Ciclodextrinas

Projeto de Pós-Graduação/Dissertação apresentado à Universidade Fernando Pessoa como parte dos requisitos para obtenção do grau de Mestre em Ciências Farmacêuticas

Complexos de inclusão de fármacos com ciclodextrinas e cucurbiturilos. Aplicações farmacoterapêuticas

Esta monografia tem por objectivo analisar a contribuição da Química Supramolecular no desenvolvimento de aplicações farmacoterapêuticas. É apresentada uma revisão e é feita uma análise detalhada das propriedades e aplicações já existentes das ciclodextrinas e também de novos nano-contentores que possam ter estas aplicações no futuro, com destaque para os cucurbiturilos. A Química Supramolecular é o ramo da Química que se foca no estudo das interacções não covalentes. Segundo Jean-Marie Lehn, Prémio Nobel da Química em 1987, a Química Supramolecular é o campo da ciência que estuda os conceitos químicos, físicos e biológicos de espécies químicas de grande complexidade que se mantêm unidas e organizadas através de interacções não covalentes. Relacionado com a Química Supramolecular está o conceito drug delivery, o processo de administração de fármacos com finalidade terapêutica. Neste processo podem ser utilizados complexos moleculares que aprisionam um fármaco, protegendo-o e alterando o seu perfil de libertação, absorção, distribuição e eliminação. Desta forma o fármaco chega ao local de interesse de uma forma mais eficaz e segura. As Ciclodextrinas são estruturas da família dos ciclo-oligossacarídeos correntemente usadas nestas aplicações terapêuticas. Possuem uma cavidade relativamente apolar no seu interior, com a capacidade de encapsular componentes hidrofóbicos. O exterior é hidrofílico, sendo pois solúveis em água. Possuem baixa toxicidade, dependendo da via de administração. São usadas em aplicações farmacêuticas, nomeadamente como forma de melhorar a biodisponibilidade do fármaco. Os Cucurbiturilos são uma família de contentores moleculares que podem encapsular uma variedade de espécies catiónicas e neutras com alta afinidade. Por esta razão mostram grande potencial em drug delivery. Foram feitos vários estudos no sentido de avaliar a toxicidade e estabilidade destas moléculas transportadoras. Até agora todos os resultados apontam para um futuro promissor dos cucurbiturilos em aplicações farmacoterapêuticas.

Preparação e carcterização de complexos multicomponentes contendo ciclodextrinas e benznidazol

The benznidazole (BNZ) is the only alternative for Chagas disease treatment in Brazil. This drug has low solubility, which restricts its dissolution rate. Thus, the present work aimed to study the BNZ interactions in binary systems with beta cyclodextrin (β-CD) and hydroxypropyl-beta cyclodextrin (HP-β-CD), in order to increase the apparent aqueous solubility of drug. The influence of seven hydrophilic polymers, triethanolamine (TEA) and 1-methyl-2- pyrrolidone (NMP) in benznidazole apparent aqueous solubility, as well as the formation of inclusion complexes was also investigated. The interactions in solution were predicted and investigated using phase solubility diagram methodology, nuclear magnetic resonance of protons (RMN) and molecular modeling. Complexes were obtained in solid phase by spray drying and physicochemical characterization included the UV-Vis spectrophotometric spectroscopy in the infrared region, scanning electron microscopy, X-ray diffraction and dissolution drug test from the different systems. The increment on apparent aqueous solubility of drug was achieved with a linear type (AL) in presence of both cyclodextrins at different pH values. The hydrophilic polymers and 1-methyl-2-pyrrolidone contributes to the formation of inclusion complexes, while the triethanolamine decreased the complex stability constant (Kc). The log-linear model applied for solubility diagrams revealed that both triethanolamine and 1-methyl-2-pyrrolidone showed an action cosolvent (both solvents) and complexing (1-methyl-2-pyrrolidone). The best results were obtained with complexes involving 1-methyl-2-pyrrolidone and hydroxypropylbeta- cyclodextrin, with an increased of benznidazole solubility in 27.9 and 9.4 times, respectively. The complexes effectiveness was proven by dissolution tests, in which the ternary complexes and physical mixtures involving 1-methyl- 2-pyrrolidone and both cyclodextrins investigated showed better results, showing the potential use as novel pharmaceutical ingredient, that leads to increased benznidazole bioavailability

Preparação e caracterização de complexos multicomponentes contendo ciclodextrinas com metotrexato

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico

FÉCULA E FARELO DE MANDIOCACOMO SUBSTRATO NA PRODUÇÃO DE CICLODEXTRINAS

Ciclodextrinas (CDs) são oligossacarídeos cíclicos, não redutores, capazes de formar complexos de inclusão com outras moléculas, modificando suas características químicas e físicas. São de interesse industrial, mas o fator limitante para sua utilização ainda é o alto custo de produção. Devido à sua pureza e ao teor de amilopectina, a fécula de mandioca se apresenta como substrato potencial para a produção de CDs, tendo mais de 95% de amido. Outro substrato potencial é o farelo, resíduo da extração da fécula de mandioca, com cerca de 70% de amido e custo consideravelmente inferior ao da fécula. O objetivo deste trabalho foi avaliar a produção de CDs usando fécula e farelo de mandioca como substratos, empregando ciclodextrina glucosiltransferase (CGTase; E. C. 2.4.1.19) proveniente de Bacillus macerans. A conversão do amido em a-CDs foi de 19% para a fécula e 21% para o farelo. Para b-CDs, os valores foram de 27% e 15% para a fécula e o farelo, respectivamente. A proporção de a: b-CDs produzidas a partir da fécula foi de 1,0:1,4, enquanto que para o farelo foi de 1,5:1,0. Após 4 horas a 50ºC houve considerável perda da atividade enzimática, indicando tendência de estabilização da reação.

Aplicação de ciclodextrina glicosiltransferase (CGTase) e de ciclodextrinas como coadjuvante na inibição do escurecimento em alimentos

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Complexos de inclusão de anfotericina B com derivados de ciclodextrinas e sua incorporação em microemulsões lipídicas biocompatíveis

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Produção de ciclodextrinas a partir de amidos de diferentes fontes vegetais e seu emprego na inclusão molecular de aroma cítrico

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Produção e purificação da enzima ciclodextrina glicosiltranferase: obtenção de fases sólidas e metálicas em escala nanométrica utilizando ciclodextrinas como nanorreatores

Pós-graduação em Ciências Biológicas (Microbiologia Aplicada) - IBRC

Produção e obtenção de ciclodextrinas produzidas por CGTases bacterianas

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Avaliação da citotoxicidade, genotoxicidade e mutagenicidade de lentes de contato à base de celulose bacteriana com adição de complexos fármacos-ciclodextrinas

Nos últimos anos, a biotecnologia tem proporcionado avanços no desenvolvimento de biomateriais a serem utilizados como dispositivos médicos. Dentre esses dispositivos, podemos destacar aqueles que promovem a reparação tecidual e, também, a liberação controlada de fármacos. Partindo deste propósito, lentes de contato à base de celulose bacteriana (CB) foram desenvolvidas, visando o efeito curativo e reparativo para doenças da superfície ocular. A adição de ciclodextrinas (CDs) e fármacos, como o ciprofloxacino (CP) e o diclofenaco de sódio (DS) á essas lentes proporcionando propriedades terapêuticas e de liberação controlada dos fármacos. No entanto, para certificar-se do uso seguro desses compósitos pela indústria de dispositivos médicos, é necessário verificar se não possuem atividade citotóxica, genotóxica e/ou mutagênica. Sendo assim, a proposta do presente trabalho foi o desenvolvimento de uma adição eficaz de fármacos às lentes de contato de CB, para que sejam liberados de maneira controlada e, também, a verificação de sua biossegurança. Para essa verificação foram realizados ensaios in vitro de citotoxicidade (ensaio com o kit XTT e Sobrevivência Clonogênica), genotoxicidade (ensaio Cometa) e mutagenicidade (teste do Micronúcleo) com os respectivos. Após a análise estatística dos resultados foi possível verificar que o material CB-CP apresentou efeito citotóxico e os materiais CB-DS e CB-CD-DS apresentaram efeito citotóxico, genotóxico e mutagênico. Essa informação é fundamental para uma futura utilização segura desse biomaterial pela indústria de dispositivos médicos ...

Mejoramiento de insecticidas de banda verde por incorporación en ciclodextrinas, co-cristales y niosomas

La aplicación de agroquímicos para proteger granos y vegetales es una parte importante de los procedimientos corrientes en el manejo integrado de plagas ya que 20- 40% de la producción mundial potencial se pierde cada año por plagas, malezas y enfermedades. La necesidad de modificar la naturaleza química de los pesticidas para hacerlos más amigables con el ambiente llevó al desarrollo de un gran número de pesticidas clasificados como de banda verde, menos tóxicos, menos contaminantes y más selectivos que los tradicionales. Entre ellos se incluyen los insecticidas reguladores de crecimiento (IGR) seleccionados para este proyecto. Sin embargo, como compuestos orgánicos, tienen baja solubilidad acuosa lo que usualmente requiere de la formulación para su uso agrícola con otros vehículos como aceites o solventes que son contaminantes. Las regulaciones internacionales son cada vez mas estrictas en cuanto al uso de pesticidas por lo que es muy importante el desarrollo de tecnologías apropiadas para la utilización de compuestos de banda verde en los cultivos de la región. Nuestra propuesta se enfoca en generar formas alternativas (‘paquetes moleculares’ multi-componentes) de estos IGR que tengan mayor solubilidad acuosa que los compuestos no tratados, posibilitando su formulación en medio acuoso ambientalmente amigable. Las rutas elegidas comprenden la inclusión de los IGR dentro de sistemas nanoestructurados como la cavidad de ciclodextrinas (CDs), su incorporación en co-cristales y el encapsulado en niosomas. Las CDs son moléculas cíclicas biodegradables y no-tóxicas, formadas por unidades de glucosa. Los niosomas son vesículas microscópicas con un corazón acuoso encerrado por una membrana de surfactantes no iónicos que forman estructuras bicapa cerradas. Los co-cristales resultan de la interacción entre un compuesto y un co-formador con una estructura complementaria con el primero que permite la formación de enlaces puente H entre ambos. Los tres procesos involucran interacciones ‘suaves’ entre el IGR y la otra especie, dejando intacta la integridad biológica del insecticida. Se espera así obtener una diversidad de sistemas para diferentes opciones de formulación. Se eligieron IGR derivados de benzoilfenilurea (BPU), dibenzoilhidracinas (DBH) e isopreno, clasificados como clase U (unlikely to present acute hazard in normal use) por la OMS que tienen relativamente baja toxicidad para humanos y otros mamíferos, alta selectividad para insectos y muy poca solubilidad acuosa. Luego del aislamiento de las nuevas construcciones moleculares, se establecerán los efectos sobre las propiedades fisicoquímicas de los IGR. Se efectuarán estudios en estado sólido y en solución. Los complejos sólidos en CDs preparados por distintos métodos se examinarán por FTIR y RMN en estado sólido, microscopía FTIR, difracción de Rayos X de polvo y monocristales, TGA, DSC y microscopía ‘hot stage’. Por RMN, dicroísmo circular inducido y titulación calorimétrica isotérmica se estudiarán aspectos termodinámicos y estructurales de la inclusión en solución. El efecto sobre la solubilidad y estabilidad química de los IGR se investigará midiendo, respectivamente, las velocidades de disolución de los complejos y las velocidades de degradación de los IGR en presencia y ausencia de CDs. Para la obtención de co-cristales se usarán moléculas co-formadoras ‘GRAS’ (generally regarded as safe) elegidas en base a la complementariedad de sus grupos funcionales capaces de formar enlaces de H con los de los IGR. Las medidas de los puntos de fusión y velocidad de disolución son parámetros importantes para determinar su eventual utilidad. Los niosomas se prepararán en presencia de los IGR por distintas técnicas usando los surfactantes no iónicos y no tóxicos Tween 20 y 80, Span 20 y 80 y Brij-35. Se analizarán el tamaño y morfología de los agregados por microscopía de transmisión electrónica y se determinará la estabilidad en el tiempo de los niosomas por UV-vis.

Interações da trancinolona com ciclodextrinas em sistemas multicomponentes

Triamcinolone is a relevant anti-inflammatory costicosteroid drug, used mainly by injectable suspensions due its poor water solubility. The association of triamcinolone with cyclodextrins and co-solvents (triethanolamine TEA and N-methylpirrolidone NMP) was held to solubilize the drug and explain the involved interactions. Phase-solubility diagrams showed that triamcinolone was solubilized forming incredible stable complexes with cyclodextrins, in which bests results were observed applying randomyl-methylated-beta-cyclodextrin (RMβCD) (161 fold on increased solubility). The co-solvents TEA and NMP also enhanced drug solubility 1.4 and 6.7 fold, respectively. The association of both co-solvents with CDs seems decreased complexation stability, but enables higher amount of uncomplexed drug. Experimental magnetic resonance 2D-ROESY and theoretical molecular modeling studies demonstrated TRI-CDs interactions and elucidated the structure of formed complex, which occurred due to the inclusion of ring A of TRI on CDs cavity. Physicochemical aspects of solid binary and ternary complexes prepared by spray drying were assessed by using FTIR, X-ray diffraction and SEM photographs. Dissolution studies showed that binary and ternary associations presented higher dissolution efficacy in detrimental to pure drug system. In addition, the ternary complex containing TEA and RMβCD allowed drug dissolution faster than binary complex with RMβCD. Therefore, given the higher solubility and drug dissolution rate, binary and ternary complexes are new raw materials with great potential for pharmaceuticals containing triamcinolone.

Microencapsulación de Biocidas

Los productos biocidas presentan una serie de limitaciones para su uso como son: -Perfil toxicológico que limita su utilización en todos lo ámbitos. -Solubilidad que imposibilita o dificulta la utilización del agua como vehículo de elección. -Estado físico que en algunos casos complica la manipulación del biocida por el operador. -Condiciones de almacenamiento que precisan protección frente a la luz y a la temperatura. En esta memoria se plantea como solución a esta problemática, la formación de microencapsulados (complejos de inclusión) de biocidas de tres familias diferentes (nicotinoides, piretroides y carbamatos) y del sinergista butóxido de piperonilo, con ciclodextrinas (oligosacáridos cíclicos). El objetivo de esta investigación es desarrollar las herramientas adecuadas que permitan obtener un producto medioambientalmente compatible, que sirva de base para la obtención de formulaciones eficaces aplicables al control de plagas de insectos voladores, concretamente enfocado a la mosca doméstica (Musca doméstica), tanto en el interior como en el exterior de entornos urbanos y ganaderos. Una vez obtenido el microencapsulado se lleva a cabo su caracterización mediante diversas técnicas analíticas instrumentales: -Electroforesis capilar de zona (ECZ). -Estudios de solubilidad de fase mediante espectroscopía uv-vis. -Estudios calorimétricos (DSC, TG y DTA). -Resonancia Magnética Nuclear (RMN-H1 y RMN-C13). -Análisis Elemental (AE). -Microscopía Electrónica de Barrido (SEM). -Espectroscopía Infrarroja con Transformada de Fourier (FT-IR).