Formulação ultrassónica de niossomas

Os niossomas são vesículas de dimensão nanométrica que podem ser utilizadas como veículos para fármacos (por exemplo, fármacos contra o cancro) e outras substâncias bioativas. A emulsificação ultrassónica é um método simples e rápido para formular niossomas pequenos com uma elevada carga de fármaco.

Vesículas de niossomas como nanoveículos para princípios ativos

Um niossoma é uma vesícula à base de tensioativos não iónicos, formada principalmente pela incorporação de tensioativo não iónico e colesterol como excipiente. Os niossomas são mais estáveis face à degradação química ou à oxidação e têm um longo período de armazenamento em comparação com os lipossomas. Devido aos tensioativos utilizados na preparação dos niossomas, estes são biodegradáveis, biocompatíveis e não imunogénicos. Os niossomas são osmoticamente ativos, quimicamente estáveis e oferecem um período de armazenamento mais longo em comparação com os lipossomas. Dependendo do tamanho e da lamelaridade, estão disponíveis vários métodos de preparação, como a sonicação, a evaporação em fase inversa, a hidratação de película fina ou o processo de incorporação de fármacos por gradiente de pH transmembranar. A preparação ultrassónica de niossomas é a técnica preferida para produzir vesículas unilamelares pequenas e de tamanho uniforme.

Formulação ultrassónica de niossomas

Para formular niossomas, é necessário preparar uma emulsão de óleo em água (o/w) a partir de uma solução orgânica de tensioativo e colesterol e de uma solução aquosa que contém o composto bioativo, ou seja, o fármaco. A emulsificação ultrassónica é a técnica superior para misturar líquidos imiscíveis, como óleo e água. Ao submeter as gotículas de ambas as fases a cisalhamento e ao fragmentá-las até à dimensão nanométrica, obtém-se uma nanoemulsão. Subsequentemente, o solvente orgânico é evaporado, resultando em niossomas carregados com agentes terapêuticos, dispersos na fase aquosa. Em comparação com a agitação mecânica, a técnica de formulação ultrassónica de niossomas destaca-se por formar niossomas com uma dimensão média menor e um índice de polidispersidade inferior num processo rápido. A utilização de vesículas mais pequenas é geralmente preferível, considerando que tendem a evitar melhor os mecanismos de eliminação do organismo do que as partículas maiores e permanecem durante mais tempo na corrente sanguínea. (cf. Bragagni et al. 2014)
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Protocolos de preparação ultrassónica de niossomas

A formulação de niossomas por sonicação tem sido amplamente investigada, pelo que estão disponíveis numerosos protocolos cientificamente validados para a produção ultrassónica de niossomas.
Abaixo, encontra uma breve panorâmica de alguns protocolos de formulação para preparar e carregar niossomas por sonicação.

Niossomas carregados com extratos de Withania somnifera
Chinembiri et al. (2017) formularam extrato bruto de Withania somnifera em niossomas destinados à aplicação tópica. Os compostos bioativos foram encapsulados por injeção de solvente. Para tal, as fases orgânica e aquosa foram continuamente submetidas a agitação magnética, e a temperatura foi mantida a 60°C ± 2°C até à remoção do solvente orgânico. A formulação resultante foi arrefecida e sonicada sobre gelo utilizando o sonicador Hielscher UP200ST. Os niossomas apresentaram tamanhos médios de aproximadamente 165,9 ± 9,4 e uma elevada eficiência de encapsulação (EE%) de withanolide A.

Niossomas carregados com doxorrubicina
Os niossomas de N-palmitoilglucosamina (Glu) carregados com doxorrubicina, um fármaco contra o cancro, foram preparados por agitação de uma mistura de NPG (16 mg), Span 60 (65 mg), colesterol (58 mg) e Solulan C24 (54 mg) numa solução de doxorrubicina (1,5 mg/ml, 2 ml, preparada em PBS) a 90°C durante 1 h, seguida de sonicação com sonda durante 10 min (75% do máximo).
As vesículas de quitosano glicol palmitoilado (GCP) foram preparadas conforme descrito anteriormente (11), por sonicação com sonda de quitosano glicol (10 mg) e colesterol (4 mg) numa solução de doxorrubicina (1,5 mg/ml). (Dufes et al. 2004)

Métodos alternativos de preparação de niossomas

Os métodos alternativos de formulação de niossomas, como a técnica de evaporação em fase inversa ou o processo de incorporação de fármacos por gradiente de pH transmembranar, envolvem a aplicação de energia ultrassónica. Ambas as técnicas são utilizadas principalmente para formular vesículas multilamelares (MLVs). Abaixo, encontra uma breve descrição de ambas as técnicas e da etapa de sonicação envolvida.

Sonicação na preparação de niossomas por evaporação em fase inversa

No método de evaporação em fase inversa (REV), os componentes da formulação niossomal são dissolvidos numa mistura de éter e clorofórmio e adicionados à fase aquosa, que contém o fármaco. A emulsificação ultrassónica é utilizada para transformar a mistura numa emulsão de gotículas finas. Subsequentemente, a fase orgânica é evaporada. Os niossomas obtidos durante a evaporação do solvente orgânico são vesículas unilamelares de grande tamanho.

Processo de incorporação de fármacos por gradiente de pH transmembranar

No processo de incorporação de fármacos por gradiente de pH transmembranar (interior ácido), com carregamento remoto, o tensioativo e o colesterol são dissolvidos em clorofórmio. O solvente é depois evaporado sob vácuo para obter uma película fina na parede do balão de fundo redondo. A película é hidratada com ácido cítrico a 300 mM (pH 4,0), agitando a suspensão em vórtex. As vesículas multilamelares são congeladas e descongeladas três vezes e subsequentemente sonicadas utilizando um sonicador de sonda. A esta suspensão niossomal é adicionada uma solução aquosa contendo 10 mg/ml de fármaco, seguindo-se agitação em vórtex. O pH da amostra é depois aumentado para pH 7,0–7,2 com fosfato dissódico a 1M. Em seguida, a mistura é aquecida a 60°C durante 10 minutos. Esta técnica dá origem a vesículas multilamelares. (cf. Kazi et al. 2010)

Redução ultrassónica do tamanho dos niossomas

Os niossomas apresentam geralmente tamanhos entre 10nm e 1000nm. Dependendo da técnica de preparação, os niossomas são frequentemente de tamanho relativamente grande e tendem a formar agregados. No entanto, os tamanhos específicos dos niossomas são um fator importante para o tipo de sistema de administração pretendido. Por exemplo, um tamanho muito pequeno de niossoma, na gama nanométrica, é o mais adequado para a administração sistémica de fármacos, na qual o fármaco tem de atravessar as membranas celulares para atingir o local-alvo celular, enquanto os niossomas maiores são recomendados para a administração intramuscular e intracavitária de fármacos ou para aplicações oftálmicas. A redução ultrassónica do tamanho dos niossomas é uma etapa comum na preparação de niossomas altamente potentes. As forças de cisalhamento ultrassónicas desaglomeram e dispersam os niossomas em nanoniossomas monodispersos.

Protocolo – Redução ultrassónica do tamanho dos LipoNiosomes

Naderinezhad et al. (2017) formularam LipoNiosomes biocompatíveis (uma combinação de niossoma e lipossoma) contendo Tween 60: colesterol: DPPC (na proporção 55 : 30 : 15 : 3) com 3% de DSPE-mPEG. Para reduzir o tamanho dos LipoNiosomes preparados, após a hidratação sonicaram a suspensão durante 45 min (15 segundos de funcionamento e 10 segundos de pausa, amplitude de 70% a 100 watts), para minimizar a agregação das partículas, utilizando o homogeneizador ultrassónico UP200St (Hielscher Ultrasonics GmbH, Alemanha). No método de gradiente de pH, as películas secas de CUR, tensioativos e lípidos foram hidratadas com 1300 mL de sulfato de amónio (pH 1⁄4 4) a 63 C durante 47 min. Em seguida, as nanopartículas foram sonicadas sobre um banho de gelo para produzir vesículas pequenas.

Sonicadores para a preparação de niossomas

A Hielscher Ultrasonic tem uma longa experiência na conceção, fabrico, distribuição e assistência de homogeneizadores ultrassónicos de elevado desempenho para as indústrias farmacêutica, alimentar e cosmética.
A preparação de niossomas de elevada qualidade, lipossomas, nanopartículas lipídicas sólidas, nanopartículas poliméricas, complexos de ciclodextrina e outros veículos nanoestruturados para fármacos são processos em que os sonicadores Hielscher se destacam devido à sua elevada fiabilidade, potência de saída constante e controlo preciso. Os sonicadores Hielscher permitem um controlo preciso de todos os parâmetros do processo, como a amplitude, a temperatura, a pressão e a energia de sonicação. O software inteligente regista automaticamente todos os parâmetros de sonicação (hora, data, amplitude, energia líquida, energia total, temperatura, pressão) no cartão SD integrado.
A robustez dos sonicadores Hielscher permite o funcionamento 24/7 em serviço intensivo e em ambientes exigentes.
A tabela abaixo apresenta uma indicação da capacidade de processamento aproximada dos nossos sonicadores: