Formulação ultra-sônica de portadores de drogas lipídicas nanoestruturadas

Os transportadores lipídicos nanoestruturados (NLC) são uma forma avançada de sistemas de administração de fármacos de dimensão nanométrica, com um núcleo lipídico e um invólucro solúvel em água. Os NLC têm uma elevada estabilidade, protegem as biomoléculas activas contra a degradação e proporcionam uma libertação sustentada do fármaco. A ultrassonografia é uma técnica fiável, eficiente e simples para produzir transportadores lipídicos nanoestruturados carregados.

Preparação ultra-sônica de portadores lipídicos nanoestruturados

Os transportadores lipídicos nanoestruturados (NLC) contêm lípidos sólidos, lípidos líquidos e tensioactivos num meio aquoso, o que lhes confere boas caraterísticas de solubilidade e biodisponibilidade. Os NLC são amplamente utilizados para formular sistemas estáveis de transporte de fármacos com uma elevada biodisponibilidade e libertação sustentada do fármaco. As NLC têm uma vasta gama de aplicações que vão desde a administração oral à parentérica, incluindo a administração tópica/transdérmica, oftálmica (ocular) e pulmonar.
A dispersão e emulsificação ultra-sónica é uma técnica fiável e eficiente para preparar transportadores lipídicos nanoestruturados carregados com compostos activos. A preparação ultra-sónica de NLC tem a grande vantagem de não exigir um solvente orgânico, grandes quantidades de surfactante ou compostos aditivos. A formulação ultra-sónica de NLC é um método relativamente simples, uma vez que o lípido em fusão é adicionado à solução de tensioativo e depois sonicado.

Protocolos exemplares para transportadores lipídicos de nanoestruturas carregadas por ultra-sons

NLCs carregados com dexametasona por Sonicação
Foi preparado um sistema oftálmico potencialmente não tóxico de NLC sob ultra-sons, o que resultou numa distribuição estreita do tamanho, numa elevada eficácia de aprisionamento da dexametasona e numa melhor penetração. Os sistemas NLC foram preparados por ultra-sons utilizando um Hielscher UP200S ultra-sons e Compritol 888 ATO, Miglyol 812N e Cremophor RH60 como componentes.
O lípido sólido, o lípido líquido e o tensioativo foram fundidos utilizando um agitador magnético de aquecimento a 85ºC. Em seguida, a dexametasona foi adicionada à mistura lipídica fundida e dispersa. A água pura foi aquecida a 85ºC e as duas fases foram sonicadas (a 70% de amplitude durante 10 min) com o Hielscher UP200S homogeneizador ultrassónico. O sistema NLC foi arrefecido num banho de gelo.
Os NLCs ultrassonicamente preparados exibem uma distribuição de tamanho estreita, alta eficácia de aprisionamento de DXM e melhor penetração.
Os investigadores recomendam a utilização de uma concentração baixa de tensioativo e de uma concentração baixa de lípidos (por exemplo, 2,5% para o tensioativo e 10% para o lípido total), porque assim os parâmetros críticos de estabilidade (Z_aveZP, PDI) e a capacidade de carga do fármaco (EE%) são adequados, enquanto a concentração do emulsionante pode permanecer a níveis baixos.
(cf. Kiss et al. 2019)

NLCs carregados com palmitato de retinilo através de sonicação
O retinoide é um ingrediente muito utilizado nas terapias dermatológicas contra as rugas. O retinol e o palmitato de retinilo são dois compostos do grupo dos retinóides que têm a capacidade de induzir a espessura da epiderme e são eficazes como agentes antirrugas.
A formulação NLC foi preparada utilizando o método de ultra-sons. A formulação continha 7,2% de palmitato de cetilo, 4,8% de ácido oleico, 10% de Tween 80, 10% de glicerina e 2% de palmitato de retinilo. Os passos seguintes foram dados para produzir NLCs carregados com palmitato de retinilo: A mistura de lípidos fundidos é misturada com o surfactante, co-surfactante, glicerina e água desionizada a 60-70°C. Esta mistura é agitada com um misturador de alto cisalhamento a 9800rpm durante 5 minutos. Após a formação da pré-emulsão, esta pré-emulsão é imediatamente submetida a ultra-sons utilizando um homogeneizador ultrassónico do tipo sonda durante 2 minutos. Em seguida, a NLC obtida foi mantida à temperatura ambiente durante 24 h. A emulsão foi armazenada à temperatura ambiente durante 24 h e o tamanho das nanopartículas foi medido. A fórmula de NLC mostrou tamanhos de partículas na faixa de 200-300nm. O NLC obtido tem uma aparência amarela pálida, um tamanho de glóbulo de 258 ± 15,85 nm e um índice de polidispersão de 0,31 ± 0,09. A imagem TEM abaixo mostra os NLCs ultrassonicamente preparados com palmitato de retinil.
(cf. Pamudji et al. 2015)

NLCs carregados com Zingiber zerumbet por Sonicação
Os transportadores lipídicos nanoestruturados são constituídos por uma mistura de lípido sólido, lípido líquido e tensioativo. São excelentes sistemas de administração de medicamentos para administrar substâncias bioactivas com fraca solubilidade em água e para aumentar significativamente a sua biodisponibilidade.
Para formular os NLCs carregados com Zingiber zerumbet, foram efectuados os seguintes passos. 1% de lípido sólido, ou seja, monoestearato de glicerilo, e 4% de lípido líquido, ou seja, óleo de coco virgem, foram misturados e fundidos a 50°C para obter uma fase lipídica homogénea e clara. Subsequentemente, 1% de óleo de Zingiber zerumbet foi adicionado à fase lipídica, enquanto a temperatura foi mantida continuamente 10°C acima da temperatura de fusão do monoestearato de glicerilo. Para a preparação da fase aquosa, misturou-se água destilada, Tween 80 e lecitina de soja na proporção correta. A mistura aquosa foi imediatamente adicionada à mistura lipídica para formar uma mistura pré-emulsionada. A pré-emulsão foi então homogeneizada utilizando um homogeneizador de alto cisalhamento a 11.000 rpm durante 1 min. Posteriormente, a pré-emulsão foi sonicada utilizando um ultrassom do tipo sonda a 50% de amplitude durante 20 min. Finalmente, a dispersão de NLC foi arrefecida num banho de água gelada até à temperatura ambiente (25±1°C), a fim de arrefecer a suspensão no banho frio para evitar a agregação de partículas. As NLCs foram armazenadas a 4°C.
Os NLCs carregados com Zingiber zerumbet apresentam um tamanho nanométrico de 80,47±1,33, um índice de polidispersidade estável de 0,188±2,72 e uma carga potencial zeta de -38,9±2,11. A eficiência da encapsulação mostra a capacidade do transportador lipídico para encapsular o óleo de Zingiber zerumbet com uma eficiência superior a 80%.
(cf. Rosli et al. 2015)

NLCs carregados com valsaratan por Sonicação
O valsartan é um bloqueador dos receptores da angiotensina II utilizado como medicamento anti-hipertensivo. O valsartan tem uma biodisponibilidade baixa de cerca de 23% apenas devido à sua fraca solubilidade em água. A utilização do método de emulsificação por fusão ultra-sónica permitiu a preparação de NLCs carregadas com Valsaratan com uma biodisponibilidade significativamente melhorada.
Simplesmente, uma solução oleosa de Val foi misturada com uma certa quantidade de um material lipídico fundido a uma temperatura 10°C acima do ponto de fusão dos lípidos. Foi preparada uma solução aquosa de tensioativo dissolvendo determinadas quantidades de Tween 80 e de desoxicolato de sódio. A solução tensioactiva foi aquecida até à mesma temperatura e misturada com a solução de fármaco lipídico oleoso por sonda-sonicação durante 3 minutos para formar uma emulsão. Em seguida, a emulsão formada foi dispersa em água arrefecida por agitação magnética durante 10 minutos. As NLC formadas foram separadas por centrifugação. Foram recolhidas amostras do sobrenadante e analisadas quanto à concentração de Val utilizando um método HPLC validado.
O método de emulsificação por fusão ultra-sónica tem uma série de vantagens, incluindo a simplicidade com um mínimo de condições de stress e a privação de solventes orgânicos tóxicos. A eficiência máxima de aprisionamento alcançada foi de 75,04%
(cf. Albekery et al. 2017)

Outros compostos ativos, como paclitaxel, clotrimazol, domperidona, puerarina e meloxicam, também foram incorporados com sucesso em nanopartículas lipídicas sólidas e transportadores lipídicos nanoestruturados usando técnicas ultra-sônicas. (cf. Bahari e Hamishehkar 2016)

Ultrasonication como método de preparação para a formulação de portadores de nano lipídios (NLCs) pode ser usado como técnica de homogeneização fria ou quente. Homogeneização ultra-sônica resulta em uma distribuição de tamanho de partícula estreita, que melhora a estabilidade NLCs e propriedades de armazenamento.

Homogeneização a frio por ultra-sons

Quando a técnica de homogeneização a frio é utilizada para preparar transportadores lipídicos nanoestruturados, as moléculas farmacologicamente activas, ou seja, o fármaco, são dissolvidas na fusão lipídica e depois rapidamente arrefecidas com azoto líquido ou gelo seco. Durante o arrefecimento, os lípidos solidificam. A massa lipídica sólida é então triturada em nanopartículas. As nanopartículas de lípidos são dispersas numa solução fria de tensioativo, dando origem a uma pré-suspensão fria. Finalmente, esta suspensão é submetida a ultra-sons, muitas vezes utilizando um reator de célula de fluxo ultrassónico, à temperatura ambiente.
Uma vez que as substâncias são aquecidas apenas uma vez na primeira etapa, a homogeneização a frio por ultra-sons é utilizada principalmente para formular medicamentos sensíveis ao calor. Como muitas moléculas bioactivas e compostos farmacêuticos são propensos à degradação pelo calor, a homogeneização a frio por ultra-sons é uma aplicação amplamente utilizada. Uma outra vantagem da técnica de homogeneização a frio é evitar a existência de uma fase aquosa, o que facilita o encapsulamento de moléculas hidrofílicas que, de outro modo, poderiam ser particionadas da fase lipídica líquida para a fase aquosa durante a homogeneização a quente.

Homogeneização a quente por ultra-sons

Quando a sonicação é utilizada como técnica de homogeneização a quente, os lípidos fundidos e o composto ativo (ou seja, o ingrediente farmacologicamente ativo) são dispersos num tensioativo quente sob agitação intensa para obter uma pré-emulsão. Para o processo de homogeneização a quente, é importante que ambas as soluções, a suspensão de lípidos/fármacos e o tensioativo, tenham sido aquecidas à mesma temperatura (cerca de 5-10°C acima do ponto de fusão do lípido sólido). Na segunda etapa, a pré-emulsão é então tratada com sonicação de alto desempenho, mantendo a temperatura.

Ultrassons de alto desempenho para transportadores lipídicos nanoestruturados

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Para permitir que os nossos clientes cumpram as Boas Práticas de Fabrico (BPF) e estabeleçam processos normalizados, todos os ultrassons digitais estão equipados com software inteligente para uma definição precisa do parâmetro de sonicação, controlo contínuo do processo e registo automático de todos os parâmetros importantes do processo num cartão SD incorporado. A elevada qualidade do produto depende do controlo do processo e de padrões de processamento continuamente elevados. Os ultrassons Hielscher ajudam-no a monitorizar e a normalizar o seu processo!

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O quadro seguinte dá-lhe uma indicação da capacidade de processamento aproximada dos nossos ultra-sons: