Formulação ultra-sónica de niosomas

Os niosomas são vesículas de dimensão nanométrica, que podem ser utilizadas como transportadores de medicamentos (por exemplo, medicamentos contra o cancro) e outras substâncias bioactivas. A emulsificação ultra-sónica é um método simples e rápido para formular pequenos niosomas com uma elevada carga de fármaco.

Vesículas de niosomas como nanotransportadores de ingredientes activos

Um niosoma é uma vesícula à base de tensioativo não-iónico, formada principalmente por um tensioativo não-iónico e pela incorporação de colesterol como excipiente. Os niosomas são mais estáveis contra a degradação química ou a oxidação e têm um longo tempo de armazenamento em comparação com os lipossomas. Devido aos tensioactivos utilizados na preparação dos niosomas, estes são biodegradáveis, biocompatíveis e não imunogénicos. Os niosomas são osmoticamente activos, quimicamente estáveis e oferecem um tempo 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 em película fina ou o processo de captação de fármacos por gradiente de pH transmembranar. A preparação ultra-sónica de niosomas é a técnica preferida para produzir vesículas unilamelares, que são pequenas e de tamanho uniforme.

Formulação ultra-sónica de niosomas

Para formular os niosomas, é necessário preparar uma emulsão óleo em água (o/w) a partir de uma solução orgânica de tensioativo, colesterol e uma solução aquosa que contenha o composto bioativo, ou seja, o fármaco. A emulsificação por ultra-sons é a técnica superior para misturar líquidos imiscíveis, como o óleo e a água. Ao cisalhar as gotículas de ambas as fases e ao quebrá-las até ao tamanho nanométrico, obtém-se uma nanoemulsão. Posteriormente, o solvente orgânico é evaporado, resultando em niosomas carregados com agentes terapêuticos, que se encontram dispersos na fase aquosa. Quando comparada com a agitação mecânica, a técnica de formulação de niosomas por ultra-sons destaca-se pela formação de niosomas com uma dimensão média mais pequena e um índice de polidispersão mais baixo num processo rápido. A utilização de vesículas mais pequenas é geralmente preferível, uma vez que estas tendem a evitar melhor os mecanismos de depuração 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 de niosomas por ultra-sons

A formulação de niosomas com recurso à sonicação tem sido amplamente investigada, pelo que estão disponíveis numerosos protocolos cientificamente validados para a produção de niosomas por ultra-sons.
Abaixo, pode encontrar uma breve descrição geral de alguns protocolos de formulação que preparam e carregam os niosomas utilizando a sonicação.

Niosomas carregados com extractos de Withania somnifera
Chinembiri et al. (2017) formularam o extrato bruto de Withania somnifera em niosomas destinados a aplicação tópica. Os compostos bioativos foram encapsulados por injeção de solvente. Portanto, as fases orgânica e aquosa foram continuamente agitadas magneticamente, e a temperatura mantida a 60°C ± 2°C até que o solvente orgânico fosse expulso. A formulação resultante foi arrefecida e submetida a sonicação em gelo utilizando o sonicador Hielscher UP200ST. Os niosomas tinham um tamanho médio de cerca de 165,9 ± 9,4 e mostraram uma elevada eficiência de aprisionamento (EE%) da withanolida A.

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

Métodos alternativos de preparação de niosomas

Métodos alternativos de formulação de niosomas, como a técnica de evaporação em fase inversa ou o processo de captação de fármacos por gradiente de pH transmembranar, envolvem a aplicação de energia ultra-sónica. Ambas as técnicas são principalmente utilizadas para formular vesículas multilamelares (MLV). Abaixo pode encontrar uma breve descrição de ambas as técnicas e do passo de sonicação envolvido.

Sonicação na preparação de niosomas por evaporação em fase reversa

No método de Evaporação em Fase Reversa (REV), os componentes da formulação niosomal são dissolvidos numa mistura de éter e clorofórmio e adicionados à fase aquosa, que contém o fármaco. A emulsificação ultra-sónica é utilizada para transformar a mistura numa emulsão de tamanho fino. Em seguida, a fase orgânica é evaporada. Os niosomas obtidos durante a evaporação do solvente orgânico são vesículas unilamelares de grandes dimensões.

Processo de captação de fármacos por gradiente de pH transmembranar

Para o processo de absorção de fármacos por gradiente de pH transmembranar (no interior ácido) (com carregamento remoto), o tensioativo e o colesterol são dissolvidos em clorofórmio. O solvente é então evaporado sob vácuo para obter uma película fina na parede do balão de fundo redondo. A película é hidratada com ácido cítrico 300 mM (pH 4,0) por agitação em vórtice da suspensão. As vesículas multilamelares são congeladas e descongeladas três vezes e, em seguida, submetidas a ultra-sons com um aparelho de ultra-sons de tipo sonda. A esta suspensão niosomal, adiciona-se uma solução aquosa contendo 10 mg/ml de fármaco e agita-se em vórtice. O pH da amostra é então aumentado para pH 7,0-7,2 com fosfato dissódico 1M. Em seguida, a mistura é aquecida a 60°C durante 10 minutos. Esta técnica produz vesículas multilamelares. (cf. Kazi et al. 2010)

Redução ultra-sónica do tamanho dos niosomas

Dependendo da técnica de preparação, os niosomas são frequentemente de tamanho relativamente grande e tendem a formar agregados. No entanto, as dimensões específicas dos niosomas são um fator importante quando se trata do tipo de sistema de administração visado. Por exemplo, um tamanho de niosoma muito pequeno, na gama dos nanómetros, é mais adequado para a administração sistémica de fármacos, em que o fármaco tem de atravessar as membranas celulares para atingir o local-alvo celular, ao passo que os niosomas maiores são recomendados para a administração intramuscular e intra-cavitária de fármacos ou para aplicações oftálmicas. A redução ultra-sónica do tamanho dos niosomas é um passo comum durante a preparação de niosomas altamente potentes. As forças de cisalhamento ultra-sónicas desaglomeram e dispersam os niosomas em nano-niosomas mono-dispersos.

protocolo – Redução ultra-sónica do tamanho dos lipoNiosomas

Naderinezhad et al. (2017) formularam LipoNiosomes biocompatíveis (uma combinação de niosoma e lipossoma) contendo Tween 60: colesterol: DPPC (a 55 : 30 : 15 : 3) com 3% de DSPE-mPEG. Para reduzir o tamanho dos LipoNiosomes preparados, após a hidratação, a suspensão foi submetida a ultra-sons durante 45 minutos (15 segundos ligado e 10 segundos desligado, amplitude de 70% a 100 watts) para minimizar a agregação de partículas utilizando o homogeneizador ultrassónico UP200St (Hielscher Ultrasonics GmbH, Alemanha). Para o método de pH-gradiente, as películas secas de CUR, surfactantes 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 pequenas vesículas.

Ultrasonicators para a preparação de niosome

A Hielscher Ultrasonic tem uma longa experiência na conceção, fabrico, distribuição e serviço de homogeneizadores ultra-sónicos de alto desempenho para a indústria farmacêutica, alimentar e cosmética.
A preparação de niosomas de alta qualidade, lipossomas, nanopartículas lipídicas sólidas, nanopartículas poliméricas, complexos de ciclodextrina e outros transportadores de fármacos nano-estruturados são processos em que os sonicadores Hielscher se destacam devido à sua elevada fiabilidade, potência de saída consistente e controlabilidade precisa. Os ultrassons Hielscher permitem um controlo preciso de todos os parâmetros do processo, tais 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 incorporado.
A robustez dos sonicadores Hielscher permite o funcionamento 24 horas por dia, 7 dias por semana, em serviço pesado e em ambientes exigentes.
O quadro seguinte dá-lhe uma indicação da capacidade de processamento aproximada dos nossos ultra-sons: