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Polímeros e Nanopartículas

Carregadores de fármacos

 

A maioria dos medicamentos atuais empregam princípios ativos pouco solúveis em meio biológico, o que torna difícil a elaboração de uma formulação para emprego intravenoso. Uma possível solução para esta adversidade é o emprego de sistemas nanocarregadores de fármacos, em inglês “Drug Delivery Systems”.

Estes sistemas, geralmente constituídos por nanopartículas metálicas, poliméricas, de sílica, lipossomos ou colóides, com diâmetros entre 10 a 100 nm. Apresentam propriedades bastante interessantes, tais como: i) o tamanho nanométrico, que possibilita atravessar a membrana e acumular no interior das células; e ii) a possibilidade de alterar a carga e a constituição de sua superfície (por meio de funcionalizações), o que está diretamente relacionado com a especificidade de sua interação com a membrana celular.

Outra propriedade associada ao emprego dos nanocarregadores é a liberação controlada da droga por meio de estímulos fisiológicos. Esta liberação pode ser realizada por processos de dessorção da ligação da droga com a superfície, por difusão através da nanopartícula ou por um processo de erosão-difusão combinados.

As nanopartículas cerâmicas constituídas de sílica, alumina, titânia, entre outros materiais, apresentam algumas vantagens, como a facilidade de síntese em condições ambiente com tamanho, forma e porosidade desejada. As nanopartículas de sílica são muito promissoras, pois são quimicamente inertes e oticamente transparentes, e, além disso, são  biocompatíveis. Porém, a funcionalização de sua superfície, altamente hidrofílica, com moléculas orgânicas hidrofóbicas ainda apresenta limitações e vem sendo alvo de estudos.

Os lipossomas são estruturas de bicamadas anfifílicas de fosfolipídios e colesterol que formam vesículas encapsulando as drogas. Por isso podem ser empregadas para o transporte de drogas hidrofílicas em seu interior ou drogas hidrofóbicas em sua camada exterior. Entre suas vantagens estão a boa biocompatibilidade, facilidade de funcionalização e rigidez mecânica controlada pela porcentagem dos constituintes de sua bicamada. Porém, os lipossomas não possuem um bom controle de liberação da droga e muitas vezes não atingem o nível de droga desejado no tecido alvo, o que tem limitado suas aplicações.

As micelas têm tido um grande desenvolvimento para aplicações como nano-carregadores, pois seu interior hidrofóbico protege a droga da degradação e sua camada externa hidrofílica permite maior tempo de permanência no sangue. Porém, alguns de seus problemas são a baixa eficiência de encapsulação, a rápida liberação da droga e a dificuldade para funcionalização.

As nanopartículas poliméricas apresentam uma grande vantagem em relação às demais nanopartículas, pois suas propriedades físico-químicas podem ser controladas de acordo com a composição do(s) monômero(s) constituinte(s). Atualmente, nano-carregadores poliméricos são empregadas no tratamento de câncer, AIDS, diabetes, malária e tuberculose, devido a sua capacidade de acomodar drogas de diferentes níveis de hidrofobicidade, peso molecular e carga.

Como principais materiais para a síntese de nanopartículas poliméricas biodegradáveis temos o poli (ácido lático e ácido glicólico) – PLGA, poli (acido lático) – PLA, quitosana e policaprolactona. Outros polímeros biodegradáveis naturais, como por exemplo, soro de albumina bovina e humana, colágeno e hemoglobina, também vêm sendo estudados, porém, há limitações devido aos elevados custos de purificação. 

Nosso trabalho de pesquisa aqui na UFABC é estabelecer metodologia para a síntese e caracterização de novos polímeros, com diferentes proporções entre os monômeros ácidos (lático, glicólico e cítrico), visando a aplicação destes como sistemas nanocarregadores de fármacos. As figuras abaixo apresentam esquemas sobre a síntese do polímero PLGA e de nanopartículas com fármacos encapsulados.

Após obtidas as nanopartículas, as propriedades químicas, fotofísicas e biológicas destes sistemas nanocarregadores são estudadas e comparadas com as propriedades dos fármacos puros. Estudos relacionados com a distribuição, formato e tamanho das nanopartículas, rendimento de formação de espécies reativas in vitro, interação com modelos de membrana e a diferença entre o acúmulo em células doentes e sadias são realizados.

Referências

 

[i] Davis, M.E., Chen, Z., Shin, D.M. Nanoparticle therapeutics: an emerging treatment modality for câncer. Nature Reviews 7 (2008) 771-782.

[ii] Sahoo, S., Labhasetwar, V. Nanotech approaches to drug delivery and imaging. Drug Discovery Today Vol. 8, No. 24, (2003) 1112 -1120.

[iii] Beduneau, A., Saulnier, P., Benoit, J., Active targeting of brain tumors using nanocarriers. Biomaterials 28 (2007) 4947–4967.

[iv] Tada, D.B., Vono, L.L.R., Duarte, E.L., Itri, R., Kiyohara, P.K., Baptista, M. Rossi, L.M., Methylene Blue-Containing Silica-Coated Magnetic Particles: A Potential Magnetic Carrier for Photodynamic Therapy.Langmuir 23 (2007) 8194-8199

[v] Li, Y., Xiao, K., Luo, J., Lee, J., Pan, S., Lam. K.S. A novel size-tunable nanocarrier system for targeted anticancer drug delivery. Journal of Controlled Release 144 (2010) 314–323.

[vi]   Jahno, V.D., Ligabue, R., Einloft, S., Ribeiro, G.B.M., Santos, L.A., Ferreira, M.R.W.F., Bombonato-Prado, K.F. Síntese e caracterização do poli(ácido-l-lático) e sua avaliação em culturas de osteoblastos humanos. 17°CBECIMat – Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais,15 a 19de novembro de 2006, Foz do Iguaçu, PR, Brasil.

[vii]   Mittal, G. Sahana, D.K., Bhardwaj, V., Kumar, M.N.V.R., Estradiol loades PLGA nanoparticles for oral administration: Effect of polymer molecular weight and copolymer composition on release behavior in vitro and in vivo. Journal of Controlled Release 119 (2007) 77-85.