 o Congresso Brasileiro de Polímeros

Fármaco liberado (%)
100
80
60
40
20
Liberação da troxerrutina ‘in vitro’
Os perfis de liberação da Trox (Fig. 4) em ambos os meios revelam que sua liberação foi
rápida, estabilizando-se em menos de 80 min. Sua liberação foi acompanhada de um “burst effect”,
fenômeno no qual a maior parte do fármaco é liberada nos primeiros minutos de dissolução,
observado principalmente para a amostra McQt-Trox 2:1. Tal comportamento é observado
comumente para fármacos solúveis em água [17, 12]. No entanto essa liberação pode ser retardada
quando as microesferas são compactadas na forma de comprimidos [18].
Para as duas amostras, a liberação da Trox foi prolongada por mais tempo em meio básico
(FIS) do que em meio ácido (FGS). Isso aconteceu, pois a quitosana é um polímero catiônico,
solúvel apenas em meio ácido. Dessa forma, em FGS, as microesferas intumescem, fomam um gel e
se dissolvem, facilitando a dissolução do fármaco.
Observa-se também que em ambos os meios, a dissolução da Trox foi mais prolongada para
o sistema McQt-Trox 5:1, no qual é maior o conteúdo da matriz polimérica Qt/F127. Este resultado
é explicado uma vez que a matriz polimérica funciona como uma barreira para a difusão do
fármaco.
Em ambos os meios, o processo de dissolução até por volta de 60% é regido pela equação de
Higuchi [19]. Higuchi descreve o mecanismo de liberação dos fármacos como um processo de
difusão baseado na lei de Fick, na qual o conteúdo de fármaco liberado é diretamente proporcional à
raiz quadrada do tempo de dissolução. Dessa forma, a eficiência no retardamento da liberação da
Trox foi avaliada utilizando o tempo de 60% de dissolução como parâmetro (Tabela 1). Tais valores
confirmam que o sistema mais eficiente em retardar a liberação da Trox é o McQt-Trox 5:1.
McQt-Trox 2:1 em FGS
McQt-Trox 5:1 em FGS
Fármaco liberado (%)
0
0
0 10 20 30 40 50 60
0 20 40 60 80
(a) Tempo (min)
(b)
Tempo(min)
Figura 4. Curvas de liberação da Trox das microesferas em (a) FGS e (b) FIS.
100
80
60
40
20
Anais do 9 o Congresso Brasileiro de Polímeros
McQt-Trox 2:1 em FIS
McQt-Trox 5:1 em FIS

Conclusões
Tabela 1. Tempo de 60% de dissolução da troxerrutina
Amostra T60 (min) em FGS T60 (min) em FIS
McQt-Trox 2:1 3,59 4,66
McQt-Trox 5:1 7,91 14,00
Os resultados mostram que a troxerrutina foi eficientemente encapsulada nas microesferas
de Qt e F127. A formação de uma dispersão sólida entre quitosana e F127 na forma de microesferas
não é tão eficiente pela técnica de spray-drying.
Os testes de dissolução in vitro sugerem que o sistema McQt-Trox 5:1 possa ser usado em
formulações orais no tratamento de insuficiência crônica venosa.
Agradecimentos
Os autores agradecem ao PADETEC, ao Laboratório de Raios-X – UFC e ao CNPq pelo apoio a
este trabalho.
Referências Bibliográficas
1. Y. Maezaki, K. Tsuji, Y. Nakagawa, Y. Kawai, M. Akimoto, T. Tsugita, W. Takekawa, A.
Terada, H. Hara, T. Mitsuoka Biosc. Biotech. Biochem. 1993, 57, 1439.
2. E. M. Hassan, US Patent 6521243, 2003.
3. C. Wang, H. Ho, L. Lin, Y. Lin, M. Sheu Int. J. Pharm, 1999, 297, 89.
4. K. W. Kim, R.L. Thomas, Food Chemistry 2007, 101, 308.
5. T. Gotoh, K. Matsushima, K. Kikuchi, Chemosphere 2004, 55, 57.
6. Y.J. Jeon, S.K. Kim, J. Microbiol. Biotechnol. 2002, 12, 503.
7. S. K. Kim , Y. T. Jeon, H. C. Zan, J. Chitin and Chitosan, 2000, 5, 1.
8. Y.J. Jeon, P.J. Park, S.K. Kim Carbohydr. Polymers, 2001, 44, 71.
9. Y. H. Shon, Y. M. Ha, T. R. Jeong, C. H. Kim, K. S. Nam J. Biochem. Mol. Biol., 2001, 34, 90.
10. Jeon, Y., Kim, S. K. J. Chitin and Chitosan, 2001, 6, 163.
11. V. R. Sinha, A. K. Singla, S. Wadhawan, R. Kaushik, R. Kumria, K. Bansal, S. Dhawan
Int. J. Pharm. 2004, 274, 1.
12. P. He, S.S Davis, L. Illum, Int. J. Pharm., 1999, 187, 53.
13. P. He, S.S Davis, L. Illum, Int. J. Pharm., 1998, 166, 75.
Anais do 9 o Congresso Brasileiro de Polímeros

14. Z. Sezgin, N. Yuksel, T. Baykara Int. J. Pharm, 2007, 332, 161.
15. B.S. Adam, R. Pentz, C.P. Siegers, O. Strubelt, M. Tegtmeier Phytomedicine, 2005, 12, 52.
16. I. El-Gibaly Int. J. Pharm.2002, 249, 7.
17. M. Asada, H. Takahashi, H. Okamoto, H. Tanino, K. Danjo Int. J. Pharm. 2004, 270, 167.
18. G. F. Palmieri, P. Wehrle, A. Stamm Drug Dev. Ind. Pharm. 1994, 20, 2859.
19. T. Higuchi J. Pharm. Sci. 1961, 50, 874.
Anais do 9 o Congresso Brasileiro de Polímeros